当年的主板芯片组王者——威盛,你是否还记得?

当年的主板芯片组王者——威盛,你是否还记得?,第1张

威盛(VIA)是上世纪末本世纪初全球知名的主板芯片组设计制造商,它的市场份额曾一度达到50%,为Intel和AMD处理器同时生产芯片组。现在市场中早已看不到VIA的主板芯片,很多90后、00后的IT新人甚至都不知道有这么一家公司曾在IT市场叱咤风云过。VIA都推出过哪些经典的芯片组?为何一度风光无限的VIA现在就销声匿迹了?VIA现在在做什么?下面一一为你解读。

威盛电子1987年在美国硅谷成立,创始人是陈文琦,曾是Intel的员工。1992年威盛将总部迁回台湾省台北县新店市,陈文琦任总经理,王雪红任董事长(陈文琦的妻子,大名鼎鼎的台塑集团老总王永庆的女儿,也是HTC的董事长)。

1998年,VIA为AMD的socket7平台推出了MVP3芯片组,它由北桥VT82C598和南桥VT82C586B两颗芯片组成,不仅支持100MHz系统总线,还支持 当时最先进的内存异步访问模式 (CPU外频为100MHz时,让内存总线工作在66MHz)。还支持最高1GB的内存(当时32-64M内存是主流)、ECC纠错、AGP1.0和USB接口。MVP3是AMD K6-2的“黄金搭档”,它的出现让K6-2的销量飞涨。

VIA趁热打铁,紧接着就推出了MVP4, 它是当时整合度最高的一款主板芯片组。 不仅集成声卡和Modem,还集成了Trident的3D图形芯片Blade 3D(Trident 9880,笔者99年购买的Trident 9880独立显卡,花了近400大洋),其性能接近Intel的i740,在拥有优异的3D加速性能的同时,又兼顾了低廉的价格,堪称整合芯片组的一代经典。它的推出让Intel的“i810+P II”组合相当尴尬,P II处理器的销量一时受阻。

1999年,VIA并购Cyrix(美国国家半导体公司的一个部门),取得X86处理器授权进入CPU制造领域。2000年,VIA的销量达到顶峰,全球市场占有率达到50%,股价也一度冲到629台币,还在大陆设立了分公司,当时的陈文琦可谓志得意满。

厄运总是在不经意间到来。VIA的成功刺激了老对手Intel,2001年9月,Intel一纸诉状将VIA告上了法庭,宣称VIA的P4X266和P4M266芯片侵犯了它的5项专利。威盛在应对诉讼的同时也对Intel提出了反向诉讼。双方你来我往,大战了两年之后,在2013年达成了和解。但此时VIA已经元气大伤,市场份额一度降到20%,2003、2004年两年亏损合计接近2亿美元。而Intel却利用VIA疲于应对诉讼的大好时机,加快了自家芯片组的研发进度,连续推出了815、820、845等一系列芯片组,成功挤压了VIA的市场空间。

2002年年初,VIA针对Intel socket370平台推出了Apollo Pro266/266T芯片组,它支持AC97规范的6声道系统和6个USB接口,并率先在全球支持高带宽的DDR内存(DDR200/DDR266),同时兼容PC100/133 SDRAM内存。升级版Pro266T加入了对图拉丁核心PIII处理器的支持,同时也支持socket370接口的Intel Pentium Ⅲ、Celeron(赛扬)和VIA Cyrix Ⅲ(VIA自家的CPU)产品。Apollo Pro266虽具有很高的性价比,但在Intel的高压下,也只能在中低端市场混迹。

2003年-2006年,VIA面向AMD和Intel平台先后推出了KT333/KT400/KT400A/KT600/KM400A/KT880/KT890/KT900、PT800/PT880/PT890/PT900/P4M800/P4M890/P4M900等一系列芯片组。这些芯片的推出为消费者提供了更多选择,打破了Intel的市场垄断。但遗憾的是:后续 VIA人才流失、产品性能不佳,加上Intel不允许主板厂商再使用VIA的芯片组、英伟达加入竞争、APU成发展趋势 等诸多因素,VIA的生存空间被一步步挤压,到2007年后VIA不再为Intel和AMD研发芯片组,把中心转到设计制造自家的微处理器和配套芯片组,这些产品主要面向智能手机、嵌入式设备和工控领域。

让我们回望一下当年的VIA有哪些让同行羡慕不已的巨大优势:

一、VIA是Intel、AMD之外全球第三家获得X86架构授权的企业,号称“台湾的Intel”。

二、VIA是高通之外,唯一一家拥有CDMA基带授权的企业(2015年1亿美元卖给了Intel)。大名鼎鼎的华为、联发科都没有CDMA授权,需要向第三方购买。

三、威盛是当时全球唯一一家能同时生产X86架构和ARM架构处理器的厂商,其产品广泛应用在各类嵌入式设备中。

四、VIA拥有CPU和GPU设计制造领域大量的知识产权,GPU的技术产权主要来自于2001年收购的S3的图形部门,这些知识产权至今仍在发挥作用。 (S3是2D时代的显示芯片霸主)

弱肉强食的丛林法则每天都在上演,曾经的王者已今非昔比,再不能和其他主板芯片组制造商同场竞技。VIA现在主要为车载、工控等领域提供整体解决方案,虽然影响力已大不如前,但至少还在顽强前行。让我们记住这些曾在主板芯片组发展史中写过精彩华章的名字 :VIA、SIS(矽统)、ALI(扬智)、NVIDIA。 正是他们潜心研发,推动着芯片技术不断提升,我们才可以花更少的钱买到性能更优异的主板。每场竞赛虽只有一个冠军,但每一位对手都值得尊重!

CPU又称中央处理器,作为计算机系统的运算和控制核心,是半导体产业技术最密集、最具战略价值的产品,是一个国家技术势力的象征。

目前CPU的市场基本被美国的两大公司垄断,分别是大哥Intel和小弟AMD,两家几乎占领了99%的市场份额。

目前Intel和AMD以X86指令集和微软共同建立了庞大的生态系统并且不对外开放,这样一来,中国队想要自己做CPU的空间不多了。

01 CPU定义

CPU在半导体行业中是人们常接触到的一种芯片,最常见的应用就是在电脑中,其中有名的有Intel的 i9-11980HK 和AMD的 R7-5800X

按照CPU种类来分类,可以分为服务器CPU、家用电脑CPU、嵌入式设备CPU和手机CPU,服务器CPU需要更出色的性能、稳定性和安全性,要求服务器365天开机运行,连续工作,一个服务器可以安装多个CPU;而家用电脑CPU性能要求相对较低,容量较小,不要求连续工作,一个电脑只能安装一个CPU;嵌入式设备和手机对CPU的性能要求相对更低。

按照CPU指令集架构来分类,CPU可以分为RISC和CISC。

CISC 即复杂指令系统计算机,物如其名,CISC是比较复杂的,指令系统比较丰富,有特定的指令来完成对应的功能,可以处理特殊任务。

RISC及精简指令集计算机,把精力集中在经常使用的指令上,对不常用的功能,通过组合指令来完成,实现简单高效的特点,一次RISC不能处理特殊任务。通俗来说就是经常用的功能简单化,不经常用的功能复杂化。

这其中CISC代表的指令集有X86,RISC代表的指令集有ARM、MIPS、RISC-V、Alpha、SPARS,除了这两种之外,还有我国自主研发的指令集DEC和LoongArch。

02 六大国产CPU

首先我们来了解一下什么是CPU的生态环境, CPU的生态环境就是一块CPU推出后,系统和软件对它的支持和优化有多少, 比如国产CPU龙芯就没有一个好的生态,不论是采用MIPS还是自主研发的LoongArch都不能支持Windows系统。

自主建立生态环境又难于上青天,而生态如果没有建立,软件商店就不会有软件(比如QQ在Linux中停更),这也是国产CPU发展最大的瓶颈之一。

目前国内有六大CPU设计厂商,他们是华为、飞腾、兆芯、申威、龙芯、海光(均未上市),他们分别以不同的方式参与CPU的设计。

CPU国产替代的故事得从Intel开始。

Intel趁着PC的东风迅速发展,建立了X86架构,标识了一套通用计算机指令集合,并且与微软一起在X86指令集上建立了庞大的生态。

目前的X86指令集不对外授权,只被英特尔和AMD所掌握,而X86又是PC、服务器领域做得最好的,别的指令集的生态环境远远抵不过X86,留给中国队的发展空间实属有限。

中国队CPU分为3个路线。

其一是由 龙芯 和 申威 代表的:自研指令集

龙芯最初采用的是MIPS精简指令集,制作通用CPU,主要产品是自主可控消费类例如服务器、台式机、嵌入式、航天器等领域。

申威最初采用的是Alpha精简指令集,主要应用在超级计算机和军事领域。

龙芯和申威都因为生态的原因,很难发展起来,尤其是龙芯,想要打入服务器和台式机市场必须有很好的生态。

龙芯因为MIPS的分崩离析,开始发展自己的指令集—— LoongArch ,它是完全有龙芯自主研发,可以兼容MIPS生态, 并且开始尝试用二进制翻译兼容ARM、X86处理器,龙芯的目标是在2025年消除指令集之间的壁垒,彻底搞定兼容问题。

申威也因为Alpha被收购,开始发展自主研发的指令集—— SW64 ,它是由Alpha改进而来,申威制作的神威·太湖之光超级计算机便采用SW64指令集,被称为“国之重器”,在国际上都有一定的地位,多项指标全球第一。

第二路线是由 华为 和 飞腾 代表的:ARM指令集授权

华为芯片“四大天王”麒麟、鲲鹏、巴龙、升腾中,除了巴龙以外,均采用ARM指令集授权来开发。这其中最著名的就是“麒麟”了,在手机领域一度领先,直至海外因畏惧华为的崛起,开始了制裁华为事件,就此“麒麟”短暂隐身。

飞腾也是国内目前使用ARM架构制作CPU的厂商之一,其技术不弱于高通,目前公司也被美国列入黑名单,其芯片制造环节同样被卡脖子,可能成为第二个华为。

除了华为和飞腾以外,国内以ARM架构制作芯片的厂商还有很多,例如贵州华芯通、展讯通信等。

第三路线是由 兆芯 和 海光 代表的:合资获取X86授权

兆芯的X86架构授权是源自于VIA公司将部分X86处理器相关技术、资料等IP产权以1.18亿美元价格卖给兆芯。兆芯基于X86的生态和技术,性能方面普遍高于龙芯,但还是不能和英特尔比肩。

海光的X86架构授权是通过和AMD合资公司来拥有AMD授权IP,但并不是完整的技术转让,而是阉割后的残缺版,所以性能上面和AMD锐龙、高通骁龙差一个档次。

03 RISC-V

RISC-V近些年流行的新型指令集,它是一种开源式指令集,对使用者免费开放,也是这种特性使它被众多专家认为是中国处理器产业的一次机会,而且可能是最后一次机会。

目前全球CPU的市场格局是以X86架构垄断PC、服务器行业;ARM架构垄断移动设备行业,这两家几乎涵盖了所有CPU市场需求。

X86架构归“Wintel”(英特尔+微软)所属,是一种封闭指令集,不对外授权, 简单说就是谁也别想用,就我自己能用 ;ARM架构属于可授权指令集+可授权设计, 简单说就是你用需要经过我同意并且收费,你想再它基础上设计还得再经过我同意并且再收费。

正因为如此,RISC-V作为开放式指令集,被中国队大力支持,看作救命稻草。

那RISC-V究竟有没有那么好呢?我们主要得看两方面: 一个是它的生态好不好,生态是决定指令集发展空间的最大因素;另一个就是它到底是不是彻头彻尾的免费,日后会不会再被卡脖子。

第一,RISC-V的生态怎么样。

RISC-V具有性能高、功率低、面积小、易于扩展等技术特点,最重要的是它的开源、免费的独特属性,为其带来众多合作商,影响力逐步扩大。

从2015年组织RISC-V基金会成立是的25个成员,到现在已经有超过300多个单位的加入,其中包括阿里、谷歌、华为、英伟达、高通、中科院、麻省理工等等。

日前,有知情人士表明,英特尔将以20亿美元收购RISC-V领域的重量级公司SiFive,这也表明了英特尔的态度。

虽然英特尔靠X86架构在PC、服务器领域无人能敌,但是移动设备一直是他的心病,ARM在移动设备领域是他无法抗衡的,而RISC-V的出现,给了机会。

但是看好归看好,ARM的垄断地位依旧很难撼动,RISC-V后续可能与X86联手对抗ARM,但更大的可能是打入嵌入式设备市场中,做物联网领域的“一哥”。

总体来说,不论是PC、服务器,还是移动设备,都很难被RISC-V介入,相反一些嵌入式设备比如空调、冰箱、扫地机器人、电动车等等发展环境更好。

第二,RISC-V是否永远免费。

RISC-V源于2010年,加州大学伯克利分校的一个研究团队研发,当时他们因为市场已存在的指令集相当复杂,且成本和门槛太高,所以建立了新的指令集。

“开源架构RISC-V将永久免费,成为人类共有财产。相较于X86和ARM架构的高门槛,开源架构RISC-V将带来芯片设计的革命”——RISC-V架构开发者之一Krste Asanovic博士。

这是RISC-V架构开发者的原话,表明该指令集是完全开源免费的,到目前为止他们也很好的履行了,甚至把基金会总部搬离美国,迁移至瑞士(永久中立国)以防止美国地方政策的限制。

尽管RISC-V从表现来看做得很优秀,但抽丝剥茧,终究还是有隐患在的。

实现RISC-V指令级架构的处理器内核有很多个不同的微架构实现,而微架构实际的模式是分不同类型的,其中有开放的、需授权的以及封闭的。

虽然基于RISC-V开发CPU不需要支付授权费用,但如果直接用RISC-V内核设计,也是需要支付授权费的。通俗来说就是你用我不需要收费,但是想在它的基础上设计得经过我同意,甚至收费(我们目前是全免费,但我有权利在以后收些钱)。

总结来说,目前全球的指令集呈现以X86、ARM、RISC-V三足鼎立的局势,RISC-V作为新时代的弄潮儿得到了各大厂商的认可,有发展的空间,但它不足以撼动其他两个指令集的地位,不过可以预料到的是,等RISC-V成长起来,仍然有可能对我国CPU发展卡脖子,我们需要保持隐患意识,在跟随洋人步伐的同时,发展自身CPU业务。

纵观国内厂商在电脑CPU领域,龙芯以自研为主,开发属于中国的指令集,目前已经可以满足一些党政领域以及机密工作的需求,但打入家用电脑领域仍需要提升CPU的生态和性能;服务器CPU中,申威在超算上小有成绩;华为近期也有消息称完成40nm去美化工作线投产,在明年更将攻破20nm的工作线,麒麟可能会重新归来;一些未上市公司如芯来 科技 、平头哥等也有在尝试RISC-V领域。

种种迹象都在证明,虽然我们起步慢了30年之久,但国产CPU一直在突破,路途艰辛却一路披荆斩,长夜漫漫,但黎明终将到来。

全文由各种资料查证,如有专业领域上的错误,希望可以抛砖引玉,有所探讨。

芯片全产业链图(绿底已经写完)

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半导体被称为国家工业的明珠,是国家综合实力的体现。美日韩是世界公认的半导体产业最发达的三个国家,它们培育了众多耳熟能详的跨国企业,英特尔、AMD、高通、三星、SK海力士、首尔半导体、东芝、瑞萨、信越等,个个体量惊人、实力雄厚。在上世纪九十年代,中国台湾曾经一度成为全球IC产业最发达的地区之一,期间,联发科、台积电、联电、日月光、联咏、瑞昱等企业迅速发展,让台湾半导体在全球产业链中占有一席之地。如今,在全球电子产业转移、大陆半导体崛起的形势下,台湾的IC产业仍旧活跃于一线,尤其是晶圆代工方面,台积电、联电一直位列全球十大晶圆代工厂商之中,让人惊叹不已。

坚定不移地执行科技振兴台湾的政策。台湾是一个岛屿,资源匮乏、人口有限,发展附加值产业是其壮大的必经之路。在上世纪七十年代,台湾确定了以科技产业为核心的政策,扶持了众多科技公司,威盛电子、联电、富士康均在此期间成立其中,联电是台湾第一家半导体企业。

台湾为了支持半导体产业的发展,做了很多尝试和创新,比如建立了世界上第一个由政府主导成立的科技产业园区--新竹科技产业园上世纪七十年代,台湾工研院与美国RCA签订长达十年的合约,同年7月,首座积体电路工厂破土,次年产制三吋晶圆成功。

对教育和人才的重视带来人才的供给。台湾的半导体人才一方面来源于本土大学,一方面来源于美国。台湾清华大学、交通大学、台湾大学都在早期就开通了半导体相关专业,并与美国等知名企业合作,通过产学研形式帮助人才快速成长。据悉,台湾之所以有源源不断的半导体人才,是因为它们与硅谷之间形成了一种成熟人才输送的模式,即台湾人去到硅谷工作、学习、成长,待自己技术成熟、翅膀硬了再回来创业。联华电子曹兴诚、台积电董事长张忠谋、联发科蔡明介等在创业之前均在美国硅谷做高管,拥有多年的工业和专业背景。

以IC代工带动整个半导体产业的策略。美国是半导体产业的发源地,在上世纪70年代,硅谷已经形成了相当成熟的行业、人才、专利等制度,在芯片、ODM等领域无人能及。台湾虽然坚定了发展半导体的决心,但从什么地方突破仍是需要思考一番!从代工起步,谋求在全球芯片产地一席之地,台湾半导体企业起初专注于封装环节。之后,台湾半导体产业发展旺盛,联发科和晨星做芯片、日月光专注于晶圆制造、精材科技做封装,逐步将半导体范围扩大到设计、制造、封装、测试等全产业链。

重视半导体专利有利于提升自身话语权。半导体的发展绕不开专利授权,很多专利在美国,如果想让自己在行业内有足够的话语权,重视专利是必须走的一条路台湾威盛和英特尔曾经因CPU授权问题闹得不可开交,联发科与高通也官司不断……台湾半导体最厉害的IC代工,这与它们对专利的重视密不可分,台积电圆代工业务全球第一,连续多年垄断台湾专利申请榜单,并专门成立了“知识产权”部门,对专利的投入值得学习。大陆的后起之秀中芯国际发展遇到瓶颈,其中很大一部分原因就是其与台积电的专利纠纷。

抓住了两次集成电路的产业变革机遇。集成电路大致有三个快速发展的机遇时期。第一个是上世纪六十年代,以美国主导的半导体行业变革,微处理器、存储器是当时的主流产品第二个是上世纪八十年代末,以客户为导向的晶圆代工模式兴起,台积电、联电等台湾本土IC代工企业崛起第三个是上世纪九十年代末,SOC产业的发展给IC产业带来机遇,形成了设计、制造、封装、测试为一体的全产业链,芯片设计联发科、制造巨头联咏科技、封装大咖力成等纷纷出现。

除了上述原因,台湾半导体产业的发展离不开岛内的大环境和大陆的支持,为什么这么说呢?一是由于台湾的电子产业非常发达,涉及手机、电脑、LED、电子组装等,整个产业链非常完善,相关公司众多,给了半导体企业发展和崛起的良好土壤。据统计,台湾本土的上市公司,近乎一半的企业与电子相关。二是由于大陆廉价的劳动力,给了台湾半导体企业高速发展的源动力,台湾很多与电子相关的厂商将自己的制造中心设在大陆。


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