科工力量：MIPS的倒下，給中國芯片公司什麼啓示

【文/鐵流】

日前，外媒報道MIPS Technologies宣佈將放棄繼續設計MIPS指令集，轉向了RISC-V。對此，筆者不禁感慨“四十河東，四十年河西”，MIPS作為第一款商用的RISC指令集，在誕生四十年後被公司放棄，轉而投入RISC-V這個後起之秀的懷抱。回溯MIPS公司過去四十年的歷史，成敗關鍵還是在於能否抓住機遇，MIPS抓住了RISC處理器興起的機遇，但沒能抓住之後的兩次歷史機遇。

MIPS抓住RISC處理器興起機遇而崛起

把時間軸往回撥半個世紀，全球CPU是CISC處理器的天下，直到RISC處理器異軍突起，由於RISC處理器相對於CISC處理器有一定性能優勢，這使英特爾在市場競爭中一度比較被動，不得不兩頭下注，同時保持CISC和RISC處理器兩條產品線，以至於“RISC優勢論”根深蒂固，即便當下CISC和RISC已經殊途同歸，行業裏的人都明白這個事情，但依然有很多媒體人在宣傳RISC的“先天優勢”。

在這一波RISC處理器大潮中，MIPS無疑是時代的弄潮兒。1981年，斯坦福教授John Hennessy開創了MIPS處理器，並於1984年創立了MIPS科技公司，1992年，MIPS被SGI收購，1998年，MIPS從SGI中被分拆出來重新上市。從創立MIPS至將公司出售給SGI，MIPS先後設計了R2000、R3000、R4000等產品，其中不乏商業上大賣的產品，SGI、索尼等公司都曾經是MIPS的大客户。

即便在MIPS逐漸日薄西山的情況下，在一些行業市場，MIPS依然有很強的競爭力，比如Cavium就曾經專注於基於MIPS的定製化網絡設備處理器，CN6xxx曾經在網絡設備市場上叱吒風雲，其MIPS處理器產品線也有思科，Ubnt、博通、Mobileye等一系列忠實客户。根據MIPS在2018年公佈的數據，MIPS芯片歷史累計出貨量已經超過100億片，每年新增10億片，這個市場規模不算小。

MIPS在兩次競爭中失利而逐漸邊緣化

第一次是RISC處理器在和CISC處理器競爭中失利。當年，雖然英特爾面對MIPS、Alpha、Sparc、Power、PA-RISC等RISC處理器頗為吃力，但英特爾並非等死之輩，反而借鑑了RISC處理器的優點，實現了CISC在解碼階段上向RISC的轉化，彌補了CISC流水線實現上的劣勢。

這裏説明一下，在CISC借鑑RISC的優點同時，RISC也在借鑑CISC的優點，比如ARM借鑑CISC提高指令緩存效率，這直接導致CISC和RISC早已經殊途同歸。多年前，來自美國威斯康辛大學的一個研究小組在國際高性能計算機體系結構大會上的報告指出，CISC與RISC在指令集架構層面上的差異已經較小，CISC與RISC的精華已經合二為一，且由微架構和物理設計、工藝實現帶來的性能提升足以掩蓋指令集層面的差異。結果這個報告受到一些學者的批評，批評的原因並非是這個報告本身有問題，而是這些學者們認為這已經是學術界的共識，沒必要在頂級學術會議上耗費時間專門講眾所周知的結論。

在借鑑RISC的同時，英特爾還充分利用了自己的市場份額優勢並堅持向下兼容，依靠更加成熟的橫向整合商業模式開發出更具性價比的產品，依靠兼容和性價比優勢擠壓RISC處理器的市場份額。之後與微軟組建Wintel同盟，依靠軟件和硬件的捆綁直接奠定了其霸主地位。

在這一波死亡競賽中，惠普放棄了PA-RISC，轉頭X86陣營；IBM則憑藉政府、銀行、軍方等不差錢的客户，艱難維持着Power處理器，在2016年，IBM將Power8處理器賣給蘇州宏芯，在2018年，宏芯還鬧出欠薪事件；DEC（開發Alpha處理器）和Sun（開發Sparc處理器）轟然倒塌，DEC先被康柏收購，後被惠普雪藏，一些遺產還流到了英特爾手裏，Sun的遺產則被甲骨文收購，數年前，甲骨文還憑藉從Sun收購獲得的遺產Java和谷歌打官司，索賠金額高達93億美元。MIPS在這波浪潮中自然無法獨善其身，在桌面市場被英特爾壓着打，只能在通信等行業市場尋求立足之地。

MIPS第二次失利則是沒有抓住智能移動設備崛起的契機，當時，就行業地位而言，MIPS還是要略勝於ARM一些，當年，其實德州儀器、飛思卡爾（當時德州儀器還是龍頭企業，高通、聯發科相對於那時的德州儀器都是弟弟，蘋果和華為都還未開始設計手機芯片）等公司都曾經向客户提供過基於MIPS和ARM的手機芯片，只不過架不住諾基亞、三星、蘋果等大公司更加青睞ARM，加上MIPS一心想和英特爾死磕導致高不成低不就，本身處於風雲飄搖之中，而ARM則因為深耕嵌入式芯片，積累了很深的技術底藴，抓住了時代機遇，在過去十年中快速崛起。

多次轉賣元氣大傷

2013年，英國Imagination公司以6000萬美元價格收購了江河日下的MIPS公司，在這次收購中，MIPS 498項專利已經以3.5億美元的價格出售給Bridge CrossingLLC集團。Imagination公司收購MIPS之後，形成了PowerVR GPU、MIPS CPU、通信和無線連接產品三大主營業務。不過，MIPS CPU並沒有給Imagination帶來太大收益，其主要營收高度依賴其GPU業務。因而Imagination並沒有投入多少資源用於MIPS處理器的發展，反而是充分利用MIPS過去的積澱去賺錢，這直接導致了MIPS處理器的發展幾乎處於停滯狀態。

2017年，蘋果在試圖收購Imagination未果之後，宣佈棄用PowerVRGPU，選擇自研GPU，在蘋果宣佈棄用PowerVR GPU之後，Imagination股價下跌70%。面對危局，Imagination只能引進白衣騎士——一家有中資背景的資本Canyon Bridge，由於Canyon Bridge的中資背景，而MIPS不少業務和美國軍方聯繫緊密，因而在收購前必須被剝離，由美國加州投資公司Tallwood 持有。之後，WaveComputing又從Tallwood買下了MIPS。Wave Computing是一家主攻人工智能的初創公司，原本是計劃將MIPS應用於人工智能領域，但隨着Wave Computing破產，一切都化為了泡影。

在Wave Computing破產重組之後，公司更名為MIPS Technologies，放棄了MIPS處理器的研發，投入RISC-V陣營。由於MIPS的歷史地位，其投入RISC-V影響力不可謂小，好比是一個曾經割據一方的君主向一個新興強權俯首稱臣，頗具象徵意義。

Wave Computing破產重組之後，公司更名為MIPS Technologies，但基本放棄MIPS指令集，轉向RISC-V。圖片來源見水印

MIPS的興衰對中國的借鑑意義

MIPS之所以逐漸被市場邊緣化，很重要的一個原因就是生態破碎化。由於MIPS學院風很重，在技術授權上比較開放，允許客户添加指令集，允許客户自己設計CPU核。技術上的開放一方面使MIPS在學院派中頗受青睞，很多大學至今依然在使用MIPS進行教學，另一方面，客户可以自由添加指令集，而這直接導致MIPS的生態破碎化。

相比之下，ARM則在商業上比較開放，但在技術上卡的非常嚴格，在ARM32時代，ARM僅對蘋果、高通等不超過5家公司授權過ARM32指令集，而且禁止客户修改、添加指令，其他的一律是IP核授權。誠然，ARM64在授權方面比ARM32開放很多，但禁止修改添加指令，價格異常昂貴，國內某企業的授權費用為每5年1億美元，到期後重新談判，而且還有不可修改添加指令，僅限於服務器領域等條款。某明星企業更加有錢，買的授權等級更高一些，當然，花的錢也更多。可以説，ARM在技術授權方面比MIPS更加保守，但恰恰是這種保守的舉措，比如禁止客户修改、添加指令等條款使ARM避免了MIPS生態破碎化的命運。

近年來，國產CPU呈現出“百花齊放”的態勢，國內已經出現了X86、ARM、MIPS、SPARC、RISC-V、SW64等多種指令集，其中，SW64是申威自主研發的指令集，龍芯在3A4000以前的LoongISA是基於MIPS進行添加，3A5000則基於龍芯自主指令集LoongArch。RISC-V是開源指令集，RISC-V源自美國大學項目，且RISC-V基金會由國際社區共同治理，類似3GPP。瀾起、兆芯基於X86授權，華為、飛騰、展鋭，以及已經關門的華芯通基於ARM授權，宏芯、浪潮先後與IBM合作加入Power陣營，英特爾、IBM都是美國公司，ARM重要研發中心在美國奧斯汀，而且很有可能被英偉達收購，成為一家徹頭徹尾的美國公司。這在當下這種國際大環境下，高度依賴美國公司授權是非常危險的。這並非危言聳聽，而是現實的風險。由於某司在設計上依賴ARM授權，在製造上依賴台積電工藝，在美國發起制裁之後，其ARM CPU已經“絕版”。

在政策的指引下，國產化替代項目正如火如荼的開展，但在實踐中遭遇了一系列問題，最麻煩的事情莫過於軟件生態建設。在軟件移植和適配過程中，由於各家國產CPU的指令集不同，這導致軟件必須適配多個版本，重複建設，使軟件移植工作量翻倍。本來就是小眾市場，移植工作量又大，很多軟件廠商只是抱着完成政治任務的態度敷衍了事，移植過來的軟件和在英特爾平台上的體驗和功能差距明顯，用起來總是莫名其妙的卡頓，相比之下，Wintel平台哪怕是多年前的老賽揚+Windows都能流暢。

當年，MIPS就是吃了標準不統一生態破碎化的虧，如今，眾多尚在萌芽狀態的國產CPU又不約而同的掉進這個坑裏。基於內循環的頂層設計，完全可以強制統一標準，搞一套自主指令集，然後國內各家CPU公司基於這套指令集設計CPU，誰的好用就用誰的。這種做法還有一個好處，那就是換成自主指令集後，因為國外買不到基於自主指令集設計的CPU核，那些穿馬甲的偽國產CPU也會原形畢露，真正的自主CPU就能享受到國家政策紅利，徹底禁絕馬甲CPU侵吞政策紅利的可能性。軟件廠商也可以只適配一個版本的軟件，這樣有更多的時間和精力去做軟件優化。只有眾人拾柴，才能火焰高，國產自主軟硬件技術體系才能在最短時間內初步形成。

結語

誠然，當下的MIPS已經日薄西山，但MIPS作為第一種商業的精簡指令集曾經輝煌過至今仍保持相當的市場份額，由於起步早且非常學院派，影響力很廣，美國不少大公司如博通、Mobileye、台灣聯發科與不少大學至今仍使用MIPS進行業務及教學。

就行業地位而言，雖然和X86、ARM不能比，但根據MIPS在2018年公佈的數據，MIPS芯片歷史累計出貨量已經超過100億片，這種影響力和行業地位暫時難有除X86和ARM以外的處理器能夠超越。

MIPS和RISC-V有很深的淵源，兩者都非常學院派，而且都允許自由添加指令，在全球眾多商業公司和研究機構紛紛加入RISC-V陣營的情況下，如何避免“九龍治水”後軟件生態破碎化，是RISC-V亟需面對的問題。對於中國CPU公司而言，如何統一標準，避免內耗，實現力往一處使，是必須好好思考的問題。

本文系觀察者網獨家稿件，文章內容純屬作者個人觀點，不代表平台觀點，未經授權，不得轉載，否則將追究法律責任。關注觀察者網微信guanchacn，每日閲讀趣味文章。