若美国对华芯片禁售，举全国之力五年内能开发出 8 代 i5 性能的 CPU 和中端 GPU 芯片吗？ 第1页

你们不知道中科曙光旗下的海光高性能服务器用x86架构CPU Hygon Dhyana 18h 在2018年已经量产吗？

性能绝对干过 i5/i7，是在大陆晶圆厂流片生产并在大陆封装。可以用于中国市场销售。

十年后再来看这个回答……

目前为止，没有一家公司，没有一个国家，没有一个人种，能够完全拥有一条完整的CPU产业链，即使是美国。

即便是Intel也无法囊括产业链的所有节点，例如其设计研发依然依赖于Synopsis和Cadence，FPGA也需要依赖于Xilinx，就连其的最高性能的i7和i9架构的tick就都是在以色列海法研发中心里面几个极为聪明的犹太人们主导设计的，没有他们Intel的研发速度会缓慢许多；
又例如手机ARM芯片阵营里面的指令设计在英国，微架构实现在美国德州，physical layout和verifcation的累活是阿三完成，更不用说SOC里面的各种图像通讯信号处理芯片集成了全世界各种大大小小公司的IP，最后的晶圆生产也是在台湾韩国。相关的ecosystem牵扯的便更多，需要全世界各地的编译器团队，操作系统团队，开源开发community，各类软件SDK平台围绕着此CPU的ISA和micro architecture进行优化和微调。

可以说，整个芯片产业便是西方国家用40年积攒而来，“智慧”，“时间”，“资金”的精华。一个芯片产业链的背后，有无数的IP，专利，标准，工具以及各个节点大量经验丰富的人才。目前为止，不客气的说，想要以一国之力挑战现有CPU的产业链是不自量力。对中国最有利的做法是，积极拥护现有CPU产业链，掌握并逐渐垄断产业链上的一个关键节点。只有垄断了关键节点，并让竞争者难以替代，我们便可以提高该节点的附加值。

以下是我总结出CPU产业的几个关键节点
A. EDA辅助设计工具(Electronic design automation) 很多人严重忽视了该领域的重要性。 我认为这也是龙芯为何在主频上无法超越同类商业RISC芯片的一部分原因。本人曾参与设计过ARM的相关芯片，写过很烂的verilog代码，但是最后主频1.2GHz依然被公司内部的EDA强行优化到2.5GHz，这还是公司内部的EDA。再先看看市场占有率最大的三个商业EDA公司：Synopsis (美国) Cadence(美国) Mentor Graphics(美国)。很抱歉，美国公司垄断了整个集成电路设计工具链。有人说可以盗版使用，但是你即使能用到他们的软件，那么他们的优化服务和解决方案，各类设计的库能够盗版么？

B. ISA指令集 x86指令集就不要奢求了，Intel垄断了此指令集的专利，并限制其他公司设计x86芯片。并且指令集和ecosystem密切相关，一个ecosystem非常难养成，就像ARM花了20年的时间托Google苹果的福才发展起来。目前为止采用新的指令集的结局很大可能性就是无人问津，唯一可行的方案便是从现有开源的RISC架构或者花钱买ARM架构出手。

C. 微架构(micro architecture)的设计优化，这个领域可以做的基本都差不多了，你看看Intel最近这几年的芯片有何改进么？基本没有。而且向中科院的龙芯的微架构做的其实非常好，基本上各大ISCA HPCA MICRO上提出的新技术，龙芯都会去跟进并且实现。而且在手机领域里，一般CPU都是作为赠品赠送的，卖得一般是通讯或者基带芯片。

D. 专架构(ASIC) 这个领域结合SOC可以做的太多了，图像，通讯，信号处理，控制，AI加速等等等等。但是这个关键节点的便是“标准”，就是控制各个IP的专架构使用的总线和interconnect的标准。目前这个总线标准被ARM所控制（AMBA），我们如果设计一个新的加速器，当然还是不得不使用ARM所提出的标准。提出一个新的总线标准几乎是不可能的，因为其他的IP用的都是ARM的标准，重写其他的IP吗？那是基本不可能的，除非我国花几百亿重新教育行业里成千上万的电子工程师，花几年的时间按照新的标准重新设计。ARM的总线标准垄断也是Intel为什么无法进入到移动芯片的根本原因。

E. 制程 目前被Intel，台积电，三星等公司垄断。这个领域我了解不多，但我认为目前的CMOS生产已经是夕阳产业，当制程发展到3nm技术更新便会严重减缓甚至停滞。到时候这些公司的生产线也会基本停滞。但同时也带来我国弯道超车的新的机遇。当大家重新回到新的起跑线上，谁最先发现新的制程解决方案，谁就能垄断未来新的CPU的制程技术。

F. 市场 其实，我国拥有全世界最大的芯片市场，在CPU全球产业链中是非常有影响力的，假如任何一个国家或公司停止向我国出口芯片，带来的后果便是阻断了整个CPU产业链，产业链的所有环节都会损失严重。因此即使美国要求Intel停止向中国出售所有芯片，Intel便会损失大量下游市场，反而自己濒临破产倒闭。ARM有一半的芯片的partner是来自中国的企业, 迫于市场的压力，ARM也是乖乖地服从中国政府的规定在中国建立了合资公司（安谋）。

下面再讲讲个人认为我国企业具体需要如何做才能在未来几年一步一步抓住CPU产业链的关键节点，（只是乱想，请轻喷）：

1. 规范知识产权法规，让硬件的IP受到保护，让EDA的创业公司的IP更要受到保护。
2. 鼓励我国企业使用国产芯片，提高国产芯片的市场占有率，必要时征收进口芯片的关税。
3. 重视硬件芯片的研发开发，大幅提高硬件工程师的薪水，至少要高于等于同等水平软件工程师的薪资水平，这样才能吸引到能力更高的人才选择硬件开发。
4. 在国外制程达到3nm的进度之前，我国至少要在嵌入式系统14/22nm的芯片上达到自给自足的能力，这是门槛最低的要求，不过这样也足以应对我国各类物联网的终端的需求。
5. 在服务器领域的芯片大力发展类似于神威太湖之光等MIPS芯片，海思等其他公司可以继续开发ARM架构的服务器端的高性能芯片。
6. 逐步吸引台积电，三星，Intel来我国建晶圆厂，虽然说有美国瓦森纳协议的限制，无法引进最新的制程的光刻机，比如说台积电三星Intel能买到ASML10NM的光刻机，而我国的中芯国际，只能买到ASML2010年生产的32NM的光刻机。所以我们还是要发挥一下我国攻克发动机的精神来攻克光刻机的制造。在3nm的光刻机问世之前，我国应该还是有很多时间来攻克14nm FinFET的光刻机吧。。

别听上面这些回答乱扯。

根本不要5年，中端GPU3年就够了。

也不用全国之力，华为估计就够了。

这些技术都不是那么难得不可攀。集成电路真正的难点在赚钱。

华为的麒麟在技术上是相当领先了，基本是国际先进。但是，如果华为自己不卖手机。

可以说基本会卖不出去的。（因为肯定被打压）

arm 服务器 和 RISC-V ，国内不少公司都在研究，华为包括在内。如果我们强制将阿里云并入华为云，我估计3-5年后华为的arm 服务器会占全球半壁江山。

比特大陆最近在GPU也有突破，导致很多数字货币分叉。没有数字货币这个奶牛，比特大陆

做GPU根本没有任何可能赚钱。

钱，才是主因。

我看了下评论，我觉得很多人有个误区：我能做一个微信，我就能成腾讯了。

这个问题改下：我们多久能复制一个微信，真不是那么难。我们多久能复制一个腾讯，真的很难。

评论下还有个问题就是脑补得真厉害：题目是英特尔禁售，被脑补成欧美都禁售，TSMC也不给我们代工了。别说这么多，只要欧美日把材料全禁止了，我国说不定连电视机都出不了了。这是全球贸易时代，全面禁止美国美国估计也连电视机都生产不了。

玩单杠的，再次声明：ARM不是intel 的，TSMC不是intel的，ASML不是intel 的。

呃，这三家还都不是美国的。

如果美帝派军舰把这三家都核了，你终于杠胜利了。

评论中对于资格论，我可以这么说，这个问题下不太可能谁比我资格更老的。刚退休。

2019.5.28 add：

这回答突然又热了。因为华为被列入实体名单的缘故。

原题目是intel 禁华为，活活被改成美帝禁华为。

一年之差，知乎们从华为显然不行转变成了华为吊打美帝。

所以，外行看热闹啊。另外几个高票答案有些尴尬了。

现在看来，华为都不要五年就能搞出服务器CPU和GPU。

利益相关：国产x86 CPU研发人员

简答：500亿，3000人，15年有一丝希望。

详细回答：
别说性能能不能追上，先看i5处理器的功能是否能实现？
在win10中打开任务管理器，“性能”标签中对CPU的描述有以下几项，我们逐一分析。

基准速度：intel i5 Gen8在1.5G-3.5G之间，国产勉强达到intel的下限。
主要差在架构流水线设计和工艺，此处需注意intel使用自己的fab厂，相同制程领先TSMC等代工厂。

内核：intel i5 Gen8有4-6核，国产2-4核。
内核数量的增加需要强大的片内总线，否则核间的数据传输会成为瓶颈，intel在十年前已经使用ring bus，最新的使用mesh bus。而国内尚无ring bus的产品。

逻辑处理器：intel i5 Gen8支持SMT技术，国内尚无此技术。
SMT通过增加少量逻辑大幅提高流水线效率，这也是i3和i5的主要区别。这项技术amd在最新的Zen架构中刚刚实现，难度可想而知。

虚拟化：intel i5 Gen8支持，国内尚无此技术。
虚拟化需要配套的指令集，硬件开销大，软硬件协同要求高。国内未涉足此领域。

缓存：intel i5 Gen8支持三级缓存，国产二级缓存。
缓存的设计受到片内总线、缓存协议、sram工艺和布局布线等条件制约。现有的国产内核设计暂时只需要二级缓存即可满足，三级缓存反而会增加物理实现的难度。

除了以上几点以外，intel的扩展指令集、片内集成内存控制器、片上电源管理、睿频加速、高级前端总线、集成显卡等最近十年发展出的新技术几乎都是空白。

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谈一下为什么不可能做出来？

最基础的是资金，国家“核高基”项目据称有1000亿，不可能拿出一半的钱做一个CPU。并且即使造出来了，也不一定有市场竞争力，没有竞争力就不可能盈利，注定无法成功。换句话说，不如造一个航母战斗群来得划算。

其次是人才，初步理解x86体系至少需要3年时间，intel的各种手册加起来有万页，并且国内的学校没有相关课程教学。加上国内IC领域的跳槽率很高，复杂系统的人才队伍培养不起来，影响产品迭代。

最后，真正制约的是体制问题。无法短期盈利的项目只能靠国家去做，国企的待遇不能吸引人才，效率满足不了芯片快速迭代，管理支持不了大规模的项目开发。

其实，不乏有立志报国的人才，可惜报国无门。

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2018/04/20更新
答主针对提问的问题，根据实际的工作经验给出的论断，并无夸张之嫌。
提醒一下，题目是做出i5 Gen8的水平！请了解i5的复杂度，并明白科研与商用之间的差距。

再针对500、3000、15这三个数字，简单解释一下。

500亿人民币：参照一下各家CPU厂商的研发成本，你会觉得这个数还不够别人一年的研发支出。但考虑到国内研发人员较低的劳动成本，还有集中力量办大事的传统，500亿是合理的数值。

3000人：当下的CPU逐渐把主板上的外部设备集成到片内，还要开发配套的chipset，部分逻辑需要客制化的cell，不同层级的验证需求。没有IP可以买的情况下，3000人绝不算多。

15年：按照Intel tick-tock的模式，满足7次架构迭代。开发芯片需要从简单到复杂的过程，从零开始用7次迭代做出媲美i5的芯片极其乐观了。

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2018/04/22更新

感谢大家的关注，评论里不管是质疑还是支持这个答案，能让更多的人把目光从房子股票中转移到高端制造业，很感激很欣慰。

针对讨论比较多的几个问题，整理一下我的观点。

Q: 龙芯、兆芯怎么样？

A: 龙芯是自研CPU中最成功的，离不开胡伟武的正确领导。

兆芯是一种切实可行的x86解决方案，离不开"苟利国家生死以"。

Q: 500亿只是一个发达乡镇的GDP，很多吗？直接投5000亿！5万亿！

A: 16年全国研发经费1.5万亿，GDP是75万亿，人均GDP是5.4万。

按照科研占GDP的2%来算，500亿研究经费背后需要2.5万亿GDP的城镇规模，换算成人口是4600万，好像中国还没这么大的城市。

科研的投入和回报是类似的，1元钱的投入可以带动几十倍的产值回报，反之投入1元同样也得有几十倍的产值做基础。

这里的500亿只是提供一个基数作为参考。500亿多了还是少了？见仁见智。

Q: 为什么题目中以i5为目标？为什么要做到有市场竞争力？

A: 最新款i5是桌面级的主流CPU，它代表着功耗、性能、工艺、成本间的平衡，市场竞争力指的就是这四个方面。芯片受物理实现的限制，不考虑这几点不可能做出来。

更先进的工艺可以带来功耗和面积的下降，使得相同尺寸下塞入更多的逻辑电路，热量可以及时排出避免过热，因此功能和性能表现更好。因此以i5为目标是现实合理的考量。

Q: CPU难度有这么高吗？15年是不是很长？

A: Intel作为先行者，试错成本非常高，前沿科技都是几项技术中决出一个。中国作为追随者可以少走很多弯路，并且开发成熟技术的边际成本也较低。

反之，现代CPU的集成度很高（参见后面链接的“龙芯”案例），很多技术靠的是基础研究的铺垫，这方面国内很薄弱，要有耐心。科研技术到商用量产的转化也需要打磨，科研只求100个里成功1个，商用要求100个里面成功99个。

不能轻视技术积淀的时间，15年是个乐观的数字。也不要妄自菲薄，15年足以厉兵秣马。

Q: 已经有了海光的AMD和兆芯的VIA为基础，直接增强不行吗？

A: 通过几十年的实践，引进-消化-吸收-再创新是一种科学的发展方式，引进了不意味着可以创新，需要长期的研究去消化吸收。中国高铁的成就是买了庞巴迪、西门子、川崎、阿尔斯通四家的技术，消化吸收了十几年，才获得了核心技术自主化。

芯片的问题在于西方限制中国买高端技术、专利和解决方案，我们从AMD和VIA买到的只是他们的产品，不是整套设计流程。其中某些关键部件禁止卖给中国，并且暂时离不开国外的技术支持。中国不是没有人做通用处理器，正是做了之后才发现难度太高。不要轻视小小的一块芯片，正确地认识现状才有助于科学地解决问题。

Q: 国内存量CPU巨多，凑合用几年有啥问题？i3够用了，不需要i5？

A: CPU本质上是计算力，属于高效率的生产工具。比如计算力低的只能看图片，计算力高的可以看视频。芯片的应用遍布生产生活的每个角落，当这种计算力的差距放到工业生产中，马太效应会让强者恒强！

硬件和软件的发展是相辅相成的，更高的计算力会促使更复杂算法的应用。当计算力经过几年缓慢积聚，量变会产生质变，软件应用会涌现新的形态，比如xp到vista的特效、游戏实时渲染、AI学习的迭代。反之，软件的进步会倒逼硬件升级，最典型的是以前的wintel联盟。

要用发展的眼光看问题，做高性能CPU不是为了看网页写文档，而是给各个行业提供基础的计算能力，提高社会生产率，进入良性循环。

Q: 是否要实现x86？重新搭建自主的软硬件生态行不行？

A: 软硬件平台等同于指令集，本质上是行业标准Standards。中国一直以来的道路是，在兼容国际标准的基础上加入自己的内容，比如中国销售的手机必须支持WAPI标准（Wi-Fi的国标）。同理，AMD、VIA、ARM等芯片授权，中国企业买回来后要加入“国密”模块。在我看来这是一条正确的道路。

x86背后是众多行业赖以生存的Windows软件，主流的Office、CAD等生产力工具都依赖Windows或x86-base Linux。再构建第二套软硬件生态环境比开发CPU难几个数量级。软件行业的从业人数远超硬件，我们无法承受换一套软硬件的沉没成本。

全球化离不开标准化，比如集装箱，标准化带来协作分工，闭门造车只会让我们错失机遇，离领先水平越来越远。

Q: 体制问题？

A: 正文最后一节谈到体制，引发不少争论。重申一下，体制只是问题的一方面，资金投入和人才培养也是大问题，不要只盯着“体制”两个字不放。我的体会是优秀的体制可以促进产业发展，错误的体制最后就变成恶性竞争、空手套白狼。

从历史的教训看，国家要做好资源配置的引导，实践证明了公有制经济的生产效率低，所以改革开放部分行业转变为市场经济，把资源配置更多得交给高效的市场。可惜的是，在转变过程中盲目蛮横成长，政府没有积极引导，比如光伏产业。

当下科研方面的改革大幅落后于其它行业，科研体制内在的问题导致科研人员大幅流失，于是陷入低成果低收益的恶性循环。关键时候更需要国家干预，把行业引领到良心发展的轨道上。正如很多评论提到的，健全的体制才是学术繁荣的根本。

最后附上三篇文章，从业内、其他行业、历史三方面供大家参考

龙芯：胡伟武释疑，为什么中国CPU厂商现在不做AI？

航空发动机：为什么中国的航空发动机技术这么落后？

世纪之交的芯片行业：46亿美元启动中国“芯”

再次表示感谢，从大家的讨论中获益匪浅。

希望大家能从这个问题里管中窥豹。

希望更多的人才坚持在制造业十年磨一剑！