[原创] MIPS,路在何方?

2019-12-16
14:00:10
来源: 半导体行业观察



与RISC-V师出同门,一个如日中天,一个无人再提,MIPS这些年都经历了什么?


曾经能与Arm、X86比肩的MIPS,如何日落西山,屡遭“卖身”,最后被后辈收入麾下?


但日渐边缘化的MIPS在开源计划又再度搁浅之后?


这个RISC先锋的未来成为很多从业者关注的重点。



眼见他平地起,眼见他日落西山






作为业界最为经典的精简指令集架构之一,MIPS是出现最早的商业RISC架构芯片之一,过去曾有一段不短的时间,与 Arm、X86架构在各领域拥有相提并论的地位。


1980年,精简指令集RISC诞生,1984年,斯坦福大学前校长John LeRoy Hennessy与他的团队一起创立了MIPS。


他们的商业模式就是将做好的芯片设计方案授权给其他厂商,让他们可以方便地制造出高性能的CPU。


MIPS企业成立早期也生产自己的处理器,而且他们在设计上非常具有前瞻性,成立第二年就推出了第一个处理器设计R2000;


三年后推出了R3000,其中R3000是其在市场上首款流行起来的产品,销售超过百万颗,后续的R3000A更是创造了过亿销售的记录;


甚至在1991年就推出了64bit的设计R4000,要知道其竞争对手Arm到了2012年才大范围推广64bit处理器设计。


回顾历史,MIPS在90年代曾经一度辉煌过,Pacemips、IDT和东芝等半导体公司都采用MIPS的设计来制造芯片,其生产的芯片也被Sony和Nintendo的游戏机,Cisco的路由器和SGI超级计算机等终端设备采用,尤其是家用路由器市场,到现在每年生产的超过160亿微处理器中,99%是RISC处理器。


过去也曾当作高效能计算架构使用到超算平台上。


但错失了智能手机时代,以及Arm的巧攻,使MIPS迎来了“失落的十年”(2007到2017)。


由于MIPS的产品从设计之初就以Intel的X86为对标产品,主打高性能;


反观Arm,从诞生开始就瞄准嵌入式低功耗领域。


这个由老学究创立的企业由于对商业的敏感度不足,当Arm开始联合高通、苹果、联发科等公司面向智能手机市场打造移动处理器芯片的时候,MIPS依然沉浸在高清盒子、打印机等小众产品市场。


归根结底,还是学院派和商业派的区别使然。


终于在21世纪,智能手机市场大爆发的年代,Arm一下子走上舞台中央,而MIPS由于聚焦在中高端并没有功耗的优势,限制了其在智能手机上大展拳脚。


MIPS的迟缓导致他们失去了最关键的十年。


另一个击败MIPS的因素是授权方式,MIPS收取IP授权要比指令集授权更贵,而且允许添加指令,这就使得大佬们纷纷自行设计MIPS核心、添加指令、发布开发工具,碎片化严重。


而Arm反其道行之,指令集授权远远比IP授权要贵,控制了碎片化。


当时Arm还极有眼光的设计了全世界最好用、最便宜的USB调试工具,吸引了一批码农,从而构建了巨大的Arm开源软件库。


当然致使其衰落还有一个因素是授权模式和费用。


由于Arm一直在低功耗嵌入式领域的聚焦,使其授权方式极具灵活性,主要是IP授权的多,因为架构授权要贵很多,很好的控制了碎片化,且在价格上颇具优势,也因此吸引了更多厂商(TI、LSI等)以及学生的关注和加入,Arm的生态系统得以很好的完善;


而MIPS主要是架构授权,并且允许添加指令,码农们纷纷自行设计,导致碎片化严重,再加上由于后期MIPS经营不善,架构的改朝换代缓慢,且未能配合主流操作系统与设备生态优化潮流,这就失去了IP授权所具备的推出速度,软件高兼容的特点。


因此MIPS逐渐被市场抛弃,只好目送Arm一步步走向成功。


最终由于Arm体系对嵌入式领域和移动设备市场的不段蚕食,再加上MIPS逐年的经营不善,最后曾经风光一时的企业无奈走向破产。



MIPS几经转手,命途多舛






MIP是在2012年底被Arm和Imagination瓜分收购,而Imagination和Arm为何又要收购日落西山的MIPS?


对于Arm来说,MIPS的专利相当有价值,特别是64位和多线程相关的专利。


因为Arm的64位架构跟MIPS 64位有70-80%的相似度,如果此时不参与收购,那么日后很可能陷入和MIPS专利拥有者长久的专利诉讼战,仅仅只用3.5亿美元就解决这个潜在的隐患,Arm乐意之至。


所以Arm收购了其接近500项专利。


收购MIPS,Imagination是为了加强自身的CPU业务,并且看中了MIPS强大的产品集以及安卓架构的支持和对中国的授权。


因此Imagination则收购了MIPS公司实体和82项与MIPS处理器核心架构有关的核心专利。


同时Intel作为Imagination的第一大股东,收购MIPS从侧面也可以牵制Arm的发展。


但在苹果采用自家GPU开始,Imagination业务一度告急,为了专注GPU同时减少负重,Imagination只好抛售MIPS。


可是,Imagination卖着卖着自己却先被Canyon Bridge收购,MIPS也随即由Tallwood Venture Capital拿下。


后来创企Wave Computin又从Tallwood手中再次接盘MIPS,Wave Computing 的创始团队有不少是出自于MIPS,如CEO Derek Meyer曾是MIPS副总裁。


虽然MIPS大多数专利被Arm收购了,但是仍有350多项专利。


然而MIPS几年之间多次被收购,辗转于各个公司之间,致使其支持的力度和开发的持续性都受到了影响。


因此业内有观点认为,“MIPS架构的认可度并没有下降,但是影响力下降明显”。


Arm早些年能够获得成功的一个主要原因是同时拥有了CPU和GPU,这两者的结合让他们在移动时代所向披靡。


而只有CPU的MIPS和原来只有GPU的Imagination的下场,都揭露了现在市场的集成化优势。


晶圆代工产业的流行,IP供应商的崛起,通过厂商之间的整合来解决大部分问题,提供更简便的解决方案,这在以前乃至对未来的物联网时代都显得非常重要。


发力的AI领域Wave Computing,其年轻又新鲜的DPU架构结合MIPS,除了布局边缘计算外,也将可能带给市场一个完整的计算架构。


然而RISC家族的另一成员RISC-V的火爆,再次将MIPS无情打压。



Arm之后又迎RISC-V,开源也是昙花一现






数十年内,以英特尔为代表的CISC架构、Arm架构、MIPS架构你争我斗,好不精彩,谁能想到RISC-V的异军突起,以其极具灵活和开放的特点打乱了整个市场,且发展势头猛进,令各大架构群体无不有所忌惮。


正当外界几乎快要忘却MIPS这枚昔日巨星时,2018年底,大胆的新东家Wave Computing宣布对最新的R6指令集进行开源,旨在加速MIPS指令集架构的普及,帮助已逐渐边缘化的MIPS指令集架构重回正轨。


Wave的高级副总裁兼首席商务官Lee Flanagin在一份声明中说:


在MIPS Open下开发的基于MIPS的解决方案将补充我们现有和未来的MIPS IP核,Wave将继续在全球范围内创建和授权MIPS IP核,作为我们整个系统、解决方案和IP组合的一部分。


这将确保当前和新的MIPS客户拥有广泛的解决方案,可以从中选择他们的SoC设计,并且还可以访问充满活力的一个MIPS开发社区和生态系统。


MIPS许可业务总裁Art Swift称自2000年以来,基于MIPS内核的芯片已经出货了85亿个,广泛的客户都在坚持使用MIPS,包括Microchip,Mobileye,MediaTek和日本领先的Denso Denso。


而MIPS的32/64位R6是承袭了MIPS三十余年的技术积累,可谓树大根深。


纵观整个行业的架构形势,对国内公司来说,X86架构已然没有优势了,Arm也授权购买,如今开源的CPU指令集有RISC-V及MIPS两个选择了。


但“开源不等于免费”,其实MIPS OPEN的真正意义在于加强推广MIPS内核与生态系统,开放ISA指令集。


业界认为MIPS Open是开发与创收的平衡点,因为它就是扩展使用者及生态双赢的商业模式。


UltraSoC首席执行官Rupert Baines表示,“考虑到RISC-V的势头,MIPS开源是一个有趣,精明的举动。


”他表示,“MIPS已经拥有大量优质工具和软件环境。


这是一种放大MIPS自身优势的智能方式,而且不会损失太多。





MIPS最大的优势在于,它是一个经过多年验证、曾经大量出货的经典架构,至今仍得到许多电子工程师的尊重,有大量的资料和参考书籍可以学习。


另外,MIPS还提供专利保护和中央授权避免ISA碎片化,这两者都是RISC-V所缺乏的。


对于MIPS本身而言,MIPS未来的成功很大程度上取决于生态建设和社区发展。


但相比于现在如日中天的Arm和后起之秀RISC-V,能否及时响应使用者的需求,集聚足够多的“人气”,能否绝地求生也让业界为其捏一把汗。


然而现在有传言因为受wave computing 的AI芯片进展的影响,MIPS也遭受了无妄之灾,早前还爆出了公司停止了MIPS的开源相关项目,这家“命途多舛”的企业又一次走到了分叉口。



MIPS的遗产还有哪些?


当然,由于MIPS不可动摇的“历史地位”还是保存了一批忠实用户。


截止目前,仍然有部分公司在采用MIPS架构设计处理器和SoC。


国人较为熟悉的如龙芯、君正、珠海炬力等,还有上海芯联芯今年也取得了MIPS在中国的独家商业经营权。


可以说MIPS的未来发展,与中国是息息相关的。


中科院计算所从2001年开始研制龙芯系列处理器,2002年龙芯1号流片成功,2003年龙芯2B流片成功,2004年龙芯2C流片成功,2006年龙芯2E流片成功,2007年龙芯2F流片成功,龙芯2F为龙芯第一款产品芯片,2009年龙芯3A流片成功。


为了将龙芯处理器的研发成果产业化,2010年由中国科学院和北京市政府共同牵头出资,正式成立龙芯中科技术有限公司。


十几年过去了,龙芯也进化出了龙芯2H,2J,3A3000,3B3000等新处理器。


龙芯自创立之初便是要做独立自主的CPU,在当时的情况下,Arm架构不允许更改设计,X86架构几乎属于非卖品,因此MIPS是最好的选择。


所以龙芯买下了MIPS授权,基于MIPS做自主设计,打造自己的指令集。


早期的龙芯基本上都是MIPS架构,变化极少。


龙芯3早期型号是基于MIPS64 R3的,后来通过不断的扩充指令集形成了现在龙芯使用的LoongISA指令集,所以我们现在可以说龙芯3已经不是MIPS架构,但是龙芯3至今还兼容MIPS64 R3指令集。


但龙芯的LoongISA只支持到MIPS64 R2/R3,不兼容MIPS 64 R5/R6。


现在龙芯3A3000的主频已经达到了1.5GHz,各项性能也有了突飞猛进的发展,如果单从架构上说其实龙芯架构已基本上很先进了。


本月底,龙芯将发布3A4000和3B4000处理器芯片。


北京君正也是如此,北京君正的团队来自于方舟科技,并延续了方舟科技的发展方向,一直强调自主研发CPU内核。


方舟科技是倪光南帮助成立的,以倪光南为首的老一辈科技工作者深受毛泽东时代自力更生精神的鼓舞,对自主研发抱有满满的热情,为了中国能有自己的芯片可谓殚精竭虑。


所以君正也是采用的MIPS架构,早期君正在mp3/mp4时代发展还不错,但到了平板时代,对软件和生态系统依赖性增强,而君正所采用的MIPS架构在当时已无优势,也蹉跎了几年光景。


时间来到2018年12月,一家专营自主可控的创新型IP供应商与IC 设计服务公司上海芯联芯成立,并且在今年5月初,上海芯联芯宣布从Wave Computing取得MIPS Technology中国地区独家的商业经营权以及MIPS的全部技术,包括基础架构、近百颗32位/64位CPU内核与相关工具授权、编译器/验证套件的全部原始代码、优化Fab流程中现有CPU核效能、开发新CPU核和衍生芯等。


在得到MIPS独家商业经营权和技术后,公司既可以自行开发新的CPU内核,也可以将CPU内核进行授权,中国客户可以藉此授权开发完整自主的CPU内核。


芯联芯董事长表示:


“作为当年硅谷MIPS创始工程团队成员之一,在90年代,我从硅谷率先为MIPS到中国市场开彊辟土,如今创芯业再披战袍,对RISC架构和处理器的性能及效能始终充满信心。


MIPS的Multi-thread,虚拟化,低功耗和小芯片尺寸等优势, 在现代和未来的CPU处理器中仍然占据主导地位。


我们将这些优势扩展到ASIC服务中,以协助客户更有竞争力去抢占市场先机。


中国区经过25年的发展,有将近50个授权客户。


现在中国可以基于开放的RISC架构与芯联芯近百颗CPU核开发自主可控的CPU。






结语






用户对科技的需求就像一把双刃剑,下一个十年,处理器架构的江山是否还会有可能再度易手?


相信市场最终会解决计算机架构的争论。




*免责声明:本文由作者原创。文章内容系作者个人观点,半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点,不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持,如果有任何异议,欢迎联系半导体行业观察。


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