嘉楠耘智世界领先，国产CPU仍有差距，专用芯片和通用芯片的差异到底在哪？

年销售额破13亿元，盈利4.7亿元，计划赴港IPO，全球首个7nm芯片成功量产，嘉楠耘智这家集成电路芯片设计公司的风头一时盛极。

而国产CPU芯片这边，兆芯，海光等企业即使在国家的重点扶持之下，生产出的CPU却只能运行office办公软件，运行起复杂些的游戏就开始吃力，更不用说近来大火，对配置要求较高的“吃鸡”了。

为什么国家重点扶持了近20年的国产CPU芯片一直默默无闻，无法赶上世界领先水平，而一家卖矿机的公司，却在几年里已实现年盈利4.7亿，全球首发最先进的7nm芯片的壮举？

这还要从当年的“南瓜张”说起。

钻研FPGA，成为“南瓜张”，成立嘉楠耘智

时间回溯到2011年，彼时张楠赓还是在北航攻读计算机专业的一名在校研究生，学的是集成电路设计，就像许多工科男一样，生活很无聊。他经常用动漫来打发时间，一年能看500多部。

在一次偶然的机会，他了解到了比特币，当他知晓比特币的运行原理之后，开始思考研制专门供比特币挖矿使用的机器。此时的比特币已经从个人CPU挖矿时代进入了GPU挖矿时代，并开始进入区域可编程门阵列 （FPGA） 时代。零散的显卡组装列阵不能满足矿工们的“挖矿”需求，计算机设备似乎已经被应用到极限程度，这时就需要产生专门供广大比特币矿工们进行挖矿的“定制设备”。而这正好是学习集成电路设计的工科男张楠赓的专业领域，于是他开始用业余时间研究起FPGA型矿机来，同时在比特币社区以ngzhang的ID参与社区讨论，于是社区的人便根据拼音给他起了外号“南瓜张”。

在对FPGA型矿机有一定研究后，张楠赓开始为外国人订制FPGA型矿机。当时在他看来，这只是简单的“勤工俭学”而已。

然而这样的日子没有维持多久，就被一则国外的消息打破了。2012年6月，美国的一个机构声称，他们准备研发一种功能强大的称为ASIC型的专用矿机，这种矿机对于比特币中用到的算法的计算能力，将远超现有水平。这样的算力垄断，很可能导致51%攻击的发生，会毁掉整个比特币世界。

张楠赓坐不住了，作为一个比特币爱好者、信仰者、受益者，为了“维护世界和平”和“勤工俭学费”，他决定自己也开发一种ASIC矿机，然后卖给矿工，对抗美国机构可能出现的“算力垄断”。

他将自己设计开发的ASIC型矿机命名为“阿瓦隆”，这是亚瑟王传说中“天佑之岛”的名字。

第一批ASIC南瓜机售价1299美元，2012年9月开始发售，只销售300台。

第二批ASIC南瓜机售价75btc，2013年2月开始发售，销售600台。

第三批ASIC南瓜机售价75btc，2013年3月开始发售，销售600台。

这三批ASIC矿机刚刚面世就被被抢购一空，因为在其刚面世的几天内，ASIC南瓜机一天能产生几百个比特币，挖矿收益最高可达每日20万元。因此，他生产的矿机很快就被炒到25万元人民币一台，许多人为了抢购，在开放预定日前后几天夜不合眼，24小时守候。

市场如此火爆，张楠赓当然也就有恃无恐，写下了嚣张的"霸王条款":

1、 在任何情况下均不退款。这是因为，我们会用预付款去购买零部件，因此无法退款。

2、没有保障。这包括但不限于：现在没有第三方评测所带来的风险，我们是骗子的风险，由于客观和主管原因无法按时发货的风险，bitcoin本身出现严重问题无法继续存在等。

3、没有销售客服。由于人力有限，如果您不能理解本公告的全部内容，即请不要购买。同时，QQ和旺旺等均不作预订咨询，所有询问都不会得到回复。

4、收货地址一经确定即不能更改。

“南瓜张”的大名一时间传遍整个圈子，他也和一起研发ASIC矿机的伙伴们注册成立了公司嘉楠耘智，而比特币矿业也正式进入了ASIC时代。

虽然在随后的几年时间中，矿圈经历了烤猫崛起和失联、两次矿难、国家政策变动等情况，嘉楠耘智仍然不断发展壮大。从2013年到2017年，嘉楠耘智分别成功研发并量产了110nm、55nm、28nm、16nm芯片。在这4年间，通过10次增资，公司的注册资本变更为3亿，翻了3000倍。

当年的“南瓜张”现在成为了估值几十亿公司的大股东之一，公司也在2017年开始寻求上市。

而在今年的8月8日，嘉楠耘智在杭州举行的发布会上正式发布了“全球首个7nm量产芯片”，代表了该领域的最高水平。

回顾嘉楠耘智的整个过程，一个学习集成电路设计的研究生，在自己“勤工减学”的同时，推动了一个行业的发展，成立的公司成为了行业中第二大企业，并在全球首发了代表最先进技术的7nm芯片，不得不说是一段传奇。所谓时势造英雄，在数字货币的风口上，“南瓜张”真的飞了起来，并通过努力，飞到了全球最领先的位置。

“南瓜张”的成功，不仅少年天才个人努力的结果，期间还伴随着运气，坚持，信仰等因素。在整个行业的初期阶段，他凭借自身的技术天才一炮而红，并在行业发展期不断壮大团队，技术团队从几人到近百人，最终成就技术国际领先，实力业界第二的企业。这整个过程，恰恰也是数字货币挖矿行业发展兴盛的过程。

国产CPU的艰辛

在嘉楠耘智一步步走向辉煌的这些年里，已经投入研发十多年的自主国产CPU芯片却仍与世界存在着很大差距。前段时间，中兴事件把“国产芯”又一次推上了舆论的风口浪尖，而梁宁的一篇《一段关于国产芯片和操作系统的往事》更是引起了广泛关注，作为曾亲自参与自主CPU及与之配套的“网络计算机”研发的梁宁，在文中道出了国产芯片不为人知的辛酸历史。

那么到底为什么自主国产CPU芯片在国家这么多年的大力扶持下仍在国际上落后，而嘉楠耘智一家小企业却能国际领先？

重点在于芯片类型上，此“芯”非彼“芯”。

嘉楠耘智所设计的，是ASIC芯片，简单来说就是针对特定领域的定制型芯片。相对于我们常见的CPU、GPU等通用型芯片以及半定制的FPGA来说，ASIC芯片的计算能力和计算效率都直接根据特定的算法的需要进行定制的，所以其可以实现体积小、功耗低、高可靠性、保密性强、计算性能高、计算效率高等优势。

但需要注意的是，ASIC芯片的优势都是基于特定的算法的。由于ASIC芯片本身是针对特定算法而固化的芯片，一旦芯片设计完毕，其所适应的算法就是固定的，根本没法应用在其他不适用这个算法的领域，一旦算法发生变化将无法使用。

做个不太恰当的比喻就是，ASIC芯片就像切菜刀，切起菜来又快又省力。而通用型的CPU则是瑞士军刀，能切菜，能开瓶子，能拧螺丝，能当剪刀，但是每种功能都不是特别好用，切菜相对费力一些。

在挖矿领域，比特大陆曾发布了一种针对CryptoNight 算法的ASIC矿机，但门罗币改变核心算法后，这种矿机就几乎完全无效，于是导致了门罗币的分叉，大部分门罗币矿工开始认同新的算法，因此挖出的是XMR，而少数矿工（100%是买了比特大陆的门罗矿机）则由于矿机所限，只能基于原来的算法挖矿，因此挖出的是XMC（门罗经典）。

与嘉楠耘智所研发的ASIC“专用型”芯片不同，国家重点扶持的自主国产CPU芯片是“通用型”芯片。中兴事件中的芯片，指的就是“通用型”芯片。据统计，芯片是我国目前进口额最大的产品，每年要花费1.58万亿人民币，而这其中大部分都是通用型芯片。

在国际市场上，芯片的设计和制造是分离的，“通用型”芯片不论是设计还是制造，比专用性芯片都要难好几个级别。

嘉楠耘智主要进行的是芯片的设计，而制造则是交给占全世界芯片制造市场份额近6成的台积电。其实全世界最知名的几个半导体企业，比如高通、苹果等，都是自己设计芯片然后给台积电制造。

而国家重点扶持的自主国产CPU芯片企业，则包括了设计和制造两方面，由不同的企业担任。其中在制造上，中芯国际已经可以制造45/40nm芯片，虽然和台积电的7nm仍有差距，但由于摩尔定律正在失效，全球CPU性能增速放缓，国产芯片的追赶之路将不再那么艰辛。（摩尔定律指每18-24个月，CPU晶体管的谁昂都将加倍，性能也相应加倍，由英特尔公司创始人戈登·摩尔在1965年提出）

摩尔定律之所以失效，是因为在特定空间里，集成越多的硅电路，热量就越大，这使得硅材料在5nm级别下的更小空间中出现晶体管不稳定的情况，从而影响性能。因此5nm被认为是硅材料集成电路的性能极限。如果没有新的材料代替现有材料，那么现有集成电路将到达性能极限，摩尔定律就会失效。英特尔公司的10nm芯片和5nm芯片的性能差别不大就证明了这一点。

虽然CPU制造代工方面可以追赶，但自主设计却不同。

由于自主设计的CPU需要用于配套的系统和软件市场，仅仅自主设计CPU而不设计配套系统及软件是没有意义的。即使CPU、配套操作系统、软件都已设计好，但仍不得不考虑用户的迁移成本。简单来说，就是要让用惯了intel CPU+windows操作系统+office办公软件/其它专业办公软件组合的人们，自主选择可能不太好使的国产CPU、配套操作系统和软件的组合，是非常困难的。除非国产CPU+配套操作系统和软件的组合不仅仅赶上现有的intel CPU+windows操作系统+office办公软件/其它专业办公软件的组合，还在用户体验和价格方面超越intel CPU+windows操作系统+office办公软件/其它专业办公软件一个层次，才有可能实现真正的用户迁移和盈利，而这极为困难。因此，自主CPU的国产之路，任重道远，道阻且长。

媒体的夸大

说回嘉楠耘智，在其宣布了“全球首个7nm量产芯片”量产之后，某些媒体为了吸引眼球，起了各种罔顾事实、误导大众的夸张题目。

图片来自芯智讯

首先，嘉楠耘智生产的是ASIC型芯片，根本不能用于“超级计算机”，说它是超算芯片属于明显的错误。

其次，嘉楠耘智主要负责的是设计，而不是量产。

第三，拿ASIC型芯片和苹果、高通、英伟达的通用型芯片比技术参数，完全就是不懂行的表现。

第四，全面突破封锁简直就是搞笑，还什么历史一刻，一个年利润几亿的专用型芯片企业对应国家整体1.5万亿的通用型芯片进口额缺口完全无能为力好不？

更多的就不举例了。

此外，嘉楠耘智的7nm芯片也并非全球首个7nm量产芯片，真的首个应该是苹果，只是它不屑于宣布而已。今年1月台积电总经理魏哲家就表示，台积电已经有超过10个客户流片了7nm工艺制程。而在今年一季度，台积电的7nm工艺就已经量产了。

至于“量产”，小编看到也吃了一惊，因为对于台积电来说， 7nm作为最先进的制程，其产能是非常有限的。这样有限的产能，理应优先提供给大客户， 苹果、华为、高通等等，不知嘉楠耘智要排到第几。当然，对于量产，并没有清晰的定义，某些领域最低几十个产品就可以算量产。

行业标杆

当然，对于整个芯片行业，嘉楠耘智的努力研发还具有很积极的意义的，7nm首发使它成为了新的行业标杆。

从技术上来说，7nm芯片大大提高了挖矿效率，降低了40%能耗，对于一直被诟病浪费能源的比特币矿业来说，算是个好消息。

此外，一位台湾半导体专家说：“先进制程的首发量产，本来就是需要由结构单纯的专用芯片来领头。以往是记忆体芯片，后来是FPGA，如今则是挖矿芯片和TPU， 殊不知TPU的很多技术还需要跟挖矿芯片学习。首发量产的重要意义，是在于证明逻辑电晶体的良率（D0）已达到量产水准，这对晶圆厂是非常重要的指标。至于后面的通讯芯片所需要的模拟电路，一般是不会用最先进制程的。”

而对于即将上市的嘉楠耘智，核心技术的领先也必将带来盈利能力上的增长，对于IPO通过审核，也能增加砝码。

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