种丹 葛婕

MIPS 指令集是最早实现商用的精简指令集（RISC）之一，上个世纪80年代初由斯坦福大学的研究小组研发，并在 1984 年成立了 MIPS计算机公司。随后 MIPS 成为上世纪 90 年代最流行的指令集，一度与 x86 和 ARM 指令集齐名。随着移动互联网的兴起，MIPS 指令集逐渐衰落，公司也多次辗转被收购。2018 年 12 月 17 日，最新收购 MIPS 的 Wave Computing 公司宣布将开放最新的 MIPS Release6（R6）版本指令集，具体细节将在 2019 年第一季度公布。此开放计划引起了全球处理器企业的密切关注。深入分析 MIPS 指令集开源的原因及其对我国产业的影响，具有重要意义。

MIPS 指令集开源的原因

MIPS 错失服务器和移动市场，话语权渐失。MIPS 指令集早期发展良好，曾是上世纪80年代中期 RISC CPU 设计的一大热点，在网络通信设备、机顶盒、游戏机、打印机等领域获得广泛应用。但是，MIPS 在 PC 时代败给了以英特尔和 AMD 为代表的x86 架构。x86 架构凭借高性能和 Wintel 联盟迅速占领桌面和服务器市场，使 MIPS 市场占有率迅速下降。同时，MIPS 也未能抓住移动时代的发展机遇，败给了 ARM 架构。后者凭借低功耗、低成本等优势，迅速完善产业生态，占据全球移动通信领域 90%的市场。MIPS 固守高性能高端市场，商业化进程缓慢，错失了2007—2017年移动手机市场火爆的关键十年，产品话语权渐失。

MIPS 公司几经辗转被多次收购，市值下降。自1984年创立以来，MIPS 公司历经多次并购出售，严重影响了对 MIPS 指令集的支持力度和开发持续性。一方面，在整合过程中多次裁员，人才流失严重。据报道，2008年 MIPS 公司员工超过500人，并购后因效益不佳多次裁员，到 2010 年员工数为 150 人，2018 年公司已不到 50 人。另一方面，收购公司对 MIPS 指令集的支持力度不足，其持续开发更新受到严重影响。比如 SGI 公司收购 MIPS 后，逐渐停止了 MIPS 新产品开发计划。此外，MIPS 被收购后，并没有创造出高额利润，市值下降趋势明显。

MIPS 受 RISC-V 新兴指令集冲击，陷入发展危机。2011 年，加州大学伯克利分校发布了开放指令集 RISC-V，很快建立起一个开源软硬件生态系统，并在嵌入式等低功耗应用中发展迅速，成为MIPS 指令集的重要竞争对手。一方面，RISC-V 在之前的 RISC 指令集基础上进行了改良优化，在低功耗应用领域比 MIPS 更具特色，其精简、高效、低能耗、模块化、可拓展、无历史负累低效指令等优势，更适于嵌入式应用。另一方面，RISC-V 采用 BSD 授权的开源发展模式，对应用公司具有较大的吸引力。此外，近几年 RISC-V发展态势强劲，生态趋于成熟和完善，已得到许多商业公司、学术机构和一些国家的青睐，给 MIPS 带来很大威胁。

MIPS 欲调整商业模式，转向新兴应用市场。开放MIPS 指令集背后的重要推动力是 Wave Computing 公司“All in AI”的愿景。一是调整商业模式，获得相应的商业内核授权收益。Wave 公司希望通过 MIPS 指令集开源，保留内核授权业务，扩大开源指令集的生态系统来反哺内核授权业务，获得商业内核授权收益，扭转 MIPS 螺旋式下降的亏损趋势。二是结合自身人工智能业务，突破新兴技术领域。Wave 公司欲借助 MIPS 多线程架构、缓存一致性和异构集群方面的优势，推动其人工智能业务进入更多应用领域，希望在新兴的边缘计算方面取得突破。

MIPS指令集开源 对处理器格局的影响

MIPS 短期内难以撼动 x86 和 ARM 的优势地位。一是 x86架构依靠Wintel联盟的生态优势，在PC和服务器领域占据霸主地位，MIPS 指令集开源对 x86 影响甚微。二是 ARM+Android 依靠功耗、成本等优势在移动智能终端领域形成垄断，MIPS 指令集开源在短期内对 ARM 影响不大。开源可能会吸引部分设计公司基于 MIPS 指令集设计 CPU，分掉一部分原属于 ARM 的嵌入式设备市场。但由于ARM 在嵌入式领域具有深厚的积累、足够大的产业生态和大批熟练的开发者，短期内仍能保住大部分市场份额。

MIPS 开源对 RISC-V 新兴指令集造成一定冲击。一是RISC-V 将不再是唯一的开源指令集。此次 MIPS 指令集开源后，将成为继 RISC-V 之后另一大开放指令集，逐渐吸引芯片和应用企业的关注。二是 MIPS 架构在多线程、可扩展的虚拟化、多域安全等方面具有技术优势，更适用于未来面向人工智能的新兴应用。三是 MIPS成功流片验证比 RISC-V 多，已有多年批量化商业应用的经验。四是MIPS 具有一定的生态基础。虽然整体规模和生态相比 x86、ARM 差距较大，但其已拥有大量优质的开发工具和软件环境。

MIPS 有望在人工智能等新兴领域跻身主流架构。一是 MIPS开源降低了企业研发门槛。开源对实力欠缺的中小企业来说能够大大降低开发成本和风险。二是新兴应用垄断格局尚未形成，产业生态有待构建。MIPS 可借此机会发挥 MIPS CPU 架构的性能和效率优势，加速自身生态系统发展。三是目前仍有领军企业基于 MIPS 扩展新兴应用。比如 MIPS 拥有 Wave Computing、联发科、博通、Cavium、Microchip 等行业领军企业在人工智能、消费电子、物联网等领域研发芯片产品。

MIPS指令集开源 对我国企业的影响

短期来看，目前宣布的开源计划对国内 MIPS 产业生态影响不大。一是宣布开源的 MIPS 版本和国内指令集不兼容。此次宣布开源的仅仅是最新的 MIPS R6 版本，并不与早期版本完全兼容，几乎可看成是一个全新指令集。国内龙芯、君正等公司获得 MIPS 架构授权并进行扩展，都是针对 MIPS R5 和早期版本，与最新开源的 R6 版本并不兼容。二是国内企业已经构建自主 MIPS 产业生态。比如，龙芯获得 MIPS 永久授权，将 MIPS 原本的 527 条指令集扩展为 1907 条，发展成为龙芯自主的 loongISA，并构建工具链、操作系统、软件等生态，成为 MIPS 生态的重要贡献者和维护者。三是应用企业短期内对此开源版本持观望态度。相比RISC-V，MIPS R6 版本并无明显优势，且产业生态需重新建立，国内未采用 MIPS 的应用企业短期内不会轻易进入。

长期来看，国内面临与开源的 MIPS 版本产业生态的竞争。一是国内 MIPS 生态在公开市场可能面临和 R6 生态竞争的挑战。由于R6 版本和龙芯的扩展不兼容，生态也不能共享，如果开源 R6 的生态未来得以发展壮大，在一定程度上会抢夺国内 MIPS 企业的市场份额。因此，国内 MIPS 企业后续将面临融入 R6 生态或坚持自主生态的选择。二是人工智能、物联网等新兴应用对国内现有生态造成挤压。三是 R6 开源可能吸引国内软件和应用企业围绕其开发工具链和基础软件。MIPS 开源将会极大地扩展参与生态建设的软硬件开发者和工具提供商，一些软件公司也会加强对其开源版本的支持，从而对国内现有产业生态参与者产生影响。

展望未来，开源计划发展存在较大的不确定性。一是开源的具体细节尚未公布。Wave Computing 公司虽然公布了此开放计划，但 MIPS 开源的具体信息尚未公布，开源是否能吸引更多业内企业加入还存在不确定性。二是企业后续可能面临专利问题。MIPS 公司曾在 2012 年将 580 项专利中的 498 项都卖给了专利联盟 Bridge Crossing，而后者在收购专利的第二年就开始将专利转给 ARM。理论上，ARM 现已控制了大部分 MIPS 的原有专利，即使这些专利不会影响 MIPS 指令集，但依然会给用户带来困扰。三是未来可能有闭源或收费风险。如果开源使得 MIPS 生态发展壮大，后续 Wave 公司可能回归收费授权模式，形成事实上控制整个生态的局面，破坏 MIPS 的开放性。

措施建议

积极关注 MIPS 开源的最新前沿动向。一是定期跟踪 MIPS 开源计划的具体信息。定期发布 MIPS 相关报告，向政府相关部门报告产业发展态势。二是安排项目支持我国开放指令集或开源硬件战略研究，探讨支持的可行性，并做好规划布局。三是鼓励企业积极深度参与 MIPS 开源社区建设。支持企业参与 MIPS 开源社区相关工作，引导企业、标准化组织积极参与 MIPS 标准和规则制定，不断强化我国企业在MIPS产业生态中布局微架构专利和事实标准的能力。四是鼓励示范性微电子学院等在人才培养中采用 MIPS、RISC-V 等开源指令集作为教学工具。

抓住开源机遇，加快建立 MIPS 产业生态。一是充分发挥中国开放指令生态联盟的作用，加强产业链上下游协同。鼓励国内产业链上下游龙头企业，围绕国内 MIPS 架构加强沟通协作，推动团体标准和技术规范体系建设，提升国内企业的话语权和影响力。二是推动制造企业基于 MIPS 开发工艺库。鼓励中芯国际、华虹等国内集成电路制造企业与 MIPS 设计企业加强合作，实现芯片需求定义及性能优化、面向多领域设计需求的工艺技术研发等关键技术突破，提高基于 MIPS 架构的芯片性能。三是支持国内软件和应用企业开发 MIPS 工具链，加强布局软硬件协同的应用生态。

针对特定应用领域，采取差异化发展策略。一是面向党政军、行业应用等安全可靠领域，坚持自主可控的指令集发展道路。在上述对信息安全要求较高的市场，推动国产处理器和软件企业开展深度合作，构建自主、可控、抗风险的产业生态。二是面向一般民用市场，寻求融入开源版本生态。充分利用开源版本与软件生态兼容较好的优势，尽快构建形成具有一定市场竞争力的产品和龙头企业。三是面向人工智能、物联网等新兴应用，鼓励企业多样化开放发展。鼓励国内企业和科研机构尽快构建统一的软硬件接口和技术标准，积极依托 MIPS、RISC-V 等开源社区和开源技术平台，扩大中国技术在国际市场的影响力，争取在细分领域形成差异化竞争优势。