為台灣加油打氣專欄 (17) 我國值得引以為傲的CPU公司

我們都知道電腦裡面最重要的靈魂就是CPU(中央處理器),比方說,我們要將一個資料從某一個記憶體中拿出來,這個指令就是由CPU發出的。我們要將兩個數加起來,這個指令也是由CPU執行的。世界上最有名的CPU公司就是英特爾(Intel),可是我們要知道,現在CPU不僅僅用在電腦裡頭,我們幾乎可以說很多很多晶片(IC)中都有一個CPU。這個CPU是所謂嵌入式,藏在晶片裡面的。它的功能乃是在幫助晶片,使得它可以做很多奇妙的事情。

最容易懂的就是我們的手機裡頭一定有CPU,這個CPU處理很多與通訊有關的事情,如果沒有這個CPU,那麼我們的通訊就要完全依靠電子電路,這是相當困難的事,而且如果我們要改變通訊的規則,事情就鬧大了,因為要重新設計那些複雜的線路。有了CPU,通訊工程師可以改變軟體,這就容易得多了。所以我們可以看到所有的手機公司,內部都有相當多的軟體工程師。

除了手機以外,很多很多的電子系統裡面都會用CPU,這些CPU都不是單獨以晶片的形式出現,而是藏在另外一個晶片裡面,所以這些電子系統是不能用英特爾所製造的CPU,而必須向一些CPU公司買一個所謂的智慧財產權(IP: Intellectual Property)。這是什麼呢?有一個方法來解釋,不知道大家看不看得懂,我們可以想像得到每一個住戶都會需要洗手間,就有人專門設計洗手間,因此建築師可以向洗手間設計公司購買洗手間的設計藍圖,然後加到自己的設計藍圖中,建築師所設計的房屋就有洗手間了。

這類公司叫做CPU IP公司。他們所提供的就是這種設計藍圖。這個設計藍圖可以提供給很多晶片設計公司,晶片設計公司自己是絕對不可能也設計一個CPU的,他們都會向CPU IP公司來購買這種設計藍圖。世界上提供這種設計藍圖的CPU公司,其實數量不多,因為CPU設計是相當不容易的,最有名的乃是英國的ARM公司。我們手機裡面大概都是用了ARM公司的CPU,除了ARM公司以外,其他知名廠商包括MIPS、ARC、Tensilica,這些公司都是很厲害的公司,其中MIPS最近被最大的3D繪圖處理器IP公司Imagination Technology買去,ARC被最大的電腦輔助設計(CAD: Computer-Aided Design)公司Synopsys買去,而Tensilica則被第二大的CAD公司Cadence買去。這些都顯示出CPU IP公司的重要性。

值得我們高興的是,我們國家也有一家這種CPU IP公司,產品當然是CPU的智慧財產權。我首先要說明的是,CPU不容易設計,因為這牽涉到所謂指令集的問題。方才我講過,將一個資料從記憶體中拿出來就是一個指令,將兩個數加起來也是一個指令,比較兩個數的大小當然又是一個指令。一個CPU就有一個它自己的指令集(instruction set),你要推出一個新的CPU,指令集是不能抄襲的,因為這違反專利法。此外你的指令集要新穎有創意,要能包括常做的事情,且電路設計要非常有效率,否則指令看上去很好,執行的時間非常慢或耗電,那又不行了。我們國家這個CPU IP公司的指令集是完全自己定義的。

我們對岸也有一家CPU公司,他們的指令集乃是全部向MIPS公司購買,這當然省了很大的力氣,特別是在軟體開發上,可是以後就要付出很大的權利金,而且也沒有什麼特別的地方,乃是一個複製品。少了指令集可創新,他們CPU的發展也相對受到限制。所以我們應該很佩服我們的工程師有這種勇氣來挑戰世界。

要做好這一類的CPU公司,還要注意一件事,那就是它必須配合世界上大的晶圓代工公司的製程,因為別人用了你的CPU,你是不知道它要到哪一家晶圓代工廠去製作晶片的,這家公司因此要能證明它的設計藍圖在台積電、聯電、Global Foundry等的製程上,都有最好的表現。

也許有人會問,到底這家公司的CPU可以用在哪些晶片上?我所知道的是包括物聯網裝置的控制器、觸控面板的控制器、快閃記憶體控制器以及無線傳輸的控制器等,而且也賣到了全世界很多國家。當然,目前距離先進國家的幾家大公司還有一段距離,可是我們必須知道世界上能夠製作CPU的國家是屈指可數的。很多日本的電子廠商都會設計CPU,可是都是內部工程師自用,不做智慧財產銷售;缺少廣泛市場需求的考驗及反饋,日本公司在這方面的技術近年已大不如前,多轉為採用CPU IP公司的產品,而我們這家公司的CPU也已經有日本客戶。我們國家能夠有CPU公司是值得驕傲的事,最重要的乃是他們握有關鍵性技術,這個技術不是買來的,而是他們一步一腳印地發展出來的。

要花多少時間能夠做出可以大量商用為國際認可的CPU呢?應該是十年,這家公司最近為了慶祝他們十年有成,很多員工路跑十公里。這也是我們該注意的,我們有的時候要知道好的技術不是在短期之內可以做出來的,如果一個技術在很短的時間就可以做出來,別人大概也能夠趕上。如果我們有野心而沒有耐心,那我們絕對不可能有非常好的技術水準的。

從這家公司可以看出我們國家已經有人不僅有野心,也有耐心,更加堅持要掌握關鍵性技術的信念。我們實在不必害怕別的國家有多厲害,只要有這一類的公司,我們國家的工業就可以穩住了。