华山论剑只剩二雄? 那些年的X86 CPU

OverLord

什么是X86 CPU？

我们每天接触的电脑，几乎都是以X86架构为基础的，当然，苹果自去年发布的新电脑产品中首次使用7ARM架构的M1芯片，算是打破了家用电脑的传统（注：微软Surface曾经推出过ARM版产品，但是并未成为主流），成为另一种主流电脑CPU。

现在常说的X86 CPU，实际上说的是X86构架——准确说是一种指令集构架家族的称呼，它起源自1978年由英特尔推出的8086CPU，该系列较早期的处理器名称是以数字来表示80×86。由于以“86”作为结尾，包括英特尔8086、80186、80286、80386以及80486乃至以后的CPU都是这样一个命名规律，因此其架构被称为“X86”。

開创时代的8086

英特尔的第一款产品是4位的4004 CPU，1971年发布，这款CPU是全球第一款微型处理器，但是，它并不属于X86构架。在此之后英特尔还推出了多款CPU产品，但都不属于X86构架。8086项目起始于1976年5月，是英特尔公司当时更为看重的16位的iAPX 432微处理器的备份项目。8086一方面要与Motorola、Zilog、National Semiconductor等公司的16位、32位微处理器竞争市场份额，另一方面也是对Zilog Z80在8位微处理器市场上的成功的回击。由于采用了与8085微处理器近似的微体系结构与物理实现工艺，8086项目进展相当快。这款开山之作基本就是“唯一”的存在，当时并没有任何第三方来制作同样规格的产品。随后于1979年，英特尔又推出了英特尔8088，它在芯片的外部连接椎使用8位资料总线（允许使用更廉价和更少集成电路）的支持，成为8086的一个低成本的简化产品，并用在IBM电脑的原始设计中的CPU（包括广为人所知的IBM PC XT）中而被人知晓（理论上讲，现在所有的个人电脑都可以称为IBM兼容机）。

但是，当时的英特尔话语权并不高，一切都要仰人鼻息——财大气粗的IBM固然采用了8088CPU作为个人电脑的核心部件，但是也产生了一个问题，IBM当时的政策要求他们所使用的芯片至少要有两个货源。在同样的安排下，AMD之后开始生产80286，在1982年，AMD与英特尔签约，成为得到许可的8086与8088制造业者和第二货源生产商。至此，X86 CPU不再只是“一家之言”，大戏开幕了。

战国开端80486

在经历了8026至80386的时代，X86 CPU还是只有英特尔和AMD两个厂商在同一赛道上竞争。1989年4月10日，英特尔在拉斯维加斯电脑大展上首度发表集成有120万个晶体管的80486 CPU——这也是最后一个以80×86命名的CPU产品。80486集成了缓存、浮点运算单元，是现代CPU的第一个“完成体”（但没有集成核心显卡）。

也正是80486系列处理器（注：同一时期英特尔还推出了没有浮点运算单元的80486SX/SX2 CPU）的出现，让个人电脑市场迅速发展，这个时期，其他厂商也纷纷看到了“财源”，陆续推出了自己的兼容型产品，诸如Cyrix、德州仪器、联华电子、NexGen等，当然，还有与英特尔一路同行至今的AMD。

这些CPU厂商也多以80×86的命名方式“蹭热点”（数字不能注册成为品牌，也就不具有排他性），面对这么多“兼容”CPU让英特尔头疼不已。所以在此之后，英特尔为了避免这个问题，推出了Pentium（奔腾）品牌而不是称之为80586的CPU，终结了CPU的数字命名法则。

最后的狂欢

在英特尔推出Pentium之后，X86 CPU市场进入了历史上的“巅峰”——CPU厂商如雨后春笋般出现，都想来一杯羹，这其中包括的企业多达10家。作为具有技术支配地位的英特尔当然不甘心，随着X86 CPU的知识产权壁垒越来越高，法律武器无疑是最好的选择之一。巅峰之后即下坡，在此之后，X86 CPU就剩下英特尔、AMD、Cyrix三个厂商了，时至今日，Cyrix已泯然众人矣。当然，除了授权之外，CPU的技术复杂程度也决定了后来者会越发艰难，时至今日能够进行竞争的企业已是凤毛菱角了。而这一时期，也正是Socket 7接口最后的辉煌，可以说，英特尔80486使用的Socket 7接口为第三方CPU公司提供了无限可能，又因为Slot 1/Slot A接口的出现而被终结。

历史尘埃中的“玩家”

IDT

IDT旗下的Centaur（半人马）于1995年4月成立，最初是只有40人团队的初创公司，正如他们的名字一样，最初Centaur的方向也是一分为二：一半MIPS一半X86。然而很快，IDT就发现了这样不切实际，毕竟对于一个初创企业来说，业务专精才是唯一出路。于是他们在凑出40人的研发团队后，用了不到1年时间专攻X86CPU，很快就完成了WinChip C6的研发，并于1996年7月成功在Windows 95下开机运行。当然，WinChip C6这么快就能被开发出来也是有原因的——别家科技公司研发CPU是向上研究，而Centaur则是换了一条思路，如何简化CPU。结果可想而知，Winchip C6的性能极为孱弱，可以说，除了便宜和低功耗之外，Winchip C6毫无优势。

时间不等人，尽管CPU有着惊人的丰厚利润，但面对市场激烈的竞争IDT还是有些吃不消。于是在1999年9月16日，VIA从IDT手中以5100万美元价格并购了Centaur，至今依然是VIA的子公司，从始至终，Winchip一共就只有Winchip C6、WinChip 2/2A/2B、WinChip 3几款产品，以及一个胎死腹中的WinChip 4。在此之后，就是以VIA的名义生存了。

IBM

IBM研究过自己的X86 CPU？答案是真的，这就是PowerPC 615！这颗CPU是颇为神奇的一款产品，PowerPC 615是IBM在1994年发布的PowerPC处理器，但从未达到量产上市的水准，简单说，就是胎死腹中。它的主要功能是在芯片上集成X86核心，从而使处理器可以在本地直接处理PowerPC和x86指令。在PowerPC 615上运行的操作系统可以选择执行32位、64位PowerPC指令、32位x86指令或三者的组合，性能耗损很小。

那么，它久经是如何胎死腹中的呢？答案极为简单——微软拒绝给予支持，也就是说，即便PowerPC 615拥有X86核心，依旧无法使用WindOWS操作系统。这也是IBM绝无仅有的一次涉足X86 CPU市场，仅仅是匆匆过客（注：但是很多CPU的先进技术特性都是始自于IBM）……

UMC

UMC聯华电子也是分羹X86 CPU市场的一员，1994年，联电推出了第一颗与英特尔80486兼容的CPU：Green CPU，据资料显示，其CPU性能甚至超出同等级英特尔及AMD CPU30%以上。该CPU一经上市，就被英特尔起诉了——理由当然是侵犯了英特尔的80486相关专利。最终，同样是庭外和解的结局，联华电子也终止了这款Green CPU的生产。

注：联华电子可不是浪得虚名，除了代工芯片生产外，它孕育的企业多如牛毛，例如大名鼎鼎的联发科（MediaTek）、硅统科技（SIS）、联咏科技（Novatek）、联阳半导体（ITE）、智微科技（JMicron）都是脱胎于联华电子。

C&T

Chips and Technologies简称C&T，它推出CPU还是在80386时代，发布的型号为Super386 38600DX/38600SX（注：当时几乎所有的CPU都是依照英特尔的80×86方式命名）。不过比较特别的是它生产的CPU封装方式有别于英特尔、AMD采用的方式，为144-Pin PGA方式，所以无法兼容。也是因为这个问题，它无法成为市场主流。

不过C&T的成就其实并不在CPU上，而是在独立显卡——它是第一个研发出独立显卡芯片的厂商。也正因如此，1997年英特尔出资收购了C&T，获得了2D显示核心技术，也就是说，现在英特尔的核显乃至最新的独显，都是源自于C&T。 OverLord

Rise

Rise Technology也是一家专门设计、销售英特尔x86兼容CPU的厂商，它最出名的CPU就是mP6，这款CPU兼容于英特尔的Socket 7。Rise成立于1993年，由15个投资者（包括联华电子、宏碁电脑、威盛电子等）及林廷隆所创。Rise在经过多次的改组后，在1998年底发布的mP6 CPU，并在1999年开始小幅量产，mP6的目的是在入门级笔记本电脑上使用，但性能并不出众，竞争力不佳。

Rise慢慢转变方向，改为专注机顶盒一类的IC设计。最终，它将自己的技术出售给了意法半导体（STMicroelectronics，ST），而后在1999年，硅统科技（SiS）收购了它，画上了Rise最后的句号。

NexGen

NexGen成立于1986年，第一个设计是期望开发出80386同等级别的CPU，不过设计过于复杂、电路面积过于庞大，必须用8颗芯片才能等同于1颗芯片的性能，等优化好之后，CPU已经进入了80486时代。NexGen的第二款产品是Nx586 CPU，于1994年推出，并尝试与英特尔的Pentium直接抗衡。不过遗憾的是，它也采用了不兼容设计，需要配合特有的芯片组主板才可以使用，极大限制了它的普及。

同一时期，AMD的K5 CPU表現并不理想，最终在1995年10月21日，AMD出资8.65亿美元收购了NexGen，并延续Nx586的设计来开发新CPU，以此成就了在商业上相当成功的AMD K6系列CPU，是不是有一些意外？其实可以看出，研发CPU的企业，兜兜转转就是有限的几个玩家。

Transmeta

Transmeta中文为全美达，是一家设计超长指令集VLIW代码转译X86的CPU企业，集中于开发减低电子设备功耗的运算技术，于1995年创立，至今为止共出产了两款兼容X86架构的CPU：Crusoe与Efficeon，该些处理器用于非常重视低功耗与散热能力的超便携式笔记本电脑、刀片服务器、平板电脑与台式机上。

虽然性能并不出众，但是全美达着力于低功耗设计的思路还是赢得了市场的认可，也让英特尔和AMD逐渐重视起低功耗市场。更为有趣的是，2006年10月11日全美达宣布对英特尔提出控诉因其侵犯了全美达的10项美国专利。最终该问题上，英特尔选择了和解、赔款。代价是全美达也同意向英特尔授权其部分专利并且转让少数专利给英特尔，同时全美达不再生产X86架构兼容CPU。

Cyrix

Cyrix是1988年成立的一家CPU开发公司，初始业务主要为80286和80386 CPU提供高性能的协处理器（FPU），Cyrix初次亮相于个人电脑市场的产品是1989年的80387兼容FPU：Cyrix FasMath 83D87和83S87。FasMath是当时最快的80386协处理器，比英特尔的80387还要快上50%。

之后Cyrix在1995年发布了著名的Cyrix 6×86，也就是M1。这颗CPU延续了Cyrix一贯的优点，性能几乎超越了英特尔同级产品。6×86处理器使用的是标称频率，如P166+意味着性能超越Pentium 166MHz CPU，但实际频率远低于166MHz，不过它的浮点性能却没有继承以往Cyrix的特点，表现不及Pentium CPU。

有趣的是，Cyrix并非如AMD那样获得X86的授权许可，而是独立开发而来——这也引来了多次英特尔与Cyrix的专利诉讼。有两次诉讼非常关键，第一次是英特尔诉讼Cyrix侵犯了其80486的专利，固然消耗了Cyrix大量精力和资金，但是结果却出人意料——Cyrix和英特尔最终达成庭外和解，英特尔同意Cyrix有权在持有英特尔交叉许可的工厂生产自己的X86设计，如Ti（德州仪器）、IBM和SGSThomson（后期被意法半导体收购）。注意，这里只是许可生产，英特尔依旧认为Cyrix没有X86构架的授权许可。到了1997年，Cyrix起诉了英特尔，原因是Cyrix认为英特尔的Pentium Pro和Pentium Ⅱ侵犯了多项Cyrix专利，比较重要的是其中的电源管理和寄存器重命名技术。这一诉讼带来最终的结果是：英特尔和Cyrix交叉专利授权，Cyrix正式拥有了X86构架专利。Cyrix的寿命其实并不长远，但是影响非常之深：它开创了PR标称方式标称CPU性能，并在一段时间内，是CPU市场除英特尔外，唯一一个可与之抗衡的厂商。而且它的经营策略也影响了英特尔的商业行为——赛扬CPU的诞生与此密不可分。

也是在Cyrix与英特尔的诉讼期间，Cyrix与美国国家半导体合并，后期CPU由美国国家半导体生产。在之后，Cyrix被VIA（威盛）收购，VIA依托Cyrix之前收购的Centaur（IDT旗下公司）依旧生产CPU（但是沿用Cyrix的名字），而后威盛又通过合资，将X86授权带给了兆芯。

故事还有没有结束，美国国家半导体出售Cyrix时保留了其一个项目MediaGX的设计，并改名为Geode出售，最终的买家则是AMD。2006年6月AMD展示世界上最低功耗的X86 CPU，仅耗0.9瓦电能。这个CPU就是基于Geode核心，也是Cyrix的遗产之一。

兆芯

兆芯是由上海兆芯集成电路有限公司所设计的X86 CPU，早先兆芯的CPU依托VIA的CPU设计，并逐步实现自主开发，现在已经拥有了多代CPU产品。不仅如此，兆芯还拥有自己的IO芯片、芯片组，显卡核心开发设计能力，是当下极为罕见的X86 CPU企业。作为新生力量，兆芯已经拥有了桌面PC的开先系列和服务器用的开胜系列，性能方面日正奋起直追。笔者觉得最为有趣的是其CPU的构架代号充满了浓郁的地方特色，例如“陆家嘴、五道口、张江”等等，倍感亲切。

实际上，作为目前所剩无几的CPU厂商，能够站在同一起跑线上市极为艰难的。CPU领域是一个高投资慢回报、技术集中的领域，而且还有越来越严苛的专利壁垒，想要在这个领域生存下去需要莫大的勇气、耐心、资金以及技术支持。本文所提及的X86 CPU生产商其实并非全部，还有很多企业也曾想进入该领域，如果算上MIPS、ARM、Risc-V构架，前仆后继的CPU企业更是多入牛毛。笔者也整理了一份相对完整的名单，不妨各位讀者看看认识其中几个厂商吧！

桌面CPU生产厂商速览

（注：包含X86、MIPS、ARM、Risc-V）

AMD（超微）、Andes（晶心科技）、APPLE（苹果）、ARM（安谋）、Broadcom Limited（博通）、Cirrus Logic（凌云逻辑）、Cyrix（赛瑞克斯）、龙芯、DEC（迪吉多）、DMP（瞻营全科技）、Fairchild（仙童）、Fujitsu（富士通）、Harris（哈瑞斯）、Hewlett Packard（惠普）、Hitachi（日立）、IBM（国际商业机器）、IDT、Intel（英特尔）、Intersil、Maxwell（麦克斯韦）、MCST、MHS、Momalvo、Microsystems International、MIPS Technologies（美普思科技）、Mitsubishi（三菱）、MOS Technology、 Motorola（摩托罗拉）、NS（国家半导体）、NEC（日本电气）、NexGen、OKI（冲电气）、OPTi、Philips（飞利浦）、RCA（美国无线电）、Renesas（瑞萨）、Rise、Rockwell（洛克威尔）、SGS、Sharp、ST（意法半导体）、Siemens（西门子）、SIS（矽统科技）、Synertek、Sun（异阳）、Thompson（托马森）、Thomson（汤姆逊半导体）、TI（德州仪器）、Toshiba（东芝）、Transmeta（全美达）、UMC（联电）、VIA（威盛）、Westem Design Center（西部设计中心）、Westem Electric（西部电气）、ZiLOG、兆芯、鲲鹏、沸腾、海光、申威（以上排名不分先后）。