カナンクリエイティブは世界をリードしていますが、国産CPUは依然として遅れをとっています。専用チップと汎用チップの違いは何ですか?

年間売上高13億元超、利益4億7000万元、香港上場計画、世界初の7nmチップの量産成功などにより、集積回路チップ設計会社カナン・クリエイティブは絶大な人気を博している。

国産CPUチップについては、国の主要な支援があっても、Zhaoxin、Hygonなどの企業が生産するCPUはオフィスソフトしか実行できず、より複雑なゲームを実行するのは困難であり、最近流行している「Chicken Eating」のように構成要件が厳しいゲームは言うまでもない。

マイニングマシンを販売する企業がわずか数年で年間4億7千万の利益を上げ、最先端の7nmチップを世界で初めて発売するという快挙を成し遂げている一方で、20年近く国が支援してきた国産CPUチップは無名のまま、世界のトップレベルに追いつけないのはなぜでしょうか。

それはその年の「かぼちゃ張」から始まらなければなりません。

FPGAを勉強して「パンプキンチャン」になり、カナンクリエイティブを設立

2011年当時、張南阳さんは北京航空航天大学で集積回路設計を専攻し、コンピューターサイエンスを学ぶ大学院生でした。多くのエンジニアと同様、彼の人生は退屈なものだった。彼は暇つぶしにアニメをよく見ており、年間500本以上のアニメを観ることもある。

偶然、彼はビットコインについて知りました。ビットコインの動作原理を理解した後、彼はビットコインマイニング専用のマシンの開発を考え始めました。現時点でビットコインは、個人向けCPUマイニングの時代からGPUマイニングの時代に入り、フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）の時代に入り始めています。グラフィック カードの分散したアセンブリでは、マイナーの「マイニング」のニーズを満たすことができません。コンピュータ機器は限界まで使用されているようです。現時点では、大多数のビットコインマイナーがマイニングを行うために特別に「カスタマイズされた機器」を生産する必要があります。これはたまたま集積回路設計を学ぶ工学部の学生である張南耿の専門分野でしたので、彼は余暇に FPGA マイニング マシンを研究し始めました。同時に、彼はID ngzhangでビットコインコミュニティのコミュニティディスカッションに参加していたため、コミュニティの人々からピンインに基づいて「Pumpkin Zhang」というニックネームが付けられました。

FPGAマイニングマシンについて調査した後、張南雁氏は外国人向けにFPGAマイニングマシンをカスタマイズし始めました。当時、彼はこれを単なる「仕事と学業を両立するプログラム」だと思っていた。

しかし、そんな日々は長くは続かず、海外から届いたニュースによって破られました。 2012年6月、アメリカの機関は、ビットコインで使用されているアルゴリズムの現在のレベルをはるかに超える計算能力を持つ、ASICと呼ばれる強力な専用マイニングマシンの開発を準備していると発表しました。このような計算能力の独占は 51% 攻撃につながる可能性があり、ビットコインの世界全体を破壊することになります。

張南庸はもうじっと座っていられなかった。ビットコインの熱狂者、信奉者、そして受益者として、彼は「世界平和を維持する」ため、そして「働いて学費を稼ぐ」ために、ASICマイニングマシンを自ら開発し、それをマイナーに販売して、アメリカの機関による「コンピューティングパワーの独占」の可能性と戦うことを決意した。

彼は自らが設計・開発した ASIC マイニング マシンを「アバロン」と名付けました。これはアーサー王伝説の「神の島」の名前です。

ASIC Pumpkin マシンの最初のバッチの価格は 1,299 ドルで、2012 年 9 月に発売されましたが、販売されたのはわずか 300 台でした。

ASIC Pumpkin マシンの第 2 バッチは 75 BTC で販売され、2013 年 2 月に 600 台が販売されました。

ASIC Pumpkin マシンの第 3 バッチは 75 BTC で販売され、2013 年 3 月に 600 台が販売されました。

これら 3 バッチの ASIC マイニング マシンは、リリース後すぐに完売しました。リリース後数日間で、ASIC パンプキン マシンは 1 日に数百のビットコインを生成でき、マイニング収入は 1 日あたり 20 万元にも達したからです。その結果、彼が製造したマイニングマシンはすぐに1台25万元で販売されるようになった。これを買うために、予約開始日の前後、連日24時間も徹夜で待っていた人も多かった。

市場は非常に活況を呈していたため、張南庸は当然ながら恐れることなく、傲慢な「暴君条項」を書き留めた。

1. いかなる場合でも返金はできません。これは、部品の購入に前払い金を使用しているため、返金できないためです。

2. 保証はありません。これには、第三者による評価がないリスク、当社が詐欺師であるリスク、客観的および監督上の理由により時間通りに発送できないリスク、ビットコイン自体に深刻な問題があり存在し続けることができないリスクなどが含まれますが、これらに限定されません。

3. 販売カスタマーサービスはありません。人員に限りがあるため、本お知らせの全内容をご理解いただけない場合は、ご購入をお控えください。同時に、QQとWangwangでは予約相談は行っておらず、すべてのお問い合わせには対応しておりません。

4. 配送先住所は確定後は変更できません。

「かぼちゃ張」という名前は瞬く間に界中に広まりました。彼とASICマイニングマシンを共同開発したパートナーたちは、Canaan Creativeという会社を登録・設立し、ビットコインマイニング業界は正式にASIC時代に入りました。

その後数年間、鉱業はベイクドキャットとのつながりの拡大と喪失、2 度の鉱山事故、国家政策の変更を経験しましたが、カナン クリエイティブは成長と発展を続けました。 Canaan Creativeは2013年から2017年にかけて、110nm、55nm、28nm、16nmチップの開発と量産に成功しました。この4年間で10回の増資を経て、同社の登録資本金は3000倍の3億円となった。

その年の「カボチャ張」は現在、数十億ドルの価値を持つ企業の主要株主の一人となっており、同社は2017年に上場も目指し始めた。

今年8月8日、カナンクリエイティブは杭州で行われた記者会見で「世界初の7nm量産チップ」を正式に発表し、この分野の最高レベルを代表した。

カナンクリエイティブの全過程を振り返ると、集積回路設計を学ぶ大学院生が「働きながら学びながら」産業の発展を推進したことがわかります。彼が設立した会社は業界で第2位の企業となり、最先端の技術を代表する世界初の7nmチップを発売しました。これは伝説であると言わざるを得ません。諺にあるように、英雄は時代によって作られる。デジタル通貨ブームの中で、「パンプキン・チャン」は本格的に飛躍し、努力を重ねて世界をリードする地位に躍り出ました。

「かぼちゃ張」の成功は、この若き天才の個人的な努力の結果であるだけでなく、運、粘り強さ、信念などの要素も伴っています。業界全体の初期段階で、彼はその技術的な天才性で瞬く間に人気者となり、業界の発展とともにチームを拡大し続けました。技術チームは数人から100人近くにまで成長し、最終的には世界をリードするテクノロジー企業、業界で2番目に強い企業になりました。このプロセス全体は、まさにデジタル通貨マイニング業界の発展と繁栄のプロセスです。

国産CPUの難しさ

カナンクリエイティブが栄光に向かって一歩一歩前進してきた間、10年以上研究開発に投資してきた同社の自主国産CPUチップは、依然として世界との間に大きな差があります。少し前、ZTE事件により「国産チップ」が再び世論の最前線に躍り出、梁寧氏の記事「国産チップとOSの過去物語」が大きな注目を集めた。独立系CPUとそれに対応する「ネットワークコンピュータ」の研究開発に自ら参加した経験を持つ梁寧氏は、記事の中で国産チップの知られざる悲しい歴史を明らかにした。

では、なぜ国からの長年にわたる強力な支援にもかかわらず、国産CPUチップは依然として国際的に遅れをとっている一方で、小規模企業であるカナンクリエイティブは世界をリードできるのでしょうか?

重要な点はチップの種類にあり、この「コア」はあの「コア」ではないのです。

Canaan Creative は、特定の分野向けにカスタマイズされたチップである ASIC チップを設計しています。 CPU、GPU、セミカスタマイズFPGAなどの一般的な汎用チップと比較して、ASICチップの計算能力と効率は、特定のアルゴリズムのニーズに応じて直接カスタマイズされるため、小型、低消費電力、高信頼性、強力な機密性、高い計算性能、高い計算効率などの利点を実現できます。

ただし、ASIC チップの利点は特定のアルゴリズムに基づいていることに注意する必要があります。 ASIC チップ自体は特定のアルゴリズム向けに固められたチップであるため、一度チップを設計すると、適応するアルゴリズムが固定され、このアルゴリズムが適用できない他の分野には適用できません。アルゴリズムが変更されると、使用できなくなります。

不適切な例えをすると、ASIC チップは、野菜を素早く、少ない力で切ることができる包丁のようなものです。汎用CPUは、野菜を切ったり、瓶を開けたり、ネジを締めたり、ハサミとしても使えるスイスアーミーナイフのような存在ですが、それぞれの機能は特に使いやすいわけではなく、野菜を切るのは比較的難しいです。

マイニングの分野では、Bitmain がかつて CryptoNight アルゴリズム用の ASIC マイニング マシンをリリースしましたが、Monero がコア アルゴリズムを変更した後、このマイニング マシンはほぼ完全に機能しなくなり、Monero のフォークにつながりました。ほとんどの Monero マイナーは新しいアルゴリズムを受け入れ始めたため、XMR をマイニングしましたが、少数のマイナー (Bitmain の Monero マイニング マシンを購入したマイナーは全員) は、マイニング マシンの制限により元のアルゴリズムに基づいてしかマイニングできなかったため、XMC (Monero Classic) をマイニングしました。

カナンクリエイティブが開発したASICの「専用」チップとは異なり、国家の主要サポートである独立した国産CPUチップは「汎用」チップです。 ZTE 事件のチップは「汎用」チップを指します。統計によると、チップは現在わが国最大の輸入品であり、年間1兆5,800億元の費用がかかっており、そのほとんどは汎用チップです。

国際市場では、チップの設計と製造は分離されています。 「汎用」チップの設計と製造は、専用チップよりも数段階難しくなります。

カナンクリエイティブは主にチップの設計を行っており、製造は世界のチップ製造市場シェアの約60％を占めるTSMCに委託している。実際、クアルコムやアップルなど、世界で最も有名な半導体企業のいくつかは、独自のチップを設計し、それをTSMCに製造させています。

国内の主要サポーターである独立系国内CPUチップ企業には、設計と製造の両方があり、それぞれ異なる企業が担当しています。製造面では、SMIC はすでに 45/40nm チップを製造できます。 TSMCの7nmとはまだ差があるものの、ムーアの法則が無効になりつつあり、世界のCPU性能の成長率が鈍化しているため、国産チップが追いつく道はもはやそれほど困難ではないだろう。 (ムーアの法則は、18～24 か月ごとに CPU トランジスタの数が 2 倍になり、それに応じてパフォーマンスも 2 倍になるというものです。この法則は、1965 年に Intel の創設者であるゴードン・ムーアによって提唱されました。)

ムーアの法則が破綻する理由は、特定のスペースに集積されるシリコン回路が増えるほど熱が大きくなり、5nmレベルのより狭いスペースではシリコン材料のトランジスタが不安定になり、パフォーマンスに影響を与えるからです。そのため、5nm がシリコン集積回路の性能限界であると考えられています。既存の材料に代わる新しい材料がなければ、既存の集積回路は性能限界に達し、ムーアの法則は無効になります。これは、Intel の 10nm チップと 5nm チップのパフォーマンスにほとんど差がないという事実によって証明されています。

CPU製造のアウトソーシングは追いつくことができますが、独自設計となると話は別です。

独自に設計された CPU は、サポートシステムやソフトウェアの市場で利用される必要があるため、サポートシステムやソフトウェアを設計せずに CPU のみを独自に設計しても意味がありません。 CPU、サポートするオペレーティング システム、ソフトウェアが設計されている場合でも、ユーザーの移行コストを考慮する必要があります。簡単に言えば、Intel CPU + Windows オペレーティングシステム + Office ソフトウェア/その他の専門的なオフィスソフトウェアの組み合わせに慣れている人にとって、国産 CPU、サポートオペレーティングシステム、およびうまく動作しない可能性のあるソフトウェアの組み合わせを独自に選択することは非常に困難です。国産CPU＋対応するOSとソフトウェアの組み合わせが、既存のIntel CPU＋Windows OS＋Officeソフト／その他専門オフィスソフトの組み合わせに追いつくだけでなく、ユーザーエクスペリエンスと価格の面でIntel CPU＋Windows OS＋Officeソフト／その他専門オフィスソフトを超えない限り、本当のユーザー移行と収益化は実現できず、それは極めて困難です。そのため、国産CPUの生産までの道のりは長く困難なものとなります。

メディアの誇張

カナンクリエイティブの話に戻ると、同社が「世界初の7nm量産チップ」の量産を発表した後、一部のメディアは注目を集めるために、事実を無視して大衆を誤解させるあらゆる種類の誇張した見出しを使用しました。

画像はChip Intelligenceより

まず第一に、Canaan Creative は ASIC チップを製造していますが、これは「スーパーコンピューター」ではまったく使用できません。これをスーパーコンピューティング チップと呼ぶのは明らかに間違いです。

第二に、Canaan Creative は大量生産ではなく、主にデザインを担当しています。

第三に、ASIC チップの技術的パラメータを Apple、Qualcomm、Nvidia の汎用チップの技術的パラメータと比較すると、完全な知識不足が明らかになります。

第四に、封鎖を完全に突破するのはまったくばかげている。これは一体どういう歴史的瞬間なのでしょうか？年間数億ドルの利益を上げている専用チップ企業は、国の汎用チップ輸入における全体の1.5兆ドルのギャップを埋めるのに全く無力ではないでしょうか？

これ以上の例は挙げません。

なお、Canaan Creativeの7nmチップは世界初の7nm量産チップではない。本当の最初の企業は Apple であるはずだが、同社はそれを発表しなかった。 TSMCゼネラルマネージャーのWei Zhejia氏は今年1月、TSMCにはすでに7nmプロセス技術のテープアウトを行っている顧客が10社以上あると述べた。今年第1四半期に、TSMCの7nmプロセスが量産に入りました。

「量産」については、TSMCにとって7nmは最先端のプロセスであり、その生産能力は非常に限られているため、編集者もそれを見て驚きました。このような限られた生産能力は、まずはApple、Huawei、Qualcommなどの主要顧客に提供されるべきである。Canaan Creativeがどの順位にランクされるのか気になるところだ。もちろん、大量生産には明確な定義はありません。分野によっては、数十個程度の製品でも大量生産とみなされることがあります。

業界ベンチマーク

もちろん、カナンクリエイティブの研究開発への努力は、チップ業界全体にとっても非常にプラスの影響を与えています。 7nm の最初のリリースにより、7nm は新たな業界ベンチマークとなりました。

技術的な観点から見ると、7nm チップはマイニング効率を大幅に向上させ、エネルギー消費を 40% 削減します。これは、エネルギーの浪費だと批判されてきたビットコイン採掘業界にとっては朗報だ。

また、台湾の半導体専門家は次のように述べている。「先端プロセスによる最初の量産は、本来、シンプルな構造の専用チップが先導する必要がある。かつてはメモリチップ、次にFPGA、そして現在はマイニングチップとTPUだ。TPUの多くの技術は、依然としてマイニングチップから学ぶ必要があることを私たちはほとんど知らなかった。最初の量産の意義は、ロジックトランジスタの歩留まり率（D0）が量産レベルに達したことを証明することであり、これはウェハファブにとって非常に重要な指標である。その後の通信チップに必要なアナログ回路については、一般的に最先端のプロセスで作られていない。」

株式公開を控えるカナンクリエイティブにとって、この優れたコア技術は確実に収益性の向上をもたらし、IPO承認にも重みを与えるだろう。