德鸿说法
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发布时间: 2024-11-06
指令集侵权之辩!芯片企业的千亿之争!
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一、龙芯中科与上海芯联芯指令集侵权之争


2023 年 2 月 7 日晚间,龙芯中科技术股份有限公司(以下简称“龙芯中科”)发布诉讼事项公告,共涉及两起案件:一是龙芯中科对上海芯联芯智能科技有限公司(以下简称“上海芯联芯”)提起的关于 3A5000 处理器不侵犯 MIPS 指令系统的计算机软件著作权的诉讼;二是上海芯联芯针对龙芯中科 LoongArch 和 3A5000 处理器侵权与不正当竞争指控并索赔6000万人民币的诉讼。


北京知识产权法院将两案合并审理,龙芯中科因此向北京知识产权法院提出对诉讼案件一的撤诉申请。在 (2022) 京 73 民初 1063号《民事判决书》中,北京知识产权法院认为,案件二中,上海芯联芯有关龙芯中科指令集侵害 MIPS 指令集著作权以及龙芯中科构成不正当竞争的主张均不成立,驳回上海芯联芯的全部诉讼请求。


要了解这个案件的前因后果,就必须从2002年说起。


2002年时龙芯中科刚刚起步,计划开展芯片领域的相关设计研究,而MIPS作为第一个商用RISC架构指令集,经过多年的迭代、更新,在各种类型的指令集中显示出了突出的成熟性、稳定性,非常契合龙芯中科最初芯片研究的战略目标。


但由于龙芯中科初创时期资金不足,MIPS高昂的授权费对于刚起步的龙芯中科来说着实是一个不小的负担,因此龙芯中科在与MIPS谈判破裂后,只得是在未经MISP科技公司授权的情况下使用MIPS架构进行芯片的研究设计,这也招致了MIPS科技公司的侵权诉讼。


2006年龙芯中科为了规避风险,便计划与已经获得MIPS授权的意法半导体公司达成合作,从而间接获得MIPS架构处理器的许可使用权。直至2009年,龙芯中科才与MIPS就侵权及授权龙芯中科使用MIPS架构问题达成和解(龙芯中科大约支付了500万美元),得到了MIPS的正式授权。


而到了2010年,受世界经济危机影响,当时的MIPS股价跌至4.95美元/股,普通股总计4600万股,市值2.277亿美元。当时的龙芯中科想收购MIPS20%的股权,并派驻一名龙芯中科代表出任 MIPS公司董事,美国方面的回复是“这个想法很无知”,最终也是不了了之。


因此,后来2011年、2017年龙芯中科又与MIPS公司分别签署了MIPS技术许可合同,继续获得授权。


但随着RISC指令集领域的不断发展,尤其是在RISC-V的开源之后,各大科技公司或基于RISC-V也好,或基于其他RISC指令集也好,都纷纷研发出了自己的指令集架构。MIPS指令集的优势逐渐丧失,且其所累积下来的历史问题以及高昂的授权费用,使得龙芯中科转变发展战略,决定自主研发全新的CPU指令集,直至2020年8月龙芯中科自主研发的“LoongArch”指令集的推出,也是正式宣告了龙芯中科与MIPS关系的终结。


因此,上海芯联芯作为MIPS科技公司在中国的销售代理,无论是从维护被代理人合法权益出发,还是为了收取龙芯中科每年应当支付的高额授权使用费,上海芯联芯都必须跟龙芯中科打这个官司。


二、指令集与RISC-V


1. 指令集概念介绍


指令就是指挥机器工作的指示和命令,程序是一系列按一定顺序排列的指令,执行程序的过程就是计算机的工作过程。指令集,就是CPU中用来计算和控制计算机系统的一套指令的集合,而每一种新型的CPU在设计时就规定了一系列与其他硬件电路相配合的指令系统。而指令集的先进与否,也关系到CPU的性能发挥,它也是CPU性能体现的一个重要标志。指令的强弱也是CPU的重要指标,指令集是提高微处理器效率的最有效的工具之一。[1]


不同的CPU有不同的指令集,根据他们的繁简程度可以分成两种:复杂指令集计算机CISC(Complex Instruction Set Computer)和精简指令集计算机RISC(Reduced Instruction Set Computer)。我们现在常用的台式电脑或服务器,能使用的主要是英特尔和AMD公司的CPU[2]。这类CPU所使用的指令集,属于复杂指令集CISC。



2. 指令集发展历史


早期计算机的CPU都是基于CISC来进行架构的。当时编译器的技术并不纯熟,程序都会直接以机器码或是组合语言写成,为了减少程序的设计时间,逐渐开发出单一指令,复杂操作的程序代码。设计师只需写下简单的指令,再交给CPU去执行。但是后来有人发现,整个指令集中,只有约20%的指令常常会被使用到,大约占了整个程序的80%;剩余80%的指令,只占了整个程序的20%。


1979年美国加州大学伯克利分校的David Patterson教授提出了RISC的想法,主张硬件应该专心加速常用的指令,较为复杂的指令则利用常用的指令去组合。简单来说,CISC任务处理能力强,适合桌面电脑和服务器。但高性能也带来高功耗的问题。而RISC通过精简CISC指令种类,格式,简化寻址方式,达到省电高效的效果,适合手机、平板、数码相机等便携式电子产品或物联网产品。


20世纪80年代,ARM公司就是基于RISC架构开始做自己的芯片,最终一步一步崛起,战胜了英特尔,成为现在的移动芯片之王。如今,包括华为麒麟、高通骁龙在内的大部分手机终端和物联网设备芯片,都是基于ARM的架构设计。[3]


但ARM的授权费从几十万美元到几百万上千万美元不等。法国有一家芯片创业公司接受媒体采访时曾说,他们如果使用ARM架构,要支付1500万美元的授权费。(这个回答后来遭到ARM的否认,不管怎么说,反正不便宜。)现如今,随着5G、物联网、人工智能等技术的蓬勃发展,越来越多的企业开始生产和制造服务于各个垂直行业的终端和模组。这也就意味着,越来越多的企业要被迫接受ARM或其他芯片巨头的“盘剥”。[4]


3. RISC-V的诞生


RISC-V(读作“RISC-FIVE”)是基于精简指令集计算(RISC)原理建立的开放指令集架构(ISA),V表示为第五代RISC(精简指令集计算机),表示此前已经有四代RISC处理器原型芯片。每一代RISC处理器都是在同一人带领下完成,那就是加州大学伯克利分校的David Patterson教授。


2010年,加州大学伯克利分校的一个研究团队正在准备启动一个新项目。在为新项目选择指令集的时候,他们发现,x86指令集被Intel控制得死死的,ARM指令集的授权费又非常贵,使用MIPS、SPARC、PowerPC也存在知识产权问题。在这种情况下,研究团队毅然决定,从零开始,设计一套全新的指令集。让人没想到的是,伯克利的研究团队只召集了一个4人小组,用了3个月的时间,就完成了RISC-V的指令集开发。[5]


RISC-V指令集非常精简和灵活。它的第一个版本只包含了不到50条指令,可以用于实现一个具备定点运算和特权模式等基本功能的处理器。


此外,在做出RISC-V指令集之后,研究团队决定,将它彻底开放,使用BSD License开源协议。BSD(Berkeley Software Distribution)开源协议是一个自由度非常大的协议,几乎可以说是“为所欲为”。它允许使用者修改和重新发布开源代码,也允许基于开源代码开发商业软件发布和销售。[6]


RISC-V ISA可以免费地用于所有希望的设备中,允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件。这就意味着,任何人都可以基于RISC-V指令集进行芯片设计和开发,然后拿去卖钱,而不需要支付授权费用。这也是为什么很多指令集其实都有自己的开源协议,但只有RISC-V被称为“开源芯片”代表的原因。


三、指令集的法律性质


指令集说白了就是一套规范,是人类定义出来的和芯片交流信息的一套语言规范,是一堆用数字代表某种芯片操作指令的定义。无论从国内外的相关案例,还是国内外学者的相关理论来看,对指令集的法律性质认定存在两种观点,一种观点认为其属于一种著作,受到著作权法的保护;另一种观点认为其不具有独创性,不能受著作权法的保护,只能以专利形式加以保护。[7]


目前我国在指令集相关的应用及研究领域都暂时落后于欧美国家,虽然部分公司已经基于RISC-V开发出了自己的指令集系统,但离真正的大规模应用还有一段距离。这也使得当前国内可查的指令集相关纠纷案例较少,但仍有部分针对指令集问题的典型案例,本文在此分享微芯科技公司诉上海海尔集成电路有限公司侵害著作权纠纷的一审二审案例[8]。


该案例中,原告微芯科技公司诉称其在美国创作、发行了的一本数据手册中记载了其专有的指令集,该手册已经于2006年和2007年分别在美国和中国做了作品著作权登记。其认为被告上海海尔集成电路有限公司生产、销售的HR6P系列微控制器的相应指令集在整体表达、栏目设置,指令的分类、排序、名称、说明、操作码和状态位方面均相同或实质性相似,因此认为被告侵犯了原告指令集相关的著作权。但一审二审法院则是以原告所设计的指令集本身不具有独创性,不符合著作权的成立要件,驳回了原告的诉讼请求。


法院判决要点如下:

一审法院认为:原告指令集采用表格形式,横向分为6列,罗列了助记符、说明、周期、操作码、状态位和注等内容,纵向根据指令类型分为3栏,指令基本上按字母顺序排列。指令集采用表格形式并不少见,描述指令助记符、指令说明、周期、操作码和状态位等信息正是指令集的目的所在,其内容受制于微控制器的设计和功能,而指令采用英文首字母排序则更是通行的排列方式,在这些方面,同时期的东芝指令集即为例证。原告指令集虽然根据指令的类型做了横向分栏,但即便不考虑一般表格制作同时使用横向和纵向分栏的常态,具体到指令集表格而言,仅此细微变化亦不足以构成著作权法所称的独创性,故该指令集不属于受保护的作品。

二审法院支持了一审法院的观点,认为:第一,经比对,原告数据手册中的引脚图、时钟输出图、捕捉/比较/PWM时序波形图、SPI模式时序图、时钟时序波形图以及有关寄存器的表达等内容,与相关文献中的相应表达存在相似之处,原审法院的认定其不具有独创性并无不当。第二,我国著作权法所称作品,是指文学、艺术和科学领域内,具有独创性并能以某种有形形式复制的智力创作成果。著作权法保护的是具有独创性的表达,并不保护思想、工艺、操作方法等。本案中,上诉人主张保护的是其微控制器产品的数据手册,其表达方式本身受制于微控制器产品的设计、功能等。而被上诉人的微控制器产品与上诉人的微控制器产品具有相似的功能,考虑到相关表达方式的有限性,这必然导致两者的数据手册在某些内容上会具有一定的相似性。不能仅因为被上诉人数据手册的相关内容与上诉人数据手册具有相似性,就认定被上诉人构成侵权。上诉人并不能禁止他人在描述其微控制器产品时使用属于公有领域的表达,否则会违背著作权法鼓励作品的创作和传播的立法目的,从而损害公众的利益。本案中,上诉人虽指出被上诉人数据手册中有40余处与上诉人数据手册的相应内容相似,但是被上诉人数据手册中未见有与上诉人数据手册完全相同的内容,且该40余处的内容多为以简练文字、框图、图表、表格方式对微控制器的特征、工作原理、工作模式、工作状态、步骤等产品性能进行描述。通过对该40余处内容的具体分析,法院认为,该40余处内容或者属于微控制器技术资料中通用的表达方式,或者属于有限的表达方式,均不符合独创性的要求,不受我国著作权法保护。


四、结尾


指令集作为芯片领域的最基础也是最重要的技术之一,在指令集相关的法律纠纷中,当事人所争议的不仅仅是指令集本身的权属问题,其背后还涉及双方数万亿芯片产业的存亡。


目前我国在世界芯片研发的领域中总体处于落后地位,能否抓住RISC-V带来的发展机遇,以及能否避免、克服发展中所面临的种种法律风险等问题,无疑都是充满挑战的。[9]龙芯中科作为我国芯片技术领域的开拓者与探索者,本文衷心希望龙芯中科能以自身的实力回应一切质疑。不过还需要提及的是,龙芯中科与上海芯联芯的指令集纠纷目前只是有了一审判决,上海芯联芯也是在第一时间提起了上诉,该案后续的发展还尤未可知,本文作者将持续关注并将及时与各位读者分享案件进展。


[1]徐伟,张鹏编著,《电脑硬件选购、组装与维修从入门到精通》,中国铁道出版社,2017.01
[2]佚名:《电脑cpu详解及intel和AMD CPU的性能对比》,https://www.jy135.com/diannao/376896.htm/
[3]朱小厮:《科普|处理器RISC和CISC架构分析对比_51CTO博客_risc-v架构》,https://blog.51cto.com/15352876/5247261
[4]比特网:《打破x86/ARM垄断,RISC-V会是芯片自主的关键解吗?》,https://zhuanlan.zhihu.com/p/562546822
[5]仰望星空:《关于RISC-V技术发展调研报告》:https://zhuanlan.zhihu.com/p/392347562?utm_id=0
[6]BSD_百度百科:https://baike.baidu.com/item/BSD/3794498?fr=aladdin
[7]林想 《信通院李文宇:指令集是芯片生态基础,本身受版权保护》,http://www.c114.com.cn/4app/3542/a1199896.htm
[8]一审:(2007)沪一中民五(知)初字第239号;二审:(2013)沪高民三(知)终字第8号   
[9]倪光南:《聚焦开源RISC-V发展中国芯片产业》,前瞻科,2022, (3): 84 -89 ,http://www.qianzhankeji.cn/CN/lexeme/showArticleByLexeme.do?articleID=46
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