第 18 章
Cell妄想
把时钟拨回2001年。IBM德州奥斯汀实验室的七号楼档案室中,保存着一份编号为“Cell-ARC-2001-003”的架构设计文档。文档的封面页标注着日期——2001年6月12日——和三位主要作者的姓名:David Shippy(IBM)、Mikie Phipps(IBM)、以及一位来自索尼电脑娱乐东京总部的系统架构师。文档的密级被标记为“最高机密——三方联合”,分发范围限定在IBM、索尼和东芝的十七名核心工程师。这份文档的第三页,用一张占据整页篇幅的架构图定义了Cell处理器的基本形态。图中央是一个标注为“PPE”的PowerPC架构主控核心,周围环绕着八个标注为“SPE”的协处理单元,所有核心通过一条环形高速总线连接。图的右下角有一行小字注释:“SPE数量可根据应用场景从四到十六个灵活配置。当前建议配置为八个,以平衡芯片面积与并行效率。”
注释的措辞是技术性的,但“灵活配置”这个词暴露了Cell设计哲学的根本特征:这枚芯片不是为任何特定设备设计的。它是一套可扩展的架构模板,可以根据超级计算机、游戏主机、电视、摄像机或家庭服务器的不同需求,配置不同数量的SPE单元。PlayStation 3只是这个架构的其中一个实例——一个恰好配置了八个SPE的版本。这就是Cell项目从第一天起就埋下的制度性冲突。
它作为一项技术愿景,目标是成为横跨索尼全产品线的通用计算架构。但它作为PS3的处理器,必须满足一台售价四百美元的游戏主机在成本、功耗和开发便利性上的约束。这两个目标从未真正兼容过。而当它们发生冲突时,久夛良木健选择的是优先保护技术愿景的完整性,而不是游戏主机的商业可行性。
记录显示,这个选择不是在一场争论中做出的,而是在每一次争论被压制后累积形成的。2002年9月,SCE第三方关系部门主管佐藤明提交了一份四十页的备忘录。
这份备忘录的核心数据是:PS2平台上,第三方开发商从拿到开发套件到完成首款游戏的平均周期是十八个月,同期任天堂GameCube是十二个月,微软Xbox是十四个月。PS2的开发难度已经将大量中小型开发商排斥在平台之外。如果Cell的编程模型比Emotion Engine更复杂——从架构文档来看,这几乎是确定的——PS3的第三方开发周期可能延长到二十四个月以上。
佐藤明的备忘录不是一份技术评估。它是一份商业风险评估:当开发周期延长到两年,中小型开发商将大规模逃离,首发期软件供应将严重不足,而软件供应不足的主机几乎没有在市场竞争中获胜的先例。
久夛良木健对这份备忘录的批示只有一段话。他写道,Cell的性能优势将缩短开发周期。当硬件足够强大时,开发者不需要花费时间做性能优化,可以更自由地实现创意。
这段批示在逻辑上存在一个根本性的断裂:Cell的架构恰恰要求开发者做更多的优化工作,而不是更少。
因为如果不做精细的并行化拆解和内存管理,Cell的实际性能将急剧下降——IBM工程师在仿真报告附录中已经明确指出,典型的游戏代码只能利用Cell理论峰值性能的百分之二十到三十。Cell的“强大”不是免费的午餐。它要求开发者为每一餐自己耕种。
佐藤明在收到批示后,试图通过SCE首席运营官多良木健再次提出关切。2002年10月的一次小范围会议记录显示,佐藤明在会上提出了一个具体建议:SCE是否可以在Cell架构之外,为PS3提供一个更传统的CPU作为兼容模式,让那些无法驾驭Cell的第三方开发商至少能在一个简化的开发环境中工作?
久夛良木健的答复是断然的。会议记录中只记下了他的结论:那将背离Cell的全部意义。
会议结束后不到一个月,佐藤明被调离第三方关系部门,转任SCE日本市场销售规划职务。人事变动本身并不罕见,但这次调动的时机和方向——从核心的第三方关系岗位转移到相对边缘的销售规划岗位——在SCE内部传递了一个明确信号。
这个信号不需要通过任何正式文件传达。在东京总部,每个参与PS3项目的人都知道它的含义:对Cell的质疑,不仅不会被采纳,还可能影响职业生涯。后续几年中,再也没有一份来自第三方关系部门的系统性警告备忘录被提交到久夛良木健的办公桌上。
2003年初,北美分公司的成本评估报告抵达东京。这份由北美分公司首席财务官马克·汉森签署的报告,建立在一组成本推算之上:Cell处理器在量产初期的单颗成本将在二百三十到二百五十美元之间,同期微软为Xbox 360选择的IBM PowerPC三核处理器估算成本约为一百美元,任天堂为Wii选择的Broadway处理器成本不到五十美元。加上蓝光光驱和定制RSX图形处理器的成本,PS3的总物料成本将突破七百美元。报告结论是:Cell处理器使PS3在价格竞争维度上处于结构性劣势。成本控制部门负责人吉田修一支持了这份评估。
他在一份内部备忘录中指出,PS2的硬件亏损模式是可控的——首发时每台亏损约五十美元,两年内实现硬件盈利。但如果PS3的物料成本超过七百美元,首发亏损将超过二百美元每台,且由于Cell的制造成本下降速度远慢于传统处理器,硬件盈利的时间点将无限期推迟。
久夛良木健的回应,是在2003年4月的高管会议上提出了一套完全不同的价值逻辑。PS3不需要在硬件上盈利。Cell的价值不在PS3本身,而在它作为索尼集团技术资产的长期回报。PS3是Cell进入市场的工具,而不是Cell的最终目的。只要PS3能够建立足够大的安装基数,Cell架构就会成为消费电子行业的标准,索尼将从每一台使用Cell架构的设备中收取授权费用。
这个逻辑将PS3从“盈利中心”重新定义为“灯塔客户”。它的商业任务不是通过销售硬件赚钱,而是证明Cell架构的可行性,从而吸引其他消费电子厂商加入Cell阵营。一旦这个目标达成,索尼将从一家游戏公司转型为一家平台架构授权公司。
这个战略假设了一个前提:Cell架构确实能够吸引其他消费电子厂商。到2003年夏天,没有任何一家索尼以外的消费电子公司对Cell表现出实质性兴趣。东芝作为合作伙伴,计划在部分高端电视中采用Cell处理器,但仅限于索尼-东芝联盟内部。松下、三星、LG——这些全球最大的消费电子制造商——在2003年先后评估了Cell架构,然后无一例外地选择了继续使用基于MIPS或ARM架构的传统嵌入式处理器。
一家电视制造商的技术总监在一次行业会议上评论说,Cell是一枚为超级计算机设计的芯片,但我们要制造的是售价五百美元的家用电器。久夛良木健在得知这些反馈后,没有修改Cell的战略定位。
他在2003年秋天做出了一个进一步升级赌注的技术决策:PS3将不使用独立的图形处理器,而是依靠Cell的SPE阵列承担部分图形渲染任务。
IBM工程师在评估这个方案后提出了严重的技术顾虑——SPE是为通用并行计算设计的,不是为图形渲染流水线优化的,用SPE模拟GPU功能,性能损失可能高达百分之五十以上,而且会进一步增加开发者的编程负担。久夛良木健最终部分接受了建议,但坚持要求图形处理器必须与Cell架构深度整合,使用与Cell相同的高速总线接口,而不是标准的PCI Express接口。这意味着PS3不能使用任何现成的PC图形处理器,必须定制一颗专用的RSX芯片。定制的代价是成本——RSX的单颗成本比同期同性能的PC显卡处理器高出约百分之四十。
2004年5月,IBM奥斯汀实验室完成了Cell的首次完整流片。测试结果证实了三年来的架构预期:峰值性能确实达到了设计目标,但在未优化的通用代码测试中,Cell的性能仅与同期英特尔Pentium 4相当,有时甚至更低。更令人担忧的是良率数据——首次流片的良率仅为百分之十左右。
Cell的芯片面积约二百三十平方毫米,远大于同期主流处理器,良率爬坡的难度更高、周期更长。IBM工程师估计,要在2005年底达到可接受的量产良率,需要至少十八个月的工艺优化周期。
久夛良木健在收到良率数据后,拒绝推迟PS3的发布计划。他在2004年6月的高管会议上宣布,PS3将按原计划在2005年圣诞节期间首发,即使初期的供货量将受到良率的严重限制。
SCE首席运营官多良木健提出了反对意见:如果PS3首发时供货不足,消费者将转向竞争对手的产品,而一旦用户在竞争对手的平台上建立了游戏库和社交关系,将他们拉回PlayStation平台的成本将成倍增加。久夛良木健的回应是:不能给微软两年独占下一代市场的窗口期。微软的Xbox 360已经确定在2005年11月发布。这个担忧并非没有道理,但久夛良木健选择的应对策略是最危险的一种:在芯片良率尚未达标的情况下强行首发,用受限的供货量与微软的充足供货量正面对抗。
这是一个用品牌忠诚度对抗产品可用性的赌局——他假设PlayStation的品牌号召力足够强大,消费者愿意等待补货,而不是转投Xbox 360。2005年春天,这个假设开始出现裂痕。SCE第三方关系部门在佐藤明被调离后由他的副手接任,收集了全球主要游戏发行商对PS3开发工具链的反馈。在第一版PS3开发套件中,开发者发现即使是实现最基本的游戏功能——加载纹理、播放音效、处理用户输入——也需要编写比PS2时代复杂三到四倍的代码。一名来自欧洲大型发行商的技术总监在反馈表中写道,将现有的跨平台引擎移植到PS3需要十八个月的工程投入,移植到Xbox 360需要六个月。他不确定董事会是否会批准这个差距。
这份反馈被汇总成内部报告,核心结论是:如果SCE不能在2005年底之前大幅改善PS3的开发工具链,第三方开发商将优先为Xbox 360开发游戏,然后将成品移植到PS3上——这意味着PS3版本的发布将晚于Xbox 360版本,且质量可能不如原生开发版本。久夛良木健对这份报告的回应,是将开发工具链的问题定性为“短期困难”。他写道,PS2的开发工具链在首发时同样不成熟,第三方开发商的抱怨是每个平台周期都会出现的正常现象。当PS3的安装基数达到一定规模后,他们会投入资源克服这些困难。
这个判断重复了PS2时代的经验逻辑,但它忽略了一个关键的结构性变化。在2000年PS2首发时,第三方开发商没有其他选择。世嘉Dreamcast已经失败,任天堂GameCube尚未发布,Xbox刚刚进入市场。PS2是唯一的选择。但在2005年,Xbox 360将比PS3提前至少六个月发布,且拥有更友好的开发环境和更低的开发成本。
第三方开发商不再是被迫接受PS3的工具链——他们可以选择先为Xbox 360开发,然后观望PS3的市场表现。
2005年8月,IBM奥斯汀实验室的良率数据更新。经过十五个月的工艺优化,Cell的良率从首次流片的百分之十提升到了约百分之四十。按照半导体行业的标准,一款芯片进入量产阶段的良率通常需要达到百分之七十以上。百分之四十的良率意味着,Cell的制造成本将是设计预期的近两倍。
SCE成本控制部门重新计算了PS3的物料成本:Cell单颗成本约三百美元,蓝光光驱二百美元,RSX图形处理器一百二十美元,加上其他组件,总物料成本达到约八百四十美元。同期Xbox 360的物料成本约为五百二十五美元,零售价格定为三百九十九美元。成本控制部门的报告在结论部分用了一个罕见的措辞:PS3的硬件成本结构在消费电子行业没有可比的先例。我们正在进入一个未知的经济领域。
久夛良木健在收到这份报告后,做出了他在Cell项目上的最后一个重大决定:PS3的零售价格将定为五万九千九百日元——约合四百九十九美元。这意味着,每售出一台PS3,SCE将承担约三百四十美元的硬件亏损。按首发期全球出货一百万台计算,总亏损将达到三亿四千万美元。PS2首发时的亏损约为每台五十美元,微软Xbox首发时的亏损约为每台一百二十美元。PS3的三百四十美元亏损,将这个亏损换份额的商业模式推到了极限。
2005年9月,Cell项目的最后一次技术评审会议在IBM奥斯汀实验室召开。会议记录显示,久夛良木健在会议上发表了简短讲话。他说,Cell不是为一台游戏机设计的。它是为下一个三十年的索尼设计的。PS3只是它的第一步。
这句话准确地概括了Cell项目的全部问题。它从来不是为一台游戏机设计的。它被设计成一个技术愿景的载体——一个将索尼从消费电子制造商转型为平台架构授权商的战略支点。这个愿景本身并非没有价值。
但它与PS3作为一款游戏主机需要满足的商业约束之间,存在着不可调和的张力。Cell要求PS3承担两个角色:既是面向消费者的游戏机,又是面向产业的架构展示窗口。这两个角色对硬件设计、成本结构和开发工具链的要求完全不同。当它们发生冲突时,久夛良木健每次都选择了优先满足Cell作为架构展示窗口的需求。在这个过程中,PS3作为一款游戏机的商业可行性被系统性牺牲了。
这不是技术失败。Cell的架构在工程上确实实现了设计目标——它的浮点运算能力达到了超级计算机的门槛。2007年东京电玩展上,索尼互动娱乐宣布全球六十万台PS3参与斯坦福大学Folding@home蛋白质折叠运算项目后,将整个分布式计算网络的总运算能力推至1 petaflop——每秒一千万亿次浮点运算。这一数字与当时全球最快的超级计算机IBM Roadrunner相当。Cell的技术实力是真实的。但技术实力本身不是商业成功的充分条件。
Cell的失败发生在组织层面——发生在SCE内部那些本应阻止一个商业上不可行的技术方案进入量产阶段的审查机制,被久夛良木健的技术权威系统性瓦解的过程中。第三方关系部门的警告备忘录被驳回。成本控制部门的质疑报告被无视。北美分公司的成本评估被定性为短视。提出反对意见的高管被调离关键岗位。Cell从一款处理器被升格为索尼集团技术尊严的象征,从而使其免于正常的商业审查。
这是制度飞地脱离母体约束的临界点。SCE作为索尼集团内部的自治单元,其合法性建立在持续交付母体无法产出的成果之上。PS1和PS2的成功为SCE积累了巨额的制度信用,使久夛良木健能够在Cell项目上行使近乎不受制约的决策权。但当这种自治权力被用于推进一个商业上不可行的技术愿景时,制度飞地从“母体内部的创新引擎”蜕变为“母体内部的失控实验”。飞地规则不再服务于市场需求,而服务于技术愿景本身的自我实现。
技术债赎的积累开始加速——每一笔被压制的反对意见、每一个被忽视的成本警告、每一个被调离的质疑者,都是未来需要偿还的债务。2005年12月,Cell处理器的量产在IBM位于纽约州东费什基尔的工厂正式启动。良率仍然只有百分之四十五左右。为了赶在2006年11月PS3首发日期之前积累足够的芯片库存,索尼不得不接受高昂的废品成本。每一颗可用的Cell处理器背后,都有一又四分之一颗芯片被废弃。
在量产启动的同一个月,SCE北美分公司提交了一份被标记为“高度机密”的市场预测报告。报告预测PS3在首发后十二个月内的全球销量将在六百万到八百万台之间。作为对比,Xbox 360在2005年11月首发后,十二个月内售出了约一千万台。报告在结论部分写道,PS3的价格劣势和软件供应不足将严重限制其早期市场渗透速度。
2002年11月,也就是佐藤明被调离第三方关系部门后不到三周,SCE财务规划部提交了一份标注为“Cell项目长期成本敏感性分析”的内部文件。这份文件在SCE的档案系统中只保留了一个编号——FIN-2002-087——没有标题页,没有作者署名,分发范围限定在财务规划部部长、首席运营官多良木健和久夛良木健三人。文件的核心内容是一组对比数据:如果将Cell的研发投入、制造设施改造费用、以及因良率爬坡导致的废品成本全部摊销到PS3的生命周期中,Cell项目的总成本将超过四十亿美元。作为参照,索尼集团二〇〇二财年的净利润约为十五亿美元。这份文件没有提出任何建议,没有做出任何判断。它只是把数字摆在那里。但在SCE2002年的组织气候下,把数字摆在那里本身就是一种立场表达。
财务规划部部长在提交文件后的第三天,被久夛良木健叫到办公室进行了一次私下谈话。谈话没有留下记录。但此后,财务规划部再也没有提交过任何关于Cell项目总成本的系统性评估文件。
北美分公司在2003年初提交成本评估报告的同时,还附上了一项市场调研数据。这项调研由北美分公司委托第三方机构完成,调查对象是北美市场三百家独立游戏开发工作室。调查结果显示,百分之六十七的受访工作室表示,如果PS3的开发工具链比PS2更复杂,他们将优先为其他平台开发游戏。百分之四十一的受访工作室表示,即使PS3的安装基数达到二千万台,他们也不会投入资源学习Cell的编程模型——因为他们的团队规模不足以支撑并行化编程的专业人力需求。
北美分公司总裁平井一夫在这份调研的封面页上手写了一段批注:这不是技术问题,是生存问题。独立工作室的利润率通常在百分之五到十之间。十八个月的开发周期意味着他们需要承担十八个月的人力成本而没有收入。大多数独立工作室的现金储备不足以支撑这个周期。平井一夫的批注被传真到东京总部后,久夛良木健的回复是:独立工作室不是PS3的主力开发商。主力开发商——艺电、动视、育碧、史克威尔艾尼克斯——拥有足够的资源驾驭Cell。
独立工作室会跟随主力开发商的步伐。这个判断在逻辑上成立,但它忽略了一个产业结构的现实:2003年的游戏产业中,独立工作室贡献了约百分之三十的平台软件收入,更重要的是,它们贡献了平台软件多样性的绝大部分。当独立工作室大规模撤离,平台的游戏库将高度依赖少数主力发行商——而这些发行商在多平台策略下,没有动力为任何一个平台提供独占内容。
2003年6月,IBM奥斯汀实验室的工程团队完成了一次Cell架构的模拟压力测试。测试场景是运行一个典型的游戏工作负载——包括物理模拟、人工智能逻辑、图形渲染预处理和音频处理——在八个SPE上并行分配。测试结果暴露了一个被架构设计文档忽略的问题:SPE之间的数据依赖关系导致大量时间消耗在同步等待上。当八个SPE全部投入运行时,实际有效利用率只有理论峰值的百分之三十四。IBM工程师在测试报告的结论部分写道:Cell的性能优势高度依赖于代码的并行化质量。对于非均匀、分支密集型的游戏逻辑代码,Cell的实际性能可能低于同频率的传统架构处理器。
这份测试报告被提交到SCE技术规划部后,技术规划部部长在一次内部会议上提出了一个技术替代方案:是否可以在Cell架构中增加一个传统的协处理器核心,专门处理那些不适合并行化的游戏逻辑代码?这个方案的成本是增加约百分之十五的芯片面积。久夛良木健否决了这个方案。他的理由是:增加传统核心会向开发者传递错误信号——他们会依赖传统核心而不是学习如何利用SPE。Cell的目标是推动整个行业向并行计算转型,而不是为旧编程模型提供避难所。
这个理由将Cell的技术架构与一个产业转型的使命绑定在一起。久夛良木健不是在拒绝一个技术方案——他是在拒绝一种可能削弱Cell作为“并行计算革命旗手”象征意义的妥协。Cell必须保持架构的纯粹性,即使这种纯粹性以牺牲实际可用性为代价。2003年底,东芝方面开始对Cell项目表现出犹豫。
预计PS3需要至少三年时间才能在累计销量上追平Xbox 360——前提是Cell的成本在此期间下降到合理水平,且第三方开发工具链得到实质性改善。这两个前提,一个都没有实现。Cell的制造成本在整个PS3生命周期中始终高于预期。直到2009年,当PS3 Slim版本发布时,Cell的制程从九十纳米迁移到四十五纳米,良率才最终达到行业标准水平。但那时,PS3已经失去了与Xbox 360争夺市场领导地位的最佳窗口期。第三方开发工具链的改善同样缓慢——直到2008年,SCE才发布了一套相对成熟的开发中间件,将PS3的开发周期缩短到与Xbox 360相当的水平。但那时,大量中小型开发商已经永久性地转向了Xbox 360和PC平台。
2005年底的Cell,是一个在技术上完成了自我证明、在商业上却已经锁定了失败路径的项目。它的失败不是在市场上发生的——市场只是验证了那些在会议室里被压制的声音的正确性。
它的失败发生在2001年到2005年之间,在IBM奥斯汀实验室那份标注着“SPE数量可根据应用场景灵活配置”的架构文档中,在东京SCE总部那些反对意见被逐一驳回的会议上,在那些被调离岗位的质疑者的沉默中。Cell不是被竞争对手打败的。它在诞生之前,就已经被自己的组织免疫系统豁免了审查。2006年11月,当PS3以四百九十九美元的零售价格、三百四十美元的每台亏损、以及严重受限的首发供货量进入全球市场时,Cell妄想的全部组织代价将被转化为具体的财务数字。而这些数字,将在接下来的两年里,如手术刀般剖开这个帝国最脆弱的部分。