自主研發(fā)是打破壟斷的不二法門

◎ 本報記者  梁爽

 

作為高性能通用CPU芯片全定制實現(xiàn)及系統(tǒng)集成、龍芯2號增強型處理器芯片設(shè)計等國家863重點項目的負責人，中國科學院計算技術(shù)研究所研究員胡偉武親身經(jīng)歷了龍芯系列芯片成長的每一個階段。當初為何要開啟這個課題？龍芯在研發(fā)和實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化過程中發(fā)生了怎么樣的故事？這些問題的答案將隨著記者對胡偉武的采訪而被逐一打開。

 

保衛(wèi)國家信息安全的必經(jīng)之路

 

如今，芯片市場已被國際巨頭壟斷，自主研發(fā)可謂困難重重。胡偉武告訴記者，研發(fā)龍芯芯片的初衷就是要打破國際壟斷。

在胡偉武看來，高性能通用CPU不是一般的集成電路，而是信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)部件和武器裝備的核心器件，對國家安全有著極其重要的戰(zhàn)略意義?？墒?，當前國際芯片市場受到重重壟斷，包括技術(shù)壟斷、知識產(chǎn)權(quán)壟斷、市場壟斷等。

“我們現(xiàn)在面臨的狀況和老一輩科學家創(chuàng)造兩彈一星時有所不同。那時是在封鎖的情況下打破封鎖，而今天是在開放的情況下打破壟斷。”胡偉武向記者分析道。

據(jù)記者了解，龍芯項目是由中國科學院發(fā)起的，其初衷是基于國家戰(zhàn)略需求和國際前沿科技自主研發(fā)芯片。因此，龍芯的誕生是為了保障國家信息安全，支撐信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

 

缺乏信心是最大難題

 

缺乏信心并不是龍芯研發(fā)團隊缺失自信，而是在國際巨頭一手遮天的產(chǎn)業(yè)形勢下，外界輿論對龍芯信心不足。

胡偉武在采訪中告訴記者，幾年來，龍芯經(jīng)歷了不同的發(fā)展階段。在每個階段，龍芯所面對的困難各有不同，但貫穿始終的最大困難就是外界對龍芯研發(fā)的質(zhì)疑。

從2001年到2002年，龍芯從無到有。在那時，我國業(yè)界對芯片技術(shù)一無所知，而且沒有人可以請教，一切都要從零開始。當時，胡偉武帶領(lǐng)團隊成員去國外請專家，請老師授課。這時，很多人都質(zhì)疑中國到底要不要自己做芯片。國外大企業(yè)每年投入幾十億美元，有幾千人的研發(fā)隊伍，而龍芯研發(fā)團隊只有幾十人，經(jīng)費也只有幾千萬元而已，如何做出高性能CPU呢？直到龍芯一號誕生，胡偉武和他的團隊用事實證明了中國人有能力做出自己的通用CPU。

從2003年到2005年，龍芯技術(shù)持續(xù)追趕國際巨頭。雖然龍芯已經(jīng)解決了能不能做、要不要做的問題，但當時龍芯芯片的各方面性能仍與國際水平相去甚遠。所以，有很多人又跳出來質(zhì)疑龍芯能不能做好，可謂屋漏偏逢連夜雨，恰巧在2004年到2005年間又發(fā)生了漢芯造假事件。于是，社會輿論很自然地開始懷疑龍芯也是假的。

但實際上，龍芯從2003年到2005年平均每年性能提高3倍，到“十五”末已達到當時中低檔國際主流芯片的性能水平，并能做到初步可用。這就打贏了能不能做好的這場戰(zhàn)役。

 

初步涉水產(chǎn)業(yè)化進程

 

從2006年到2009年，這是龍芯芯片技術(shù)進一步改進和實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化探索的階段。盡管在技術(shù)上取得了突破，在部分性能指標上也已達到世界先進水平，但龍芯產(chǎn)品是否能賣得出去、是否有用隨之成為擺在龍芯人面前的又一難題。

胡偉武認為，龍芯的產(chǎn)業(yè)化既不是傳統(tǒng)意義上單個產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，又不是建設(shè)單個產(chǎn)業(yè)鏈，而是建設(shè)自主可控的信息產(chǎn)業(yè)體系。在這方面，當時沒有任何經(jīng)驗。

據(jù)了解，在解放初期，國家通過政策性規(guī)劃完成了工業(yè)產(chǎn)業(yè)體系的建設(shè)。但在市場開放的今天，以企業(yè)為主體建設(shè)產(chǎn)業(yè)體系，龍芯還是第一個。截至目前，龍芯用幾年時間已經(jīng)在江蘇建立了產(chǎn)業(yè)基地，并嘗試通過跟一些企業(yè)合作逐漸掌握市場運行規(guī)律、積累經(jīng)驗，現(xiàn)已在一些行業(yè)和領(lǐng)域取得了諸多突破。例如，2009年年底江蘇省政府采購15萬套龍芯筆記本電腦，目前在江蘇省中小學完成了6萬套的布點。

從2010年起，龍芯正式以公司的形式運行，從真正意義上開始了產(chǎn)業(yè)規(guī)?；陌l(fā)展。這個階段，龍芯能不能走向產(chǎn)業(yè)規(guī)模化成為了外界最大的疑慮。而對于龍芯來說，這個階段最大的困難是科研與應(yīng)用如何良好的結(jié)合。

 

龍芯產(chǎn)業(yè)化影響深遠

 

胡偉武說：“龍芯芯片的研發(fā)成功在我國計算機發(fā)展史上具有里程碑式的意義，是我國研制自主知識產(chǎn)權(quán)高性能通用CPU的典范之作，將為國家安全和國防事業(yè)發(fā)揮重大而不可替代的作用。”

他認為，首先，龍芯的研發(fā)成功增強了國人的自信心，向世界證明了中國人是可以自己做芯片的?，F(xiàn)在，龍芯已被寫入九年制義務(wù)教育的教科書，記錄了龍芯歷史性的貢獻，還被寫入普通高等教育《大學計算機基礎(chǔ)》教材，在講計算機文化時，龍芯已經(jīng)和英特爾一樣成為了授課內(nèi)容。

其次，龍芯在國家安全保障方面所起的作用得到充分體現(xiàn)。龍芯開始進行產(chǎn)業(yè)化伊始，就提出要符合國家信息安全的需要，這是龍芯的根本使命。到目前為止，龍芯在安全領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)全面展開。

最后，龍芯對整個信息產(chǎn)業(yè)起到支撐作用。通用CPU就好比工業(yè)的鋼鐵和石油。沒有鋼鐵和石油，工業(yè)就不復(fù)存在。信息產(chǎn)業(yè)亦是如此，沒有自主CPU，就談不上信息產(chǎn)業(yè)體系。但CPU與鋼鐵、石油有不同之處，在于其具有很強的創(chuàng)新性，而且是一個龐大體系，既依賴產(chǎn)業(yè)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境，又可控制該生態(tài)環(huán)境。如今，我國有80%的企業(yè)信息化建設(shè)都是在他人的芯片平臺基礎(chǔ)上建立的，而龍芯的誕生，特別是正在進行的產(chǎn)業(yè)規(guī)?；ㄔO(shè)，將為我國自主可控的信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到強有力的支撐作用。

 

逐步探索整體產(chǎn)業(yè)化市場進程

 

談到龍芯未來的研發(fā)計劃，胡偉武告訴記者，在工藝方面，龍芯將直接跳過65納米階段進入28納米的研發(fā)設(shè)計時代。

據(jù)胡偉武介紹，目前，龍芯的芯片產(chǎn)品線分為大、中、小3種型號CPU。大號CPU指的是多核芯片，主要應(yīng)用于服務(wù)器和高性能計算機，目前已量產(chǎn)的龍芯3A四核高性能CPU已被成功應(yīng)用。下一步，龍芯3B和龍芯3C將分別為8核和16核芯片，將在應(yīng)用中發(fā)揮更加重要的作用。中號CPU指的是桌面和移動芯片，主要應(yīng)用于桌面計算、上網(wǎng)本和筆記本電腦。除目前剛剛量產(chǎn)的龍芯2G芯片外，未來龍芯2H也將適用于桌面應(yīng)用系統(tǒng)。小號CPU指的是嵌入式芯片，主要應(yīng)用于學習機、打印機、數(shù)字電視等消費類電子產(chǎn)品。最新的1F、1G芯片將主要面向移動和高嵌入式市場。

從整體上看，未來龍芯將要完成從追趕到超越、從模仿到創(chuàng)新、從研發(fā)向市場的轉(zhuǎn)變過程。因此，龍芯所有產(chǎn)品的整體發(fā)展規(guī)劃將遵從以市場需求為導向，而不是單純的追求簡單的幾個技術(shù)指標。

胡偉武表示，龍芯要取得最后的成功必須要靠自身的市場行為來鑒定。所有研發(fā)都要在用中得到提高。沒有市場的需求，就沒有應(yīng)用的拉動，技術(shù)在實驗室里也就很難有大的突破。在龍芯電腦剛起步時，很多人并不看好。但正是常熟1萬套龍芯電腦的應(yīng)用帶動了龍芯產(chǎn)品質(zhì)量的不斷完善和調(diào)整，才有了龍芯今天相對穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量。隨后，江蘇省采購的15萬套龍芯筆記本電腦又帶動了龍芯產(chǎn)品渠道和商業(yè)能力的完善。這都是政府、科研院所、企業(yè)3者充分發(fā)揮各自作用并形成良性互動的例證。

 

 

 

走進龍芯產(chǎn)業(yè)群

◎ 本報記者  梁爽

 

如果說政府采購扶持的不僅是一個龍芯，而是奮斗在這條產(chǎn)業(yè)鏈上的所有企業(yè)，龍芯就不是獨自在捍衛(wèi)國家自主可控的陣地上戰(zhàn)斗，而是與這條產(chǎn)業(yè)鏈上的所有同仁并肩前行。

正如江蘇龍芯夢蘭科技股份有限公司總經(jīng)理張福新所言，龍芯是平臺型技術(shù)，其生命力在于跟各種應(yīng)用相結(jié)合，即產(chǎn)業(yè)鏈上全體成員通力合作。

 

9年的輝煌歷程

 

從2001年5月龍芯1號芯片正式啟動研發(fā)至今，龍芯家族已經(jīng)走過了9年的創(chuàng)新路。

2002年8月，龍芯1號芯片研制成功，這是我國自主研發(fā)的第1個通用處理器芯片。之后，龍芯的研發(fā)以每年提升3倍性能的速度向前趕超。在中國科學院開始了龍芯2號產(chǎn)品的研制后，于2007年7月成功推出了主頻1GHz、64位單核CPU的龍芯2F，其設(shè)計已達到世界先進水平。緊接著在2009年9月，四核龍芯3號流片研發(fā)成功，計劃在2010年第3季度正式形成產(chǎn)品。也是在2009年，八核龍芯3號也完成了設(shè)計，并計劃在2010年第4季度正式形成產(chǎn)品。不僅如此，中國自主研發(fā)的龍芯系列芯片還得到了國際學術(shù)界的廣泛認可，HotChips、IEEE Micro、Vail等國際著名刊物和會議相繼發(fā)表了龍芯3號結(jié)構(gòu)，并對龍芯的科研成果給予了充分肯定。

 

市場范圍多樣而廣闊

 

據(jù)記者了解，由中科院計算所牽頭的龍芯研發(fā)團隊在研制自主可控芯片產(chǎn)品的同時，還致力于龍芯研發(fā)成果的轉(zhuǎn)化，利用龍芯技術(shù)開發(fā)市場適用的CPU芯片產(chǎn)品，為下游企業(yè)提供開發(fā)基于龍芯CPU的解決方案以及相關(guān)的設(shè)計服務(wù)，包括龍芯IP核授權(quán)、龍芯系列芯片銷售與服務(wù)以及其他定制服務(wù)。

據(jù)介紹，在龍芯系列芯片產(chǎn)品中，安全類芯片主要應(yīng)用于安全計算機和服務(wù)器產(chǎn)品，通用類芯片主要應(yīng)用于服務(wù)器、專業(yè)終端、筆記本及臺式機、手持電腦終端，嵌入式芯片主要應(yīng)用于工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)字電視和消費電子產(chǎn)品。

在相關(guān)產(chǎn)品的銷售和服務(wù)方面，龍芯3號多核CPU系列產(chǎn)品（大號CPU）面向服務(wù)器和高性能計算機，以降低相應(yīng)產(chǎn)品的成本和功耗。龍芯2號處理器系列產(chǎn)品（中號CPU）面向電腦和3C融合的個人普式計算終端。IP和SOC設(shè)計平臺產(chǎn)品（小號CPU）面向移動、消費電子等應(yīng)用領(lǐng)域。

在芯片設(shè)計方面，龍芯擁有一支具有10年復(fù)雜IC產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)驗的芯片設(shè)計團隊，并掌握了豐富的SOC架構(gòu)及IP資源，可以基于當前主流的芯片工藝（從0.18um到0.65nm），為用戶提供從IP/SOC規(guī)格定義到最終硅片量產(chǎn)的完整設(shè)計及開發(fā)，以滿足客戶SOC芯片的市場要求。

在系統(tǒng)開發(fā)方面，龍芯可基于各類型龍芯處理器芯片，為客戶提供從硬件原理設(shè)計、PCB layout、小批量試產(chǎn)、基礎(chǔ)軟件（BIOS、操作系統(tǒng)、驅(qū)動等）開發(fā)，到整機測試在內(nèi)的完整設(shè)計開發(fā)服務(wù)，從而為用戶提供高質(zhì)量的基于龍芯芯片的系統(tǒng)產(chǎn)品。此外，龍芯解決方案是指面向行業(yè)特定需求，如教育、電子政務(wù)、網(wǎng)絡(luò)安全等，為客戶提供基于龍芯芯片的解決方案。

 

產(chǎn)業(yè)鏈已初步形成

 

由于政府在研發(fā)資金及采購市場等方面的大力扶持，目前龍芯產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)逐步邁上正軌，形成了安全類CPU、通用CPU、嵌入式CPU三大產(chǎn)品方向的產(chǎn)業(yè)模式，已完成萬套規(guī)模的產(chǎn)品測試以及一系列可靠性實驗，其上下游合作企業(yè)已達上百家。比如，在位于長三角地帶的江蘇常熟，依托龍芯夢蘭公司建立起了電腦類產(chǎn)業(yè)化基地。在珠三角一帶，建立了嵌入式CPU產(chǎn)業(yè)化基地，并開始了該地區(qū)的芯片銷售和定制業(yè)務(wù)。在湖南長沙，龍芯建立了面向網(wǎng)路應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化基地，打下了從事網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)存儲、物聯(lián)網(wǎng)芯片等應(yīng)用業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)。

在上述產(chǎn)業(yè)中，值得一提的是龍芯芯片在電腦方面的應(yīng)用，現(xiàn)已達到10萬套生產(chǎn)規(guī)模。隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，國內(nèi)一部分品牌電腦企業(yè)也參與其中，這使得龍芯的產(chǎn)業(yè)化環(huán)境得到了大幅改善，行業(yè)應(yīng)用局面逐漸被打開。據(jù)了解，多家品牌電腦企業(yè)已經(jīng)開始立項研發(fā)基于龍芯CPU的電腦系統(tǒng)。

 

下游廠商廣泛參與

 

記者在采訪中了解到，目前面向服務(wù)器應(yīng)用的龍芯3號芯片已經(jīng)展現(xiàn)出廣闊的市場前景。曙光公司正在使用龍芯3號研制千萬億次高性能計算機和刀片服務(wù)器。此外，浪潮、聯(lián)想等龍頭企業(yè)也開始設(shè)計基于龍芯3號的服務(wù)器行業(yè)解決方案?；谧灾骺煽匦酒漠a(chǎn)業(yè)大軍正在悄然崛起。

在嵌入式應(yīng)用方面，龍芯與國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)安全廠商曙光、聯(lián)想網(wǎng)御、博華等聯(lián)手，基于龍芯平臺建立了全國產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)安全體系。不僅如此，龍芯防火墻等產(chǎn)品也在近期開始了小批量生產(chǎn)。

張福新告訴記者，一臺電腦若要正常運行，僅有芯片是遠遠不夠的，因此龍芯的成長和發(fā)展是建立在這個產(chǎn)業(yè)鏈上所有企業(yè)、團隊共同奮斗基礎(chǔ)之上的。概括地說，龍芯平臺的各個環(huán)節(jié)基本上可以分為芯片、芯片加工、操作系統(tǒng)、應(yīng)用和終端。目前，在龍芯平臺上的企業(yè)包括芯片加工方向的意法半導體和中芯國際，操作系統(tǒng)方向的中標軟件、銀河麒麟、中科方德，終端方向的曙光、方正、龍芯夢蘭、聯(lián)想、清華同方、升騰咨訊、矽谷學人、長沙迪麓、頂星、萬利達等等。

 

產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)聯(lián)手方能制勝

 

在被國際巨頭壟斷的環(huán)境下，締造國家自主可控的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的難度可想而知。目前全世界的IT技術(shù)都被Wintel體系壟斷，形象地來說，其他公司都只是他們的搬運工。

“就眼下而言，我國整個信息產(chǎn)業(yè)幾乎都是搭建在別人平臺之上，這對國家安全具有很大風險。一旦Wintel停止運轉(zhuǎn)，全世界80%的企業(yè)和個人的通信就要陷入癱瘓。而龍芯所做的就是建立自主可控的產(chǎn)業(yè)體系，否則整個國家就要受制于人。在這種情況下，龍芯的研制目標就是為了保障國家安全。這個目標不是龍芯決定的，而是根據(jù)國家需要決定的。這一目標也決定龍芯要打的是一場持久戰(zhàn)，不是一朝一夕就能實現(xiàn)。”張福新坦言。對于能否打破巨頭壟斷、破舊立新，張福新充滿了信心。他告訴記者，目前龍芯芯片技術(shù)在某些性能上已經(jīng)達到世界領(lǐng)先水平。現(xiàn)在龍芯已經(jīng)會設(shè)計通用CPU，只要堅持不懈地努力，最終一定會在產(chǎn)業(yè)中取勝。