自主研发是打破垄断的不二法门

◎ 本报记者  梁爽

 

作为高性能通用CPU芯片全定制实现及系统集成、龙芯2号增强型处理器芯片设计等国家863重点项目的负责人，中国科学院计算技术研究所研究员胡伟武亲身经历了龙芯系列芯片成长的每一个阶段。当初为何要开启这个课题？龙芯在研发和实现产业化过程中发生了怎么样的故事？这些问题的答案将随着记者对胡伟武的采访而被逐一打开。

 

保卫国家信息安全的必经之路

 

如今，芯片市场已被国际巨头垄断，自主研发可谓困难重重。胡伟武告诉记者，研发龙芯芯片的初衷就是要打破国际垄断。

在胡伟武看来，高性能通用CPU不是一般的集成电路，而是信息产业的基础部件和武器装备的核心器件，对国家安全有着极其重要的战略意义。可是，当前国际芯片市场受到重重垄断，包括技术垄断、知识产权垄断、市场垄断等。

“我们现在面临的状况和老一辈科学家创造两弹一星时有所不同。那时是在封锁的情况下打破封锁，而今天是在开放的情况下打破垄断。”胡伟武向记者分析道。

据记者了解，龙芯项目是由中国科学院发起的，其初衷是基于国家战略需求和国际前沿科技自主研发芯片。因此，龙芯的诞生是为了保障国家信息安全，支撑信息产业的发展。

 

缺乏信心是最大难题

 

缺乏信心并不是龙芯研发团队缺失自信，而是在国际巨头一手遮天的产业形势下，外界舆论对龙芯信心不足。

胡伟武在采访中告诉记者，几年来，龙芯经历了不同的发展阶段。在每个阶段，龙芯所面对的困难各有不同，但贯穿始终的最大困难就是外界对龙芯研发的质疑。

从2001年到2002年，龙芯从无到有。在那时，我国业界对芯片技术一无所知，而且没有人可以请教，一切都要从零开始。当时，胡伟武带领团队成员去国外请专家，请老师授课。这时，很多人都质疑中国到底要不要自己做芯片。国外大企业每年投入几十亿美元，有几千人的研发队伍，而龙芯研发团队只有几十人，经费也只有几千万元而已，如何做出高性能CPU呢？直到龙芯一号诞生，胡伟武和他的团队用事实证明了中国人有能力做出自己的通用CPU。

从2003年到2005年，龙芯技术持续追赶国际巨头。虽然龙芯已经解决了能不能做、要不要做的问题，但当时龙芯芯片的各方面性能仍与国际水平相去甚远。所以，有很多人又跳出来质疑龙芯能不能做好，可谓屋漏偏逢连夜雨，恰巧在2004年到2005年间又发生了汉芯造假事件。于是，社会舆论很自然地开始怀疑龙芯也是假的。

但实际上，龙芯从2003年到2005年平均每年性能提高3倍，到“十五”末已达到当时中低档国际主流芯片的性能水平，并能做到初步可用。这就打赢了能不能做好的这场战役。

 

初步涉水产业化进程

 

从2006年到2009年，这是龙芯芯片技术进一步改进和实现产业化探索的阶段。尽管在技术上取得了突破，在部分性能指标上也已达到世界先进水平，但龙芯产品是否能卖得出去、是否有用随之成为摆在龙芯人面前的又一难题。

胡伟武认为，龙芯的产业化既不是传统意义上单个产品的产业化，又不是建设单个产业链，而是建设自主可控的信息产业体系。在这方面，当时没有任何经验。

据了解，在解放初期，国家通过政策性规划完成了工业产业体系的建设。但在市场开放的今天，以企业为主体建设产业体系，龙芯还是第一个。截至目前，龙芯用几年时间已经在江苏建立了产业基地，并尝试通过跟一些企业合作逐渐掌握市场运行规律、积累经验，现已在一些行业和领域取得了诸多突破。例如，2009年年底江苏省政府采购15万套龙芯笔记本电脑，目前在江苏省中小学完成了6万套的布点。

从2010年起，龙芯正式以公司的形式运行，从真正意义上开始了产业规模化的发展。这个阶段，龙芯能不能走向产业规模化成为了外界最大的疑虑。而对于龙芯来说，这个阶段最大的困难是科研与应用如何良好的结合。

 

龙芯产业化影响深远

 

胡伟武说：“龙芯芯片的研发成功在我国计算机发展史上具有里程碑式的意义，是我国研制自主知识产权高性能通用CPU的典范之作，将为国家安全和国防事业发挥重大而不可替代的作用。”

他认为，首先，龙芯的研发成功增强了国人的自信心，向世界证明了中国人是可以自己做芯片的。现在，龙芯已被写入九年制义务教育的教科书，记录了龙芯历史性的贡献，还被写入普通高等教育《大学计算机基础》教材，在讲计算机文化时，龙芯已经和英特尔一样成为了授课内容。

其次，龙芯在国家安全保障方面所起的作用得到充分体现。龙芯开始进行产业化伊始，就提出要符合国家信息安全的需要，这是龙芯的根本使命。到目前为止，龙芯在安全领域的应用已经全面展开。

最后，龙芯对整个信息产业起到支撑作用。通用CPU就好比工业的钢铁和石油。没有钢铁和石油，工业就不复存在。信息产业亦是如此，没有自主CPU，就谈不上信息产业体系。但CPU与钢铁、石油有不同之处，在于其具有很强的创新性，而且是一个庞大体系，既依赖产业内的生态环境，又可控制该生态环境。如今，我国有80%的企业信息化建设都是在他人的芯片平台基础上建立的，而龙芯的诞生，特别是正在进行的产业规模化建设，将为我国自主可控的信息产业发展起到强有力的支撑作用。

 

逐步探索整体产业化市场进程

 

谈到龙芯未来的研发计划，胡伟武告诉记者，在工艺方面，龙芯将直接跳过65纳米阶段进入28纳米的研发设计时代。

据胡伟武介绍，目前，龙芯的芯片产品线分为大、中、小3种型号CPU。大号CPU指的是多核芯片，主要应用于服务器和高性能计算机，目前已量产的龙芯3A四核高性能CPU已被成功应用。下一步，龙芯3B和龙芯3C将分别为8核和16核芯片，将在应用中发挥更加重要的作用。中号CPU指的是桌面和移动芯片，主要应用于桌面计算、上网本和笔记本电脑。除目前刚刚量产的龙芯2G芯片外，未来龙芯2H也将适用于桌面应用系统。小号CPU指的是嵌入式芯片，主要应用于学习机、打印机、数字电视等消费类电子产品。最新的1F、1G芯片将主要面向移动和高嵌入式市场。

从整体上看，未来龙芯将要完成从追赶到超越、从模仿到创新、从研发向市场的转变过程。因此，龙芯所有产品的整体发展规划将遵从以市场需求为导向，而不是单纯的追求简单的几个技术指标。

胡伟武表示，龙芯要取得最后的成功必须要靠自身的市场行为来鉴定。所有研发都要在用中得到提高。没有市场的需求，就没有应用的拉动，技术在实验室里也就很难有大的突破。在龙芯电脑刚起步时，很多人并不看好。但正是常熟1万套龙芯电脑的应用带动了龙芯产品质量的不断完善和调整，才有了龙芯今天相对稳定的产品质量。随后，江苏省采购的15万套龙芯笔记本电脑又带动了龙芯产品渠道和商业能力的完善。这都是政府、科研院所、企业3者充分发挥各自作用并形成良性互动的例证。

 

 

 

走进龙芯产业群

◎ 本报记者  梁爽

 

如果说政府采购扶持的不仅是一个龙芯，而是奋斗在这条产业链上的所有企业，龙芯就不是独自在捍卫国家自主可控的阵地上战斗，而是与这条产业链上的所有同仁并肩前行。

正如江苏龙芯梦兰科技股份有限公司总经理张福新所言，龙芯是平台型技术，其生命力在于跟各种应用相结合，即产业链上全体成员通力合作。

 

9年的辉煌历程

 

从2001年5月龙芯1号芯片正式启动研发至今，龙芯家族已经走过了9年的创新路。

2002年8月，龙芯1号芯片研制成功，这是我国自主研发的第1个通用处理器芯片。之后，龙芯的研发以每年提升3倍性能的速度向前赶超。在中国科学院开始了龙芯2号产品的研制后，于2007年7月成功推出了主频1GHz、64位单核CPU的龙芯2F，其设计已达到世界先进水平。紧接着在2009年9月，四核龙芯3号流片研发成功，计划在2010年第3季度正式形成产品。也是在2009年，八核龙芯3号也完成了设计，并计划在2010年第4季度正式形成产品。不仅如此，中国自主研发的龙芯系列芯片还得到了国际学术界的广泛认可，HotChips、IEEE Micro、Vail等国际著名刊物和会议相继发表了龙芯3号结构，并对龙芯的科研成果给予了充分肯定。

 

市场范围多样而广阔

 

据记者了解，由中科院计算所牵头的龙芯研发团队在研制自主可控芯片产品的同时，还致力于龙芯研发成果的转化，利用龙芯技术开发市场适用的CPU芯片产品，为下游企业提供开发基于龙芯CPU的解决方案以及相关的设计服务，包括龙芯IP核授权、龙芯系列芯片销售与服务以及其他定制服务。

据介绍，在龙芯系列芯片产品中，安全类芯片主要应用于安全计算机和服务器产品，通用类芯片主要应用于服务器、专业终端、笔记本及台式机、手持电脑终端，嵌入式芯片主要应用于工业控制、网络安全、数字电视和消费电子产品。

在相关产品的销售和服务方面，龙芯3号多核CPU系列产品（大号CPU）面向服务器和高性能计算机，以降低相应产品的成本和功耗。龙芯2号处理器系列产品（中号CPU）面向电脑和3C融合的个人普式计算终端。IP和SOC设计平台产品（小号CPU）面向移动、消费电子等应用领域。

在芯片设计方面，龙芯拥有一支具有10年复杂IC产品设计经验的芯片设计团队，并掌握了丰富的SOC架构及IP资源，可以基于当前主流的芯片工艺（从0.18um到0.65nm），为用户提供从IP/SOC规格定义到最终硅片量产的完整设计及开发，以满足客户SOC芯片的市场要求。

在系统开发方面，龙芯可基于各类型龙芯处理器芯片，为客户提供从硬件原理设计、PCB layout、小批量试产、基础软件（BIOS、操作系统、驱动等）开发，到整机测试在内的完整设计开发服务，从而为用户提供高质量的基于龙芯芯片的系统产品。此外，龙芯解决方案是指面向行业特定需求，如教育、电子政务、网络安全等，为客户提供基于龙芯芯片的解决方案。

 

产业链已初步形成

 

由于政府在研发资金及采购市场等方面的大力扶持，目前龙芯产业化已经逐步迈上正轨，形成了安全类CPU、通用CPU、嵌入式CPU三大产品方向的产业模式，已完成万套规模的产品测试以及一系列可靠性实验，其上下游合作企业已达上百家。比如，在位于长三角地带的江苏常熟，依托龙芯梦兰公司建立起了电脑类产业化基地。在珠三角一带，建立了嵌入式CPU产业化基地，并开始了该地区的芯片销售和定制业务。在湖南长沙，龙芯建立了面向网路应用的产业化基地，打下了从事网络安全、网络存储、物联网芯片等应用业务的基础。

在上述产业中，值得一提的是龙芯芯片在电脑方面的应用，现已达到10万套生产规模。随着生产规模的不断扩大，国内一部分品牌电脑企业也参与其中，这使得龙芯的产业化环境得到了大幅改善，行业应用局面逐渐被打开。据了解，多家品牌电脑企业已经开始立项研发基于龙芯CPU的电脑系统。

 

下游厂商广泛参与

 

记者在采访中了解到，目前面向服务器应用的龙芯3号芯片已经展现出广阔的市场前景。曙光公司正在使用龙芯3号研制千万亿次高性能计算机和刀片服务器。此外，浪潮、联想等龙头企业也开始设计基于龙芯3号的服务器行业解决方案。基于自主可控芯片的产业大军正在悄然崛起。

在嵌入式应用方面，龙芯与国内网络安全厂商曙光、联想网御、博华等联手，基于龙芯平台建立了全国产网络安全体系。不仅如此，龙芯防火墙等产品也在近期开始了小批量生产。

张福新告诉记者，一台电脑若要正常运行，仅有芯片是远远不够的，因此龙芯的成长和发展是建立在这个产业链上所有企业、团队共同奋斗基础之上的。概括地说，龙芯平台的各个环节基本上可以分为芯片、芯片加工、操作系统、应用和终端。目前，在龙芯平台上的企业包括芯片加工方向的意法半导体和中芯国际，操作系统方向的中标软件、银河麒麟、中科方德，终端方向的曙光、方正、龙芯梦兰、联想、清华同方、升腾咨讯、矽谷学人、长沙迪麓、顶星、万利达等等。

 

产业链各环节联手方能制胜

 

在被国际巨头垄断的环境下，缔造国家自主可控的技术及产业的难度可想而知。目前全世界的IT技术都被Wintel体系垄断，形象地来说，其他公司都只是他们的搬运工。

“就眼下而言，我国整个信息产业几乎都是搭建在别人平台之上，这对国家安全具有很大风险。一旦Wintel停止运转，全世界80%的企业和个人的通信就要陷入瘫痪。而龙芯所做的就是建立自主可控的产业体系，否则整个国家就要受制于人。在这种情况下，龙芯的研制目标就是为了保障国家安全。这个目标不是龙芯决定的，而是根据国家需要决定的。这一目标也决定龙芯要打的是一场持久战，不是一朝一夕就能实现。”张福新坦言。对于能否打破巨头垄断、破旧立新，张福新充满了信心。他告诉记者，目前龙芯芯片技术在某些性能上已经达到世界领先水平。现在龙芯已经会设计通用CPU，只要坚持不懈地努力，最终一定会在产业中取胜。