龙芯中科胡伟武:只有建立了自己的体系 中国芯片才能成功

2021年07月18日 11:53 次阅读 稿源:通信世界 条评论 阿里云创新中心:中小企业福利免费领

近年来,我国信息产业发展面临“卡脖子”的困境,企业发展屡遭限制,“缺芯少魂”的局面给信息产业的发展带来了较大影响。在此过程中,国产 CPU 和国产芯片架构的推出,提振了产业信心。龙芯中科技术股份有限公司(以下简称龙芯中科)近 20 年来攻坚克难,勇攀芯片领域的“珠穆朗玛峰”,推出龙芯 3A5000 和自主指令集架构 LoongArch, 给信息产业的“缺芯”困境带来了曙光。

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如何才能从根源上破解“缺芯少魂”的困局?近日,通信世界全媒体总编辑刘启诚深度对话龙芯中科董事长、中科院计算研究所研究员胡伟武,听他解读中国“芯”的自强之路。

龙芯中科董事长、中科院计算研究所研究员 胡伟武

“引进”还是“自主研发”?

多年争论终有答案

从 2018 年中兴通讯被美国制裁开始,我国信息产业的发展遇到了强大的非市场压力。随着中美贸易摩擦的不断升级,美国将越来越多的中国高科技企业列入实体清单。信息产业发展受限,这让全社会日益关注行业的自主创新能力和进程。

自主研发谈何容易。纵观当前芯片市场 ,“Wintel”(Windows + Intel) 和 “AA”(ARM + Android) 体系称霸 PC 和手机端。与微软英特尔 、ARM、 Google等国际知名企业相比,龙芯中科就像是襁褓中的婴儿,在夹缝中一点点积蓄自己的实力,不断成长。

从 2001 年在中科院计算所成立团队以来,龙芯中科已走过 20 年艰辛路。胡伟武谈道:“龙芯通过 20 年积累完成 CPU 性能补课 ,CPU 通用处理性能逼近市场主流产品水平,龙芯基础版 OS 在试错中趋于成熟,架构稳定,成熟度接近 Windows XP 的发展阶段。”在芯片自主研发的基础上,龙芯中科还攻下了指令集这一“高地 ”。2021 年,龙芯中科推出完全自主指令集架构 ——LoongArch, 标志着指令集系统架构承载的软件生态走向完全自主。龙芯 3A5000 采用最新的 LoongArch 指令集架构,与国内采用引进技术的 CPU 相比,在性能上优势明显。

“引进”还是“自主研发”,一直是信息产业争论不休的话题。而随着中美贸易摩擦的不断升级,自主研发的观点渐成共识 。2006 年我国定义了创新的 3 种模式——原始创新、引进消化吸收再创新以及集成创新。然而原始创新因为周期太长,几乎得不到支持 。2020 年召开的十九届五中全会明确提出了“把科技自立自强作为国家发展的战略支撑”,以及“以改革创新作为根本动力”,这一科学论断终结了产业界关于创新模式的争论;但在实践层面,估计至少还需要 10 ~ 15 年的时间,自主创新才能初见成效。

另起炉灶

我国产业发展需建立第三套生态体系

芯片虽然“身材”小,却像是信息产业的“心脏”,关系到我国信息产业的未来,要建立真正的国产信息产业体系还需建立自主技术生态体系。从目前产业发展的情况来看,产业发展的主导权掌握在外国企业手中。据统计,我国工业行业的利润率普遍高于电子工业,如 2017 年我国工业利润率是 6.5%, 但电子工业的利润率只有 5.4%。 再比如,苹果 2018 年的净利润为 595 亿美元,而华为净利润为 593 亿人民币(约 88 亿美元),差距甚大。究其原因则是核心技术没有掌握在中国企业手中,中国企业如果要破局,就要从根本上解决问题。

对此,胡伟武直言:“在 ‘Wintel’ 和 ‘AA’ 体系占据全球统治地位的背景下,中国要想实现信息产业的大发展就一定要打造第三套体系,实现‘三分天下有其一’。一旦建立了国产信息产业生态体系,就算用落后的工艺都能提供很好的用户体验。”

目前全球信息产业发展的命脉掌握在外国企业手中。硅谷的产品升级,则中国企业的产品也跟着升级。分析鸿蒙发展遇到的困境可以发现,产业发展的关键不在于技术,而是在于开发 APP 的人选择支持Android生态还是鸿蒙生态,鸿蒙要想走向全球也面临类似问题,如果Google地图、Twitter 、Facebook 等 APP 不支持鸿蒙,鸿蒙如何走向全球?所以胡伟武强调,一定要建立国产信息产业生态体系。

未来龙芯中科如果要实现大发展,就要逐步走向开放市场,但这也会面临较大挑战。技术创新难,但更难的是对市场需求的理解。胡伟武讲道,定义芯片比研发芯片难,要开发出满足市场需求的产品就要不断探索和试错,走螺旋式上升的道路,才有可能实现自身的跨越式发展。

走向开放市场,胡伟武选择了“以市场带技术”的道路。在科研院所研发芯片与面向市场研发芯片是截然不同的。在走向开放市场的过程中,龙芯中科遇到了数以千计意想不到的问题,在此过程中龙芯产品的性能得到了较大提升。龙芯中科用 20 年的实践证明:“以市场带技术”的道路是行得通的 。2019 年龙芯中科的芯片销量达到几十万片 ,2020 年龙芯中科的芯片销量达到百万片,预计 2022 年后龙芯中科将逐步走向开放市场。

放眼未来

把脉国产信息产业发展的三大堵点

放眼我国信息产业发展未来,胡伟武分析了行业遇到的“瓶颈”问题,而芯片及操作系统是其中的关键环节。党的十九届五中全会提出“要加快构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局”。国内大循环要实现畅通,就要先打通三大“堵点”环节。

·一是实现基于自主 IP 核的芯片研发。决定芯片性能、成本、功耗和安全性的是 IP 核,与国内其它芯片企业不同,龙芯中科产品中的 IP 核均为自主研发,包括龙芯中科的 CPU、GPU、 内存控制器接口等。

·二是构建基于自主指令系统的软件生态。指令系统支撑一个生态 ,x86 指令系统支撑 Windows 生态 ,ARM 指令系统支撑Android生态,我国要建立第三套生态体系,就必须采用自主研发的指令系统。中国人可以用英语写的论文获得诺贝尔物理学奖,或者用英语写的小说获得诺贝尔文学奖,但是不可能用英文发展出中国的民族文化。与国际对接需要解决兼容性问题,未来在龙芯指令系统平台上可以不运行 Windows 系统,但是能运行 Windows 应用;可以不运行Android,但是可以运行Android应用。

“丫鬟拿一辈子钥匙还是丫鬟。国际兼容与自主研发是可以统一的,不矛盾、不冲突。”胡伟武解释道。

·三是实现基于自主材料和设备的生产工艺。实现更先进的制程工艺是未来产业发展的关键。

“只有打通行业发展的三大‘堵点’环节,才能建立真正的国产信息产业体系。”胡伟武强调。

以点带面

龙芯产品逐步走向全国

如今,随着自身实力和产能不断壮大,龙芯开始建立广泛的合作生态,将国产化的范围逐步扩大 。2021 年 6 月 8 日,龙芯中科与中国移动携手打造的国产化示范营业厅在浙江省金华市正式投入运营,作为首家运营商的全国产化营业厅样板,该营业厅实现了通信业务办理端到端设备的国产化替代,成为国产品牌在通信领域“真替真用”的重要里程碑。

“希望在金华这个地级市将国产化做深、做透,将 CPU、 内存芯片、硬盘芯片、主板等底层硬件与 PC 服务器、打印机、网络设备、金融终端、医疗终端、电信终端等全面打通,从而实现教育、医疗、安全应用,形成产业集聚效应。如果未来能够逐步将该地级市的营业厅、政府部门办公硬件以及人们生活产品硬件全面实现国产化,那么龙芯产品未来在各行各业的普及就会迈上新的台阶。”胡伟武讲道。

未来龙芯将走向开放市场,开启广泛的产业合作是龙芯发展的必经之路,在发展中解决问题,相信龙芯的市场化进程会不断提速。

图左:通信世界全媒体总编 刘启诚 图右:龙芯中科董事长胡伟武

人物访谈

刘启诚: 近两年,我国芯片发展面临“卡脖子”问题,“缺芯少魂”的现状对信息产业的发展带来了较大影响,国产芯片的发展正面临怎样的艰难局面?

胡伟武: 目前中国信息产业的发展由两大生态体系主导,一个是 “Wintel” 体系,另一个是 “AA” 体系。硅谷的产品一升级,中国的产品必升级,比如英特尔的 CPU 升级,联想就跟着升级;微软的操作系统升级了,联想也会升级;Android升级了,则华为 、OPPOvivo 也升级。我国信息产业的利润率不如传统工业,究其原因在于生态体系的主导权不在中国企业手中。

所以中国信息产业要实现发展必须要打造第三套生态体系,“三分天下有其一”。一旦建立了第三套生态体系,就算用落后的工艺也能提供很好的用户体验。

刘启诚: 从 2001 年创立开始,龙芯已经走过了 20 个年头,近期推出了国内自主研制的通用型 CPU 龙芯 3A5000, 还发布了完全自主指令集架构 LoongArch。 龙芯是如何克服产品、技术、生态等多重挑战,最终实现突破的?

胡伟武: 2001 年龙芯开始在中科院计算所做 CPU 研发 ,2010 年开始进行市场化运作 ,2011—2012 年肃清了学院派的遗留问题 ,2013 年开始根据市场要求研发 CPU,2015 年实现了盈亏平衡 ,2020 年龙芯的销售收入达到了 2015 年的 10 倍 ,2020 年龙芯 CPU 的单核通用处理性能也达到了 2015 年的 10 倍,再过两三年龙芯就可以走向开放市场。

在这 20 年的时间里,龙芯遇到了来自各方的压力。在 2006—2010 年龙芯 CPU 产品研发刚有起色时,多家外企表达了与龙芯合作的意愿,同时希望龙芯放弃自主研发,选择技术授权或者合资。坦率地说,当时国外领先企业的二流、三流产品也比龙芯的一流产品好。

这些外企与龙芯谈技术合作,其意图概括为 4 个字——“缴枪不杀”。但是一旦把“枪杆子”交出去,放弃了自主创新,那么创新的队伍就散了。在这 20 年的时间里,龙芯的研发团队也经受住了重重考验。曾经有企业开出几倍年薪想挖走龙芯的技术骨干,但是龙芯的工程师们没有动摇,他们坚持“为人民做龙芯”的根本宗旨,齐心协力攻克无数难关,创造出了龙芯今日的成就。

刘启诚: 未来,龙芯将如何从技术、产品、生态等方面发力,不断发展壮大国产芯片产业,助力我国信息产业发展?

胡伟武: 龙芯如果要变得强大,就需要走向开放市场,走“市场带技术”的路线。定义芯片比研发芯片难。面向开放市场需要不断探索和试错,才有可能实现全面发展。

如今,龙芯的产品可与国际领先水平比肩 。2021 年,龙芯中科推出完全自主指令集架构 ——LoongArch, 龙芯 3A5000 采用最新的 LoongArch 指令集架构,单核性能提升 50%, 功耗降低 30%, 与国内采用引进技术的 CPU 相比,在性能上优势明显。在研究所做芯片与面向市场做芯片是截然不同的。在走向开放市场的过程中,龙芯遇到了数以千计意想不到的问题,但随着问题的不断解决,龙芯的产品性能得到了较大提升 。2019 年龙芯芯片的销量达到几十万片 ,2020 年龙芯芯片的销量超过百万片,预计 2022 年龙芯的产品将走向开放市场。

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