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為中國(guó)造芯——龍芯的故事
6月24日,國(guó)產(chǎn)CPU設(shè)計(jì)廠商龍芯中科登陸科創(chuàng)板。發(fā)行價(jià)為60.06 元,開(kāi)盤(pán)價(jià)為96.28 元/ 股,漲幅 60.31%;首日收盤(pán)價(jià)89.07 元/ 股,總市值357.17億元。
龍芯中科董事長(zhǎng)胡偉武表示,龍芯中科將抓住登陸資本市場(chǎng)的重要契機(jī),開(kāi)啟從CPU和操作系統(tǒng)技術(shù)“補(bǔ)課”走向產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)的新征程,從政策性市場(chǎng)走向開(kāi)放市場(chǎng)的新征程,從跟隨性發(fā)展的“必然王國(guó)”走向自主發(fā)展的“自由王國(guó)”的新征程。

?來(lái)源:龍芯中科?
而且在前幾天的LoongArch生態(tài)發(fā)展暨通明湖創(chuàng)新應(yīng)用論壇上,龍芯還發(fā)布了最新3C5000 CPU。會(huì)上提到,受多種因素影響,國(guó)內(nèi)外形勢(shì)發(fā)生了巨大變化,俄烏事件也證明只有自主發(fā)展,才能保證自主安全發(fā)展。我國(guó)現(xiàn)階段在自主可控建設(shè)方面,雖然仍面臨重多挑戰(zhàn),但國(guó)人也開(kāi)始深度重視發(fā)展關(guān)鍵核心技術(shù)。
確實(shí),我國(guó)雖然是世界第一制造大國(guó),但每年卻要進(jìn)口超過(guò)2000億美元的芯片,“缺芯少魂”問(wèn)題尤為嚴(yán)重。中國(guó)在集成電路產(chǎn)業(yè)可能會(huì)受制于歐美,尤其在CPU方面,已經(jīng)成為中國(guó)制造轉(zhuǎn)型升級(jí)的“芯”病。
好在已經(jīng)有不少國(guó)內(nèi)企業(yè)意識(shí)問(wèn)題并且投身到自主研發(fā),打破海外的壟斷,龍芯中科是其中之一。
在不自信中起步,但人生能有幾回搏
2001年,中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員胡威武,帶領(lǐng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)在中科院成立了龍芯課題組,致力于自主研發(fā)CPU,這就是龍芯中科的前身。
沒(méi)錢(qián)、沒(méi)基礎(chǔ)、沒(méi)人心
2000年10月一個(gè)畢業(yè)10年的人重新回到母校中國(guó)科技大學(xué)進(jìn)行招生宣傳。他看到當(dāng)年的那些實(shí)驗(yàn)室里還擺放著當(dāng)年自己的畢業(yè)設(shè)計(jì),那是一個(gè)用400多個(gè)74LS系列的芯片搭起來(lái)的、全手工焊制的電路,觸景生情讓這個(gè)年輕人有了重操舊業(yè)的沖動(dòng),他想到了當(dāng)下的CPU建設(shè),聯(lián)系了計(jì)算所系統(tǒng)結(jié)構(gòu)室的室主任,開(kāi)玩笑似的放下了豪言壯語(yǔ):“一兩年之內(nèi)不把通用操作系統(tǒng)boot起來(lái),提頭來(lái)見(jiàn)”。他就是當(dāng)今龍芯中科技術(shù)股份有限公司董事長(zhǎng)——胡偉武。
2000年11月,唐志敏和胡偉武帶領(lǐng)著七八個(gè)研究生開(kāi)始做系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),主要是確定指令系統(tǒng)以及流水線結(jié)構(gòu)。雖然當(dāng)時(shí)IA-64結(jié)構(gòu)抄的過(guò)熱,但他們還是決定采用RISC結(jié)構(gòu),這給之后的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)時(shí)的胡偉武并不著急,也沒(méi)有太大壓力,誰(shuí)知后來(lái)事情開(kāi)始慢慢發(fā)酵。
2001年,計(jì)算所45周年慶需要展示CPU成果,胡偉武只好在3個(gè)月的時(shí)間里夜以繼日。隊(duì)伍擴(kuò)大之后,他們把中國(guó)高性能通用CPU定位成“我們要靜下心來(lái)制作的事情”,著重考慮兼容問(wèn)題,采用了從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到C模擬器設(shè)計(jì)、到Verilog仿真、到FPGA驗(yàn)證、到標(biāo)準(zhǔn)單元投片最后到全定制投片的穩(wěn)站穩(wěn)打的設(shè)計(jì)方法。最后不負(fù)眾望,胡偉武一行人完整任務(wù)。
“人生能有幾回搏”是胡偉武喊出來(lái)的口號(hào),努力攻堅(jiān)隊(duì)的三個(gè)月里,課題組成員付出了難以想象的艱辛,可是后來(lái)龍芯的發(fā)展也是舉步維艱。
2002年,“龍芯1號(hào)”研制成功,雖然它在性能上只能和上世紀(jì)的英特爾586相當(dāng),但是,它在一定程度上打破了我國(guó)長(zhǎng)期依賴進(jìn)口芯片的僵局。2003年,憑借龍芯1號(hào),龍芯團(tuán)隊(duì)成功申請(qǐng)到國(guó)家863重點(diǎn)項(xiàng)目,而完成863任務(wù)的指標(biāo)只有兩個(gè):CPU主頻達(dá)到500MHz,space CPU2000(當(dāng)時(shí)國(guó)際公認(rèn)的CPU測(cè)試軟件)分值在300以上。龍芯團(tuán)隊(duì)投入了大量人力、物力,最終在一年內(nèi)設(shè)計(jì)出龍芯2號(hào),該芯片在space CPU2000上的分?jǐn)?shù),超過(guò)了當(dāng)時(shí)英特爾的奔騰2。
但是龍芯在之后的幾年里卷入了“抄襲作假”風(fēng)波。龍芯公司稱,雖然龍芯2號(hào)在設(shè)計(jì)思路上與MIPS R1000有相似之處,但并不是后者的復(fù)制品,也沒(méi)有抄襲任何其它芯片產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思路。
當(dāng)時(shí)還發(fā)生了著名的“漢芯造假”事件,雪上加霜。2006年1月17日,清華大學(xué)的BBS論壇上,出現(xiàn)了一篇公開(kāi)指責(zé) “漢芯一號(hào)”造假的文章名為《漢芯黑幕》,文中痛斥 “漢芯DSP芯片”研制完全是弄虛作假,只是為了騙取國(guó)家的研發(fā)經(jīng)費(fèi)。國(guó)家迅速開(kāi)始調(diào)查,結(jié)果出來(lái)后,曾經(jīng)的科技創(chuàng)業(yè)領(lǐng)軍人物瞬間跌落神壇,成為了過(guò)街老鼠,一件件事情的真相漸次浮出水面,也拉開(kāi)了陳進(jìn)漢芯一號(hào)造假的黑幕。
同為中國(guó)芯的典型代表,彼時(shí)剛起步的龍芯也被夾裹其中,“外國(guó)核心中國(guó)外殼”“龍芯和漢芯是一路貨色”“龍芯漢芯涼了中國(guó)心”等質(zhì)疑鋪天蓋地而來(lái)。
哪怕MIPS宣布MIPS32、MIPS64的結(jié)構(gòu)中的單一功能產(chǎn)品授權(quán)給龍芯,雙方開(kāi)展帶有限制性條款(不得修改、不得轉(zhuǎn)授權(quán)IP等)長(zhǎng)期戰(zhàn)略性合作,但這又為龍芯帶來(lái)“騙經(jīng)費(fèi)”、“偽自主”的口誅筆伐。
而且,當(dāng)時(shí)龍芯產(chǎn)品市場(chǎng)化走的也不順利,主要因?yàn)槠S趹?yīng)付專利糾紛和抄襲風(fēng)波的龍芯,沒(méi)能推出一款讓人叫好的電子產(chǎn)品,軟件生態(tài)的推進(jìn)更是顧此失彼、步履維艱。
他橫由他橫,明月照大江
任憑風(fēng)浪起,橫下心來(lái)做自己該做的事,做好自己的事,就是給所有的質(zhì)疑最好的答案。
龍芯的發(fā)展,最離不開(kāi)的就是政府的支持,胡偉武在演講中多次提到國(guó)家的 “十一五”“十二五”等計(jì)劃給龍芯的發(fā)展提供了強(qiáng)大的政策支持,龍芯也緊緊抓住了這些機(jī)會(huì),努力發(fā)展自身,成績(jī)斐然。
“十一五”期間是龍芯產(chǎn)業(yè)化突破時(shí)間,核心技術(shù)進(jìn)一步突破實(shí)現(xiàn)系列化和平臺(tái)化。2007年流片成功龍芯2F。它在性能、功耗、成本等方面已經(jīng)具有初步的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力,龍芯2G和龍芯3號(hào)在技術(shù)上與國(guó)際同類產(chǎn)品相比在具體應(yīng)用中具有明顯的比較優(yōu)勢(shì)。2008年龍芯IP以及芯片在以軍工為代表的工控、網(wǎng)絡(luò)安全及低成本電腦等方面取得了不少的突破,IP和芯片銷售均已經(jīng)達(dá)到十萬(wàn)片規(guī)模。十一五末,龍芯1號(hào)、龍芯2號(hào)系列芯片、龍芯3號(hào)系列芯片都研發(fā)和產(chǎn)品化完成。
龍芯1號(hào)用在嵌入式、物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,特點(diǎn)是性能簡(jiǎn)單、功耗低,通常集成1個(gè)32位低功耗處理器核;龍芯2號(hào)主要用在工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備領(lǐng)域,特點(diǎn)是性能適中、接口豐富;通常集成1-4個(gè)64位低功耗處理器核;龍芯3號(hào)主要用在臺(tái)式計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、筆記本計(jì)算機(jī)上,特點(diǎn)是性能強(qiáng)、核數(shù)多;通常繼承4個(gè)及以上64位高性能處理器核。
“十二五”期間是龍芯產(chǎn)業(yè)化的積累極端,龍芯的核心家屬研究進(jìn)入世界領(lǐng)先行列。產(chǎn)學(xué)研關(guān)系進(jìn)一步理順。
“十三五”期間是龍芯產(chǎn)業(yè)體系的形成階段,龍芯的產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)市場(chǎng)達(dá)到“三分天下有其一”的目標(biāo),技術(shù)引領(lǐng)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,龍芯的產(chǎn)業(yè)環(huán)境中有上千家企業(yè),輻射出萬(wàn)億規(guī)模的產(chǎn)值,產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)基本完成。在2020年完成了龍芯3A5000的推出,這款芯片采用的正是龍芯中科的自研指令集LoongArch。而在2021年,該公司的嵌入式工業(yè)芯片GSC32A0也進(jìn)入了設(shè)計(jì)流片階段,值得一提的是,龍芯中科還在掛牌上市的過(guò)程中。在2021年12月份,龍芯中科通過(guò)了科創(chuàng)板上市委會(huì)議。
自主研發(fā)不只有光鮮亮麗
首先,國(guó)產(chǎn) CPU 的“后發(fā)劣勢(shì)”明顯,在“十五”期間啟動(dòng)發(fā)展國(guó)產(chǎn) CPU 的泰山計(jì)劃,2006 年正式啟動(dòng)的“核高基專項(xiàng)”才讓國(guó)產(chǎn) CPU 快速發(fā)展,龍芯也包含在內(nèi)。
在架構(gòu)方面,放眼全球CPU芯片市場(chǎng),除了采用ARM架構(gòu)的企業(yè),就是獲得英特爾X86架構(gòu)授權(quán)的公司。受此影響,國(guó)產(chǎn)CPU芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展嚴(yán)重受限,一旦海外在芯片架構(gòu)上動(dòng)手腳,中國(guó)企業(yè)就要被卡脖子。龍芯中科雖然建立起了一套指令集系統(tǒng),但是,配套的國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)成為了龍芯面臨的主要矛盾。國(guó)內(nèi)眾多“小而散”的國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)逐漸整合成了統(tǒng)信、麒麟兩大國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)團(tuán)隊(duì),各自已有2000-3000人的規(guī)模。在這過(guò)程中,龍芯需要解決操作系統(tǒng)與硬件結(jié)合部的兼容性問(wèn)題,消除操作系統(tǒng)和硬件的組合困難。
另外,商用困難也是龍芯目前頭痛的難題。2018年,中央采購(gòu)網(wǎng)發(fā)布過(guò)一則采購(gòu)公告,其中有著多達(dá)16款的使用了龍芯CPU的個(gè)人電腦以及工作站上榜,龍芯CPU從此正式進(jìn)入政府商用時(shí)代。但是龍芯進(jìn)入民用領(lǐng)域,還是太貴了。
首先是成本貴,假設(shè)研發(fā)一款CPU需要100多名工程師工作兩年,人均月薪2萬(wàn)。那么光人力成本就要兩三千萬(wàn),工作中使用的設(shè)備和軟件成本暫時(shí)忽略,CPU設(shè)計(jì)出來(lái)之后,需要流片測(cè)試,再改版再流片……流片的費(fèi)用很高,因?yàn)闊o(wú)論是生產(chǎn)幾塊測(cè)試片還是量產(chǎn)百萬(wàn)片,流程都是一樣的,成本低不了。即便Intel、Amd的研發(fā)成本更高,但是他們的電腦出貨量特別大,因此均攤之后也可以忽略不計(jì)。
征途漫漫,唯有奮斗,上市只是起點(diǎn),在新的征程上,在當(dāng)下國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)條件飛速發(fā)展的現(xiàn)狀下,龍芯的發(fā)展速度只會(huì)越來(lái)越快,而國(guó)產(chǎn)CPU成為國(guó)內(nèi)主流商業(yè)消費(fèi)產(chǎn)品的那一天已經(jīng)指日可待。
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