近期在第二屆數(shù)字中國建設(shè)峰會上展出的國產(chǎn)芯片龍芯3號。
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芯片是信息產(chǎn)業(yè)的靈魂，通用CPU(中央處理器)可以說是芯片中的“珠峰”。自主研發(fā)CPU，難度很大。
在這個故事的起點，2001年8月的一個清晨，當龍芯第一代產(chǎn)品龍芯1號成功啟動操作系統(tǒng)時，龍芯CPU首席科學(xué)家胡偉武和團隊在中科院計算所實驗室大聲歡呼。
一年后，2002年8月，我國首款通用CPU龍芯1號流片(檢驗測試芯片是否符合設(shè)計性能和功能的過程)成功，終結(jié)了中國計算機產(chǎn)業(yè)“無芯”的歷史。
2016年10月，龍芯第三代處理器3A3000研制成功后，胡偉武給自己放了一天假。在嘗盡了自主研發(fā)芯片的艱辛以后，面對來之不易的成果，胡偉武卻顯得很平靜。
如今，最初的激情和豪邁逐漸消退，但胡偉武愈發(fā)感到，龍芯距離掌握信息產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)更近了。
“不掌握核心技術(shù)，就成了賣盒子，打開里面都一樣”
胡偉武把3A3000看得極重，認為它是我國自主研制CPU的里程碑，代表我國自主研發(fā)的芯片跨過了國際通用處理器的第一道門檻。
自主研制芯片，胡偉武設(shè)想過種種困難，然而道路之曲折、過程之艱難，仍然大大超出他的預(yù)料。
2002年，龍芯1號誕生，可就在流片截止日期的前幾天，測試組發(fā)現(xiàn)處理器的1萬多個觸發(fā)器的掃描鏈無法正常工作。如果不能及時修復(fù)，只能放棄流片。這意味著此前的努力可能白費。
別無選擇，團隊決定手工修改版圖，連續(xù)工作了兩天兩夜，才把觸發(fā)器的掃描鏈連上。
設(shè)計第二代產(chǎn)品龍芯2號時，一個電源的規(guī)劃問題成為困擾科研人員的一塊心病，團隊熬夜做物理設(shè)計。“那時我們一點吃飯的胃口都沒有，只在晚上胡亂吃幾口。直到布完線、解決完問題后，我和兩位團隊成員到一家粥鋪吃晚飯，才覺得餓壞了，那頓飯竟然吃空了17個盤子，撐得腰都彎不下來。”胡偉武說。
龍芯3號的研制過程更是一波三折。按設(shè)計，龍芯3B型號芯片的一些性能可以達到世界領(lǐng)先水平，但2010年11月測試時，竟然連操作系統(tǒng)都啟動不了。原來，芯片可測性設(shè)計部分有邏輯錯誤，同樣問題也在同期其他芯片出現(xiàn)。這一失誤，給龍芯帶來重大打擊。
科研團隊重新梳理流程，一再改版，調(diào)試順利了，又出現(xiàn)壓力測試下死機現(xiàn)象，之后又是死鎖問題。經(jīng)過一年多反復(fù)修改，芯片才達到穩(wěn)定狀態(tài)。
胡偉武說，龍芯的研制過程如此坎坷，除了研發(fā)流程需要完善外，根本原因在于團隊堅持自己開發(fā)核心模塊，挑戰(zhàn)的是難中之難的問題。
“這些問題，如果是‘攢’芯片，一般不會碰到，與他人合作更不會遇到，我們這樣做，是因為用別人的東西時吃過虧。”胡偉武說，“我國信息產(chǎn)業(yè)企業(yè)成千上萬，不掌握核心技術(shù)，就成了賣盒子，打開里面都一樣。”
歷經(jīng)三輪的迭代試錯，龍芯不斷進化。目前，基于28納米工藝，龍芯3號新一代產(chǎn)品3A4000的研制工作已經(jīng)展開，預(yù)計比上一代產(chǎn)品性能提高一倍，有望達到國際主流中高端芯片水平。
“CPU必須讓人用起來，否則獲再多的獎也沒用”
龍芯18年研制，主要分為兩個階段。2001年—2010年，中科院計算所課題組所做的努力是技術(shù)積累階段;2010年，成立龍芯中科技術(shù)有限公司(以下簡稱龍芯中科)，從研發(fā)走向產(chǎn)業(yè)化。胡偉武的身份轉(zhuǎn)變?yōu)辇埿局锌瓶偛谩?/p>
“CPU必須讓人用起來，否則獲再多的獎，拿再多的榮譽也沒用。”胡偉武說。
可組織上轉(zhuǎn)型容易，思想上轉(zhuǎn)型卻很艱難。龍芯研發(fā)為此就栽了跟頭。
2009年研制的3A1000是我國首個四核CPU芯片。龍芯團隊由此掌握了多核CPU研發(fā)的一系列關(guān)鍵技術(shù)，按理說下一款產(chǎn)品應(yīng)該致力于優(yōu)化產(chǎn)品性能。然而，當時團隊還偏重于追隨國際學(xué)術(shù)界熱點，過度追求多核以及浮點峰值性能的單一指標，忽視了芯片的通用處理能力。
談及彼時情形，胡偉武反思，龍芯中科定方向時就出現(xiàn)了巨大偏差。龍芯雖然在學(xué)術(shù)上取得了成功，應(yīng)用上卻與主流產(chǎn)品差距越拉越大。
從課題組轉(zhuǎn)型為公司的頭三年，龍芯中科差點連工資都發(fā)不出。
痛定思痛。2013年5月，龍芯中科結(jié)合市場需求，及時調(diào)整芯片研發(fā)路線：龍芯3號系列多核CPU不追求核的個數(shù)，而是大幅度提高單核性能;龍芯2號系列芯片不再追求“大而全”，而是根據(jù)用戶需求定義芯片;龍芯1號系列結(jié)合航空航天、石油等行業(yè)特點研制專用芯片，快速打開市場。
種瓜得瓜，種豆得豆。2014年龍芯中科銷售收入同比增長51%，2015年又增長57%，為企業(yè)持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。瞄準存儲安全需求，前不久，龍芯中科與合作伙伴發(fā)布了首款全國產(chǎn)固態(tài)硬盤控制芯片系列產(chǎn)品，有望打破國外企業(yè)壟斷，進入這個千億級美元的存儲市場。
而今，龍芯中科通過市場養(yǎng)活自己、支撐研發(fā)。“CPU在產(chǎn)業(yè)化實踐中演進發(fā)展，這是我們的教訓(xùn)，也是我們寶貴的財富。”胡偉武說。
“在別人都不信的情況下，做給他看”
2001年，龍芯團隊開始做CPU時，一些國外企業(yè)不相信中國人能做出來。面對質(zhì)疑，胡偉武常說的一句話是：“在別人都不信的情況下，做給他看。”
10多年后，龍芯的進步贏得了業(yè)界尊重。國際著名半導(dǎo)體廠家意法半導(dǎo)體公司購買了龍芯某型號產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售授權(quán)，開創(chuàng)了我國計算機核心技術(shù)對外授權(quán)的先例。
就在此時，國外一些企業(yè)找上門來，希望通過給源代碼、設(shè)計流程的方式合作開發(fā)芯片。然而龍芯自主研發(fā)的決心從未動搖。
“如果沒有自主研發(fā)芯片的實踐，我國就難以消化吸收購買來的技術(shù)，即便可以引進、購買升級產(chǎn)品，卻形不成自己的創(chuàng)新能力，到頭來還是受制于人。”胡偉武說。
2006年，當龍芯團隊嘗試推廣龍芯CPU應(yīng)用時，很少人相信龍芯能用起來。業(yè)界普遍認為，自主芯片遜在性能，輸在生態(tài)。主流生態(tài)平臺太過強勢，另建生態(tài)無異于癡人說夢。
“我們還是老套路，做給他看。”胡偉武說。經(jīng)過多年探索，圍繞龍芯形成了包括近千家企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈，基于龍芯的信息產(chǎn)業(yè)體系慢慢形成。
目前，已有數(shù)萬人在龍芯的軟硬件生態(tài)上做開發(fā)，雖然相比大平臺數(shù)百萬級別的開發(fā)者差距還很大，但這說明打造一套新的生態(tài)平臺并非完全沒有機會。如今，龍芯不僅應(yīng)用于政企辦公設(shè)備，在工業(yè)控制、石油勘探等民用領(lǐng)域也能見到它的身影。
把他人眼中的不可能變?yōu)楝F(xiàn)實，背后是龍芯團隊超出常人的付出。設(shè)計的芯片需要在服務(wù)器上“跑”一段時間，為了提高工作效率，多年來，團隊在晚上10點開例會安排任務(wù)，讓芯片在晚上“跑”。黃令儀是龍芯團隊的一位老研究員，80多歲依舊天天在屏幕前拖著鼠標查版圖。
2010年，龍芯團隊從課題組轉(zhuǎn)型成立公司時，絕大多數(shù)技術(shù)骨干放棄事業(yè)單位編制，從計算所辭職。龍芯中科薪酬低于同行業(yè)水平，不少骨干都曾接到過百萬年薪的工作邀請，但團隊核心骨干基本穩(wěn)定，把人生美好的青春獻給了龍芯的研發(fā)征程。
“龍芯18年來一直在補課，預(yù)計幾年后，課能基本補上來”
“時間是創(chuàng)新不可缺少的變量。”胡偉武告訴記者，“CPU等核心技術(shù)產(chǎn)品需要在試錯中發(fā)展，這就像爬樓梯，要一步一步地走上去。”
他說，同樣是做芯片，別人已經(jīng)在樓上，龍芯18年來一直在補課，預(yù)計幾年后，這個課能基本補上來。
根據(jù)規(guī)劃，龍芯“補完課”后，將踏上一個新臺階，未來逐步走向開放市場，在一些領(lǐng)域，將與國際主流產(chǎn)品同臺競技。
“任何一個技術(shù)或產(chǎn)品本身不是目的，主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)體系才是目標。”胡偉武說，此前國家支持了龍芯的研發(fā)及初期產(chǎn)業(yè)化，“扶上馬”后又送了一程，今后龍芯必須靠市場來檢驗。
龍芯中科走上正軌后，胡偉武把更多精力放在公司管理上，但他十分懷念寫代碼的歲月。“回憶起來，在機房里心無旁騖地寫代碼真是莫大的幸福，有無比的成就感。但我不能成為龍芯發(fā)展的瓶頸，應(yīng)該充分信任年輕人，讓他們接棒。”胡偉武說。令他感到欣慰的是，龍芯的年輕人快速成長，從第三代產(chǎn)品開始，很多重要工作的負責(zé)人已經(jīng)是團隊的年輕技術(shù)骨干。
回首過往，胡偉武忘不了龍芯成長路上的“貴人”。他告訴記者，2010年，在北京市、中關(guān)村管委會等支持下，龍芯正式開啟了產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化進程。2013年初，在龍芯最困難的時候，中科院計算所所長孫凝暉在所里資金困難的情況下，拿出500萬元支持龍芯做前期研發(fā)。雖然與上億元的經(jīng)費相比，500萬元只是杯水車薪，但得到“娘家”的支持，胡偉武感覺非常溫暖。
更早的時候，原計算所所長李國杰院士曾在一次所里中層干部會上表示：計算所砸鍋賣鐵也要支持龍芯，龍芯團隊不能以任何經(jīng)費的理由放緩龍芯3號的研制。為此，他在所內(nèi)設(shè)立了一個經(jīng)費沒有封頂?shù)恼n題，2010年龍芯首筆課題經(jīng)費到賬時，龍芯課題組已經(jīng)預(yù)支了計算所七八千萬元。
“你瞧，龍芯‘長征’路上哪里只有我們團隊?”胡偉武笑著對記者說。
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