國(guó)產(chǎn)處理器（二）自主研發(fā)很光鮮，龍芯/申威為啥卻賣不出去？

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在中國(guó)集成電路設(shè)小計(jì)業(yè) 2016 年會(huì)暨長(zhǎng)沙集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇”上，魏少軍教授明確表示 2016 年智能終端核心芯片、服務(wù)器 CPU、嵌入式 CPU 都取得了不錯(cuò)的成績(jī)。隨后，龍芯 3A3000 流片成功的消息發(fā)布。

可見，我國(guó)的 CPU 進(jìn)入高速發(fā)展階段，眾多廠商做起領(lǐng)頭兵，龍芯、飛騰、中晟宏芯、兆芯、瀾起科技、北大眾志、杭州中天、豪威等。

有了牽頭兵，不一定這場(chǎng)仗能打的贏，而且可能還有“戰(zhàn)士”犧牲。因?yàn)閲?guó)產(chǎn) CPU 產(chǎn)業(yè)配套滯后于產(chǎn)品技術(shù)需求、生態(tài)環(huán)境薄弱且成熟緩慢。正如龍芯中科技術(shù)有限公司總裁兼龍芯總設(shè)計(jì)師胡偉武曾經(jīng)說(shuō)的那樣，“目前新一代龍芯在 CPU 最核心的技術(shù)微結(jié)構(gòu)方面，跟國(guó)外的主要廠商終于已經(jīng)基本持平了，差距方面僅差 5%、10%左右。我們可以做世界第一 CPU，而且有，但關(guān)鍵就是沒法用，用戶不用你”。

在 10 月 21 日舉辦的“面向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)的龍芯 CPU 高校開源計(jì)劃”活動(dòng)中，龍芯中科宣布將 GS132 和 GS232 兩款 CPU 核向高校和學(xué)術(shù)界開源，這又預(yù)示著什么？

很明顯，龍芯將兩款 CPU 核開源，一方面可以很好配合國(guó)家計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的教育改革，另一方面也為以龍芯相關(guān)軟硬件開發(fā)的人才培養(yǎng)加足馬力，并借此豐富龍芯的軟件生態(tài)和產(chǎn)業(yè)鏈。

眾所周知，國(guó)內(nèi)大多數(shù) IC 設(shè)計(jì)公司的 SoC 并非完全的“獨(dú)立自主”，大多依靠購(gòu)買國(guó)外 IP 并“攢”出 SoC，擁有自主設(shè)計(jì) CPU 核的單位屈指可數(shù)，尤其是在飛騰處理器轉(zhuǎn)移到 ARM 陣營(yíng)，堅(jiān)持自主架構(gòu)研發(fā)的國(guó)產(chǎn)芯片僅剩龍芯和申威兩家。

現(xiàn)在我們就走進(jìn)國(guó)產(chǎn)龍芯、申威看看他們是怎么熬過(guò)了這些年。

龍芯
雖然龍芯走向產(chǎn)業(yè)化僅僅 6 年的時(shí)間，但是它的歷史卻要回溯到 2001 年。2001 年，中科院計(jì)算所開始研制龍芯系列處理器；2010 年，龍芯中科技術(shù)有限公司正式成立。

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龍芯系列 CPU 包括面向行業(yè)應(yīng)用的專用小 CPU，面向工控和終端類應(yīng)用的中 CPU，以及面向桌面與服務(wù)器類應(yīng)用的大 CPU。

龍芯成功包攬了我國(guó)三項(xiàng) CPU 界的“首款”稱號(hào)，我國(guó)首款通用 CPU（龍芯 1 號(hào)）、我國(guó)首款 64 位通用 CPU（龍芯 2B）、我國(guó)首款四核 CPU（龍芯 3A）。

龍芯發(fā)展史：

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雖然 2015 年 3 月 31 日中國(guó)發(fā)射首枚使用"龍芯"北斗衛(wèi)星，看似龍芯在市場(chǎng)也得到良好應(yīng)用，而實(shí)際上 15 年來(lái)，龍芯未解決無(wú)人用問題，就像龍芯中科技術(shù)有限公司總裁兼龍芯總設(shè)計(jì)師胡偉武所說(shuō)：“我們走過(guò)了太多的彎路。我們之前太過(guò)關(guān)注這些參數(shù)了，比如 CPU 的主頻和核數(shù)要跟 Intel、IBM、AMD 看齊,不知道自己的問題出在哪里，那就是沒有建立自己的生態(tài)。”

龍芯的問題可能出在：落后英特爾處理器性能上競(jìng)爭(zhēng)力不大，批量太少價(jià)格無(wú)優(yōu)勢(shì)，而且整個(gè)社會(huì)的 PC 基礎(chǔ)都是建立在 Windows 基礎(chǔ)之上的，龍芯的產(chǎn)品兼容很難。

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在設(shè)計(jì) CPU 的過(guò)程中，80%以上的功夫都用在 CPU 核上，因此，如何設(shè)計(jì)一個(gè)高性能的 CPU 核可以說(shuō)是 CPU 設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。然而，CPU 和操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心，也是我國(guó)信息技術(shù)中的薄弱部分。

龍芯將 GS132 和 GS232 兩款 CPU 核向高校和學(xué)術(shù)界開源，不僅是一項(xiàng)偉大的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)，更有著深淵的產(chǎn)業(yè)意義，但將 CPU 核開源并不意味著一定就能把生態(tài)建立起來(lái)，同時(shí)也要考慮利弊雙生，就像 SUN 將自己的 CPU 開源，國(guó)防科大以源代碼為基礎(chǔ)開發(fā)了飛騰 1000 和飛騰 1500，這兩款 CPU 還被用于天河 1 號(hào)和天河 2 號(hào)，但 SPARC 還是逐漸被邊緣化，生態(tài)的建立如今也沒能完成。

龍芯產(chǎn)業(yè)化之路又要如何走通、何時(shí)走通，成了一條需要時(shí)間探索的路。

申威
在第 47 屆世界超級(jí)計(jì)算機(jī)大會(huì)上公布的最新 TOP500 排名中，名列榜首的是我國(guó)“神威?太湖之光”計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它比第二名美國(guó)的泰坦超算還快一倍多，該系統(tǒng)全部采用了國(guó)產(chǎn)處理器“申威 26010”。

申威處理器又稱"SW 處理器"，源自于 DEC 的 Alpha 21164，其研制得到了國(guó)家"核高基"專項(xiàng)資金支持。在國(guó)家"核高基"重大專項(xiàng)支持下、采用自主指令集，具體負(fù)責(zé)研發(fā)的單位是江南計(jì)算機(jī)所屬于軍方研究機(jī)構(gòu)(總參 56 所)，且具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的處理器系列。

相比從誕生之初就處于輿論風(fēng)口浪尖的龍芯，申威這款走全自主道路的芯片要低調(diào)得多。無(wú)論傳統(tǒng)紙媒還是網(wǎng)絡(luò)媒體，申威的曝光率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他國(guó)產(chǎn)芯，龍芯、海思、展訊，申威偶爾在大眾眼中出現(xiàn)也是值得“贊揚(yáng)”的一面，很少有“抨擊”的情況出現(xiàn)。申威的低調(diào)也許與的軍方背景有著密不可分的關(guān)系。

而一路走來(lái)，申威的“芯”路例程又是怎樣的？

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上世紀(jì) 60-70 年代末，中國(guó)在高性能計(jì)算機(jī)領(lǐng)域也曾有過(guò)自己的輝煌，哈軍工、北京大學(xué)、清華大學(xué)、國(guó)防科大都有軟硬件自己編譯和制造的計(jì)算機(jī)。但是 80 年代因迷信“造不如買、買不如租”、“市場(chǎng)換技術(shù)”等理論，放棄了自主芯片的研發(fā)轉(zhuǎn)而大量外購(gòu)國(guó)外芯片。而沒有中國(guó)“芯”，在技術(shù)上始終受制于人的弊端越發(fā)明顯。

于是為解決在超算和國(guó)防、信息安全無(wú)“芯”可用的困境。總參謀部第五十六研究所（無(wú)錫江南計(jì)算技術(shù)研究所）于 2003 年開始著手設(shè)計(jì)中國(guó)人自己的高性能芯片。申威從此踏上了征途。

申威 1 和申威 2 像是沙場(chǎng)試兵，對(duì) Alpha21164 技術(shù)的加以消化吸收，而在 SW1600 上便做到了技術(shù)的融會(huì)貫通。但是 SW1600 單核性能有限，16 核的可擴(kuò)展性較好，可實(shí)現(xiàn)比較理想的多核性能加速比。

從 2010 年以后，申威才開始逐步在商用市場(chǎng)探索。2014 年年底和 2015 年年初，申威公布了面向服務(wù)器、桌面計(jì)算和工業(yè)控制的一系列芯片產(chǎn)品手冊(cè)，這標(biāo)志著申威正式進(jìn)入商用市場(chǎng)。SW410 與龍芯一樣遭遇了 PC 市場(chǎng)軟件生態(tài)貧乏與產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟弱小的問題，競(jìng)爭(zhēng)力低下，同樣 SW410 自身也存在單核性能太弱的問題，這導(dǎo)致民用 PC 市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力更低下。

雖然申威進(jìn)入商用領(lǐng)域，哪怕做不出成績(jī)也不用擔(dān)心生存問題，因?yàn)樯晖擒姺巾?xiàng)目，神威超算是國(guó)家級(jí)工程，申威的軟件和硬件產(chǎn)品完全可以在體制內(nèi)完成內(nèi)部循環(huán)，這便與龍芯不同了，龍芯的需要在商業(yè)市場(chǎng)上去拼殺求生存才可以。?

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原來(lái)飛騰也是龍芯和申威陣營(yíng)的，走獨(dú)立自主的技術(shù)路線。但是后來(lái)飛騰的路線轉(zhuǎn)移到依附于 ARM IP 授權(quán)設(shè)計(jì)自己的 SOC 的路線的海思與展訊陣營(yíng)。

國(guó)產(chǎn)“飛騰處理器”是國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院開發(fā)的銀河飛騰系列通用 CPU，得到國(guó)家“核高基”項(xiàng)目的專項(xiàng)資金支持。

由于自主架構(gòu)芯片在產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐中的屢戰(zhàn)屢敗，然而又要面對(duì)激烈而殘酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，2015 年 3 月 26 日，“飛騰 CPU”正式宣布放棄自主研發(fā)處理器架構(gòu)，直接采用 ARM 64 位 V8 系列處理器架構(gòu)。

CPU 的“國(guó)產(chǎn)”與“自主”并非是一個(gè)定義。采用基于 ARM 的 CPU 核心來(lái)做自己的 SoC 芯片，可實(shí)現(xiàn)快速推出系統(tǒng)級(jí)芯片方案并占領(lǐng)市場(chǎng)，但 CPU 核心并不是完全自主化。 “飛騰”CPU 的產(chǎn)業(yè)化企業(yè) ---- 天津飛騰公司放棄了自主研發(fā)處理器核。

可見國(guó)產(chǎn)處理器在自主研發(fā)的道路上，并不是走得一帆風(fēng)順，像申威這樣有著國(guó)家“后臺(tái)”的可能走得穩(wěn)一些，但是對(duì)于龍芯、飛騰可能走著走著就迷失了，飛騰的陣營(yíng)轉(zhuǎn)移也是情非得已，走到今天的龍芯值得國(guó)人敬佩與點(diǎn)贊。

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