“中國(guó)芯”：中國(guó)信息技術(shù)發(fā)展的“靈魂”

●計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展可謂日新月異！我們今天購(gòu)買的計(jì)算機(jī)，過(guò)幾個(gè)月就可能成為“非主流”的計(jì)算機(jī)了。

〇確實(shí)如此，不知你是否聽說(shuō)過(guò)“摩爾定律”？

●愿聽您的詳解。

〇摩爾定律是由英特爾（Intel）創(chuàng)始人之一戈登·摩爾（Gordon Moore）提出來(lái)的。其內(nèi)容為：集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍，而價(jià)格下降一半；或者說(shuō)，每一美元所能買到的電腦性能，將每隔18個(gè)月翻兩倍以上。這一定律揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度。計(jì)算機(jī)技術(shù)本質(zhì)是由微電子技術(shù)，即集成電路支撐起來(lái)的。因此，從這一定律我們可以看出，今天的先進(jìn)技術(shù)，明天就會(huì)成為“明日黃花”。從我們購(gòu)買個(gè)人PC機(jī)的經(jīng)驗(yàn)可知，筆記本電腦，從過(guò)去的一、二萬(wàn)元，降到現(xiàn)在最便宜的筆記本電腦只需要兩千多元，可見信息技術(shù)發(fā)展之迅猛。

●是啊，確實(shí)有這種感受！據(jù)我所知，我國(guó)的計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)比較落后，特別是芯片生產(chǎn)方面，市場(chǎng)上使用的計(jì)算機(jī)芯片幾乎都是來(lái)自于西方發(fā)達(dá)國(guó)家。就拿CPU來(lái)說(shuō)吧，目前主要由美國(guó)兩大CPU生產(chǎn)廠家控制著CPU市場(chǎng)，英特爾公司是公認(rèn)的老大，它一直領(lǐng)導(dǎo)著CPU的世界潮流，從8086、8088、80286、80386、80486、Pentium、Pentium pro、PentiumⅡ、PentiumⅢ，到現(xiàn)在的PentiumⅣ，它一直推動(dòng)著CPU的更新?lián)Q代。而AMD公司則是CPU生產(chǎn)方面的老二，但它卻自認(rèn)為，由于他們?cè)贑PU核心架構(gòu)方面的優(yōu)勢(shì)，同一主頻的AMD處理器具有更好的整體性能。^[1]

〇確實(shí)在市場(chǎng)占有份額上，CPU市場(chǎng)幾乎被英特爾公司和AMD公司所壟斷。但我國(guó)最近幾年在CPU的開發(fā)研制方面取得了驚人的進(jìn)步，并且在尖端超級(jí)計(jì)算機(jī)方面也取得了更大的成果，計(jì)劃研發(fā)峰值運(yùn)算速度達(dá)每秒千萬(wàn)億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)，目前世界上運(yùn)算能力最強(qiáng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力可達(dá)每秒百萬(wàn)億次。此計(jì)劃的研發(fā)費(fèi)用可能會(huì)超過(guò)10億人民幣。

●那您能不能給我們講一下我國(guó)在CPU研制上的過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)？這樣我們才會(huì)有一個(gè)連貫的思路！

〇我們都知道，信息產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)在于CPU。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的PC、服務(wù)器一直都是用國(guó)外的“芯”，由于缺乏關(guān)鍵核心技術(shù)，造成了中國(guó)的IT發(fā)展在很大程度上依賴于國(guó)外廠商，并且只能處于整個(gè)IT業(yè)價(jià)值鏈的最底層，利潤(rùn)微薄。一顆服務(wù)器用的微處理器芯片價(jià)格高達(dá)幾萬(wàn)元，占到服務(wù)器成本的百分之七十以上，每年的芯片，國(guó)外大公司就從中國(guó)賺走一百多億美元，這是中國(guó)第一大進(jìn)口貨物。我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必須走自主創(chuàng)新的道路，如果不掌握核心技術(shù)，國(guó)家安全將受到嚴(yán)重的威脅。美國(guó)著名雜志《連線》曾刊登了一篇題為“人民的CPU（中央處理器）”的報(bào)道，開篇中寫道：“試想，一個(gè)國(guó)家需要完全依靠從一個(gè)與之有著戰(zhàn)事沖突或經(jīng)濟(jì)往來(lái)不穩(wěn)定的國(guó)家進(jìn)口某種珍貴商品，而且，如果沒有這種商品，其整個(gè)社會(huì)將被迫停頓。這個(gè)國(guó)家是中國(guó)，與之有著戰(zhàn)事沖突的國(guó)家是美國(guó)，而該商品就是‘CPU’。”我相信大家看到后都會(huì)感到氣憤不已。

美國(guó)是全球CPU產(chǎn)業(yè)的絕對(duì)霸主。長(zhǎng)期以來(lái)，美國(guó)對(duì)整個(gè)CPU產(chǎn)業(yè)進(jìn)行非常嚴(yán)密的控制。就連歐盟和日本也由于各自不同原因都未發(fā)展出自己的CPU產(chǎn)業(yè)，而我國(guó)在2002年9月28日，首款可商業(yè)化、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、高性能通用CPU“龍芯1號(hào)”（Godson-1）研制成功。雖然“龍芯1號(hào)”的性能只達(dá)到1997年國(guó)際先進(jìn)水平，但畢竟我國(guó)已經(jīng)邁出了可喜的一步，難怪有些網(wǎng)友親切地稱“龍芯”為“狗?！薄４蠹也灰`解了，如果以前在農(nóng)村生活過(guò)的朋友可能會(huì)知道，家長(zhǎng)總會(huì)給自己的兒子取個(gè)什么狗兒、豬兒之類的小名，正是希望取個(gè)丑一點(diǎn)的小名能讓孩子健康生長(zhǎng)，不至于夭折。道理一樣，我想網(wǎng)友給“龍芯”取“狗?！边@個(gè)小名，也是希望我國(guó)的CPU產(chǎn)業(yè)能經(jīng)受住壟斷公司的打擊，健康地發(fā)展下去。

2005年4月18日，國(guó)家科技部、中國(guó)科學(xué)院和信息產(chǎn)業(yè)部共同主辦的“龍躍神州‘芯’動(dòng)中國(guó)”——“龍芯2號(hào)”成果發(fā)布及產(chǎn)業(yè)化基地成立大會(huì)在人民大會(huì)堂召開，“龍芯2號(hào)”也正式公布了?！褒埿?號(hào)”最高頻率為500 M Hz，功耗為3—5瓦，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)外同類芯片，已達(dá)到PentiumⅢ水平?！褒埿?號(hào)”支持64位Linux操作系統(tǒng)和X-windows視窗系統(tǒng)。在短短的22個(gè)月時(shí)間里，“龍芯2號(hào)”CPU性能比“龍芯1號(hào)”提高了10倍。

2006年9月13日，“龍芯2號(hào)”增強(qiáng)型通過(guò)“863計(jì)劃”信息技術(shù)領(lǐng)域?qū)＜医M驗(yàn)收。專家組認(rèn)為，該芯片是中國(guó)大陸地區(qū)第一個(gè)采用90納米設(shè)計(jì)技術(shù)的處理器，最高主頻達(dá)到1.0 GHz，峰值運(yùn)算速度達(dá)到每秒40億次雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算，該項(xiàng)目的成功，性能達(dá)到中低檔“奔四”水平，“龍芯2號(hào)”增強(qiáng)型處理器的研發(fā)成功，標(biāo)志著我國(guó)掌握高性能處理器技術(shù)，又在信息領(lǐng)域邁進(jìn)了關(guān)鍵一步。

圖13-5　“龍芯1號(hào)”

圖13-6　“龍芯2號(hào)”

●我想打斷一下您，您說(shuō)到“龍芯2號(hào)”增強(qiáng)型是中國(guó)大陸地區(qū)第一個(gè)采用90納米設(shè)計(jì)技術(shù)的處理器，難道香港、臺(tái)灣或澳門地區(qū)也有能力生產(chǎn)CPU嗎？

〇確實(shí)，我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的威盛電子（VIA Technologies，Inc.簡(jiǎn)稱VIA）目前是全球第四大集成電路（IC）設(shè)計(jì)商、最大的芯片組供應(yīng)商，也是全球PC用CPU生產(chǎn)商之一。

●威盛電子真是太了不起了！我們的“龍芯”系列真希望能和威盛電子一樣能在芯片市場(chǎng)上站穩(wěn)腳跟！

〇好消息已經(jīng)傳來(lái)了。2010年4月23日，我國(guó)服務(wù)器完全自主化的征程邁上了新臺(tái)階。以“自主　創(chuàng)新　引領(lǐng)未來(lái)”為主題的曙光龍芯服務(wù)器發(fā)布會(huì)吸引了來(lái)自社會(huì)各界的全面關(guān)注，來(lái)自北京市的主要政府領(lǐng)導(dǎo)、中科院計(jì)算所領(lǐng)導(dǎo)、曙光公司、龍芯公司、北京計(jì)算中心以及合作伙伴等社會(huì)各界人士應(yīng)邀出席。曙光公司向到場(chǎng)的嘉賓以及社會(huì)各界展示了由中國(guó)全線自主創(chuàng)新的龍芯服務(wù)器產(chǎn)品，主要包括龍芯刀片服務(wù)器、龍芯高性能計(jì)算機(jī)等龍芯服務(wù)器產(chǎn)品。我國(guó)具有完全自主化的服務(wù)器產(chǎn)品——曙光龍芯刀片服務(wù)器。這標(biāo)志著我國(guó)服務(wù)器產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了全新的紀(jì)元：中國(guó)國(guó)產(chǎn)服務(wù)器全線自主化與國(guó)產(chǎn)化的目標(biāo)終獲實(shí)現(xiàn)！

其實(shí)，十多年來(lái)，龍芯已經(jīng)從當(dāng)初的科研成果，逐漸成長(zhǎng)為龍芯處理器產(chǎn)品，并衍生成現(xiàn)在的整個(gè)龍芯產(chǎn)業(yè)。市場(chǎng)上已經(jīng)有數(shù)十個(gè)型號(hào)的龍芯產(chǎn)品得到應(yīng)用，而2007年在江蘇實(shí)現(xiàn)了10萬(wàn)臺(tái)龍芯電腦的銷售成績(jī)（電腦下鄉(xiāng)），國(guó)家還有一個(gè)150萬(wàn)套左右的采購(gòu)計(jì)劃。此外，龍芯產(chǎn)品由于自主化優(yōu)勢(shì)，在網(wǎng)安、工控、消費(fèi)類電子領(lǐng)域的市場(chǎng)份額與日俱增。

●確實(shí)可喜，但我國(guó)的龍芯系列到底能走多遠(yuǎn)呢？畢竟與英特爾和AMD兩巨頭相比，我國(guó)的龍芯相對(duì)還是比較弱?。?/p>

〇你有疑問(wèn)也是正常的！畢竟英特爾和AMD兩大巨頭在CPU市場(chǎng)上摸爬滾打了近半個(gè)世紀(jì)，幾乎壟斷了通用CPU市場(chǎng)多年，我國(guó)的“龍芯”要與他們哥倆正面競(jìng)爭(zhēng)勝算很小。但這里有兩個(gè)概念要區(qū)分，通用芯片和嵌入式芯片。通用芯片，也就是常說(shuō)的PC芯片，在通用芯片領(lǐng)域，的確基本被英特爾和AMD兩大廠商壟斷，由于近年來(lái)全球經(jīng)濟(jì)衰退，PC的需求趨向于飽和，通用芯片的市場(chǎng)就受到了很大的影響。嵌入式芯片相對(duì)于通用芯片來(lái)說(shuō)是功能相對(duì)單一化的芯片。它幾乎出現(xiàn)在目前所有電器產(chǎn)品之中，小到一部手機(jī)，大到一架飛機(jī)，其中有幾塊到數(shù)十萬(wàn)塊芯片，可以說(shuō)現(xiàn)代社會(huì)的物質(zhì)基礎(chǔ)是建立在小小的嵌入式芯片之上的。隨著技術(shù)的進(jìn)步，新產(chǎn)品對(duì)嵌入式芯片數(shù)量的需求不斷增加，同時(shí)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)一枝獨(dú)秀，對(duì)嵌入式芯片的需求量也在增加。相對(duì)于PC芯片每年幾億的需求量而言，嵌入式芯片需求量已經(jīng)可以用天文數(shù)字形容了。這個(gè)市場(chǎng)其實(shí)正處于發(fā)展階段，目前還沒有哪個(gè)廠商處于絕對(duì)壟斷的地位。因此，我國(guó)的龍芯在研發(fā)兼顧通用芯片的同時(shí)，利用龍芯小于0.5瓦的低運(yùn)行功耗特點(diǎn)，進(jìn)入英特爾勢(shì)弱的嵌入式芯片應(yīng)用市場(chǎng)，以期廣泛應(yīng)用到手機(jī)等產(chǎn)品中。

我們從龍芯產(chǎn)品的定位，不難發(fā)現(xiàn)，“龍芯1號(hào)”的定位是應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，“龍芯2號(hào)”的定位是應(yīng)用于PC機(jī)，“龍芯3號(hào)”的定位是應(yīng)用于服務(wù)器。目前公布的“龍芯3號(hào)”就是“龍芯3A”，采用65 nm制造工藝，集成了4.25億個(gè)晶體管，原生四核，1 GHz主頻，雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算速度約為16 GFlops，功耗小于15瓦。這樣的性能，使“龍芯3A”架構(gòu)上不輸于任何主流的x86架構(gòu)處理器。

圖13-7　龍芯3號(hào)

圖13-8　曙光龍芯服務(wù)器

●通過(guò)對(duì)“龍芯”歷史的回顧，我們要對(duì)“龍芯”的未來(lái)進(jìn)行展望，這才是我們最想知道的。您說(shuō)呢？

〇當(dāng)然，只有“繼往”才能“開來(lái)”！據(jù)胡偉武博士在“龍芯3號(hào)”發(fā)布會(huì)上透露，其下一代產(chǎn)品“龍芯3B”已經(jīng)設(shè)計(jì)完成，同樣基于65納米工藝，內(nèi)核數(shù)達(dá)到了8個(gè)，計(jì)算性能達(dá)到128 GFlops，龍芯3B將于2010年6至7月份完成實(shí)物流片；未來(lái)的龍芯3C正在設(shè)計(jì)中，預(yù)計(jì)采用28納米制程工藝，集成16個(gè)處理器內(nèi)核，主頻也達(dá)到了1.5 GHz，計(jì)算性能預(yù)計(jì)達(dá)到384 GFlops，預(yù)計(jì)于2011年底左右推出。

●那“龍芯3號(hào)”推出來(lái)后，是不是“龍芯1號(hào)”、“龍芯2號(hào)”就該淘汰了？

〇當(dāng)然不是。“龍芯”是一個(gè)系列產(chǎn)品，正如我們前面談到過(guò)的1、2、3號(hào)的定位是不同的，所以他們會(huì)有后續(xù)的發(fā)展。目前“龍芯1號(hào)”系列也發(fā)展到第二代產(chǎn)品“龍芯1B”，針對(duì)手機(jī)、MP4、掌上電腦等市場(chǎng)?！褒埿?號(hào)”系列將推出“龍芯2H”64位，65納米，1 GHz，4 GFlops，1 MB L2，主要面向低檔電腦和嵌入式應(yīng)用。和國(guó)外主流x86廠商（英特爾和AMD）力推多核與高主頻的處理器相比，“龍芯2號(hào)”系列走這樣的路線十分明智，避開了與絕對(duì)優(yōu)勢(shì)“對(duì)手”的競(jìng)爭(zhēng)，轉(zhuǎn)而以整合性能、功耗、多媒體性為主，利用整合帶來(lái)的平臺(tái)低成本和低功耗，獲得用戶市場(chǎng)。

●那……我國(guó)除了“龍芯公司”外，還有沒有其他的芯片公司？

〇當(dāng)然有！單憑一家公司，是建立不起芯片產(chǎn)業(yè)鏈，“北大眾志”、大唐微電子“COMIP”、中星微電子“星光”、“C—CORE”等系列通用或嵌入式CPU在網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、信息家電、通信、信息安全等應(yīng)用方面取得良好進(jìn)展。人們欣喜地看到，“中國(guó)芯”正在實(shí)現(xiàn)群體突破。