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科工力量:龙芯二十年磨一剑,冲击科创板

来源:观察者网

2021-07-08 08:19

科工力量

科工力量作者

提供对中国高新技术企业和产品的专业点评

【文/科工力量专栏作者 铁流】

最近,媒体披露龙芯即将在科创板登陆,如果龙芯能够顺利IPO,将成为国产高性能CPU第一股。从计算所一个CPU项目课题组成长到一家可以冲击科创板的商业公司,龙芯用了20多年时间,其过程可谓是艰辛曲折、饱尝冷暖。目前,科创板鱼龙混杂,不少公司打着芯片的旗号上市玩擦边球炒股价,真正有深厚技术底蕴从事芯片及相关行业的企业并不多见,希望龙芯登陆能够成为一个信号——将来会有更多“硬核”芯片公司登陆科创板。

铁流由衷希望科创板上少一些“水货”公司,多一些“硬核”公司,希望国内从事CPU、GPU、DSP、FPGA等芯片,以及半导体设备和原材料研发的资深厂商能够登陆科创板。

艰难困苦中茁壮成长

龙芯课题组成立于2001年,在课题组成立之初,龙芯只有十来个人和一间不到几十平方米的实验室。在人员方面,中科院计算所唐志敏研究员、胡伟武研究员,和客座研究员张志敏等几人带着研究生在做,曾在上世纪参与“两弹一星”的老研究院员黄令仪听说计算机所要设计CPU,主动带着几个学生加入课题组。

龙芯课题组从成立之初就有有很强的学术研究性质,大家边做边学边研究,积累经验,磨砺技术,培养人才带队伍。由于在资金和人力上都非常匮乏,想要把CPU做出来,那就只能拿命去拼。龙芯课题组成员每周工作六天,每天加班到凌晨,以办公室为家。不少技术骨干全年无休,甚至连春节都是守在单位做CPU。以胡伟武为例,由于常年加班加点,以至于女儿说:“你就知道做你的破CPU,不要我们了”。

随着龙芯1号芯片的成功,龙芯也获得了越来越多的国家资金支持,龙芯进入“小步快走”阶段,相继研发了龙芯2B、龙芯2C、龙芯2E、龙芯2F等数款芯片,其中,龙芯2E在IPC方面达到了同时期美国Intel公司CPU 50%的水平,虽然和美国的CPU依然有差距,但已经能够满足很多应用场景了。龙芯2F则是龙芯第一款商业芯片,销量达数十万片。在龙芯2E和龙芯2F相继取得成功之后,龙芯课题组启动了龙芯3号的研发。

正当龙芯欣欣向荣之际,爆发了大家耳熟能详的“汉芯”事件,网上更是谣传“汉芯龙芯,芯芯造假”,这一方面使国家严格审核芯片项目投资和资金补助,使国家资金迟迟无法到位,另一方面使社会上的客户对龙芯充满怀疑,客户总是带着有色眼镜看待龙芯,这使龙芯市场推广遭遇巨大阻力。

在这种情况下,时任计算所所长的李国杰院士给龙芯设立一个上不封顶的项目,由计算所的经费来支持龙芯的研发。在龙芯3号成功流片时,已经欠了所里几千万元。依靠国家政策扶持,计算所的鼎力支持和龙芯团队的“拼命三郎”精神,龙芯先后开发了3代CPU内核,十多款CPU,积累了CPU设计经验,并且磨练出了一只能打恶战,打硬战的队伍。

政策转向逼迫龙芯在市场中求生存

2010年前后,龙芯开启了由学术团队向商业公司转型的历程。龙芯课题组过去一直是研究团队,低估了CPU商品化、产业化的难度,导致起初的产业化道路并不顺利。

屋漏偏逢连夜雨,由于以龙芯、申威、飞腾为代表的本土CPU研发团队在“十一五”期间表现不佳,特别是在产业化方面没有达到预期要求,国内一些人借此鼓吹自主研发没有前途,必须走技术引进道路。

同时,以IBM、ARM、高通、VIA、AMD、英特尔为代表的境外CPU公司一改过去严密技术封锁的策略,转而抛出橄榄枝,到中国大陆开始合资公司,或开展技术合作扶持代理人,原本苗正根红的飞腾则投奔了ARM阵营,宏芯、华芯通、兆芯、澜起、华为等一批公司通过引进海外技术开发CPU,并标榜“自主可控”冲击党政国企采购。

虽然境外科技公司转让的都是在国际市场上缺乏竞争力的二流技术,而且境外公司基于“教会徒弟饿死师傅”的心理,技术转让或多或少都有一定保留,但经过精心包装之后,具有非常强的迷惑性,比如从ARM购买技术授权的方式。

这些年,铁流一直在抨击各路马甲CPU,坚定不移地支持自主技术,但依然遭遇各路牛鬼蛇神的攻击。十年前的舆论环境比现在更加恶劣,加上国内有一批专家学者和产业界大佬对于中国做自主CPU一直持否定态度,这些因素共同导致国家政策从支持自主研发,变成了扶持技术引进CPU。

政策的180度转向使龙芯告别了过去国家扶持的日子,必须完全依靠自己的能力到市场上求生存。针对办企业和做研究不一样的问题,龙芯的解决之策是要求绝大多数技术骨干都从计算所辞职,像张戈18岁获得学士学位,23岁获得博士学位,25岁就已经是副高职称,是学术上很有前途的苗子,毅然从计算所辞职。因为大家都意识到必须呕心沥血,破釜沉舟做芯片。

在最艰难的日子里,龙芯技术骨干没有选择散伙,而是选择把自己的家当投入到公司中去,从龙芯招股书中可以看出,一大批龙芯技术骨干拿出了几十万至上百万的资金投入到公司中。正是依靠这种破釜沉舟、砸锅卖铁研发CPU的决心和魄力,龙芯走出了低谷。2015年,龙芯营收突破1亿,基本摆脱输血,实现自收自支,自负盈亏。

对于这段艰难困苦的日子,铁流在“2015中国计算机大会”远程采访胡伟武老师时,他表示,“其实这也不是坏事,逼着龙芯只能在市场中谋生存、谋发展,逼着龙芯去服务客户,走市场化道路,而不是去服务领导、伺候领导,这其实也是件好事。就像60年代苏联撤走专家,逼着中国人凭借自己的力量就把两弹一星搞出来了。”

坚持核心技术自主研发 厚积薄发稳步发展

就CPU设计而言,要实现自主可控必须是基于自主指令,自主完成CPU设计。自主指令指的是CPU必须基于自主指令集,如果是基于X86、ARM设计CPU,等于是在洋人的地基上建房子,一旦遭遇风吹草动,就有可能房倒屋塌,这方面最典型的例子就是被英特尔专利大棒暴击的VIA。CPU自主设计指的是自主完成前端设计和后端设计,前端设计不能是从外商购买授权,后端设计也不能外包给境外厂商,必须全部本土企业自己完成。

自“十二五”开始,国内一大批技术引进CPU公司大肆从ARM、高通、IBM、英特尔、AMD、VIA购买技术授权,采用外商的IP核设计CPU/SoC;一些厂商还将后端设计外包给世芯等境外公司,然后把这种CPU包装为自研CPU冲击党政国企采购;在软件生态上则完全依附于X86、ARM的成熟生态……这等于是给英特尔、ARM等外商当“皇协军”,这种现象给本土CPU产业发展和技术进步带来很大混乱。

相比于技术引进CPU公司在技术上高度依赖外商,龙芯则研发了自主指令集LoongArch。龙芯已经委托了国内知名知识产权评估机构,将LoongArch与国际上主要指令系统有关资料和上万件专利进行了深入对比分析。2021年6月3日,龙芯公布了LoongArch的基础架构,有兴趣的网友可以从龙芯官网下载,自行比对LoongArch的基础架构与现有其他指令集的差别。

在CPU前端设计和后端设计方面,龙芯都实现了高度自主化,做到了核心IP自主掌握。特别是在CPU IPC方面,龙芯通过优化设计,使2020年的龙芯3A5000的IPC相对于2012年龙芯1000 增长了3倍。龙芯3A5000的SPEC06测试定点26分(base @2.5Ghz)。在采用12/14nm工艺的条件下,单核性能已经达到甚至超过技术引进的7nm ARM处理器水平,成为单核性能最强的国产CPU。

结语

中国CPU已经形成了泾渭分明的两条发展道路,一条是引进X86、ARM、Power等CPU的技术引进道路,其代表为飞腾、兆芯、澜起、华为、宏芯、华芯通等。一条是以龙芯和申威为代表的自主研发道路。由于技术引进可以买到国外二流水平的CPU技术,且可以由X86、ARM成熟生态做支撑,因而在过去几年里受到专家和大公司热捧,相比之下,龙芯、申威这种自主技术路线的公司反而被嘲讽蚍蜉撼大树,不自量力。

在交流中铁流发现,即便是名校博士,有些业内人士在格局和眼光上也存在不足,只看到X86、ARM生态好、性能好,自主CPU性能和生态均存在不足,因而认为另起炉灶没生态,自主技术路线前途未卜,因此成为技术引进路线的坚定支持者。

对此,铁流曾反驳,一些业内人士只看到了自主CPU和X86、ARM的差距,但看不到国际政治风云变幻,无视西方国家对我国的打压和仇视,看不到中国崛起的历史必然性,甚至主观上不相信中国能在高科技方面超越美国,因此在思想上成为侏儒,丧失斗志,信奉“融入国际主流”,主张“跟着ARM身后吃土”,在这种指导思想下,投入再多的人力物力财力,最终也只能是南辕北辙做无用功,融入国际主流所建立的海市蜃楼面对制裁转瞬化为泡影。

相比之下,龙芯则选择了一条更为踏实,更为艰难的道路,相对于那些“跟着洋人身后吃土”的技术引进CPU公司,龙芯的长远目标则是奔着“让洋人去吃土”去的,一旦龙芯做起来则直接和英特尔、ARM等国外寡头竞争,这是最为艰难的,然而一旦成功,对国家和人民的贡献是最大的。

近年来,龙芯营收稳步增长,在研发投入上,仅2020年就投入了2亿元,比前两年高出了近三倍。2亿元的研发投入对于BAT这样的大公司而言可能是九牛一毛,但对于龙芯这样一家营收为10亿多元的小公司而言,确实是下了血本。目前,龙芯的研发项目早已不局限于CPU,研发GPU,开发Loongnix和LoongOS,打造龙芯生态都需要大笔资金投入。也许正是如此高额的研发投入,使习惯于坐冷板凳,二十年磨一剑的龙芯有了IPO的念头。铁流由衷希望,独立自主另起炉灶有希望“让洋人去吃土”的企业能够做大做强。

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责任编辑:一鸣
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