进击的中国芯

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  2015年7月25日,两颗新一代北斗导航卫星在西昌发射。值得注意的是,这两颗卫星全部使用国产宇航CPU芯片,这是中国实用卫星首次全部使用国产芯片。
  这一焦点事件,也带出了国产CPU的进击热潮:2015年上半年,三款中国芯相继亮相。
  3月26日,天津飞腾信息技术有限公司(以下简称“飞腾”)推出了新的飞腾FT-1500A系列CPU处理器。
  6月12日,苏州中晟宏芯信息科技有限公司(以下简称“中晟宏芯”)发布国产首款基于IBM POWER架构芯片CP1。
  6月24日,龙芯中科技术有限公司(以下简称“龙芯”)研制长达4年的龙芯3B2000亮相。
  作为硬件领域最核心也最复杂的芯片行业,半年内涌现三款国产芯片,并不常见,其背后隐藏着创新方式和商业模式的转变。
  以中晟宏芯为例,这家成立于2013年底的公司,短时间内研发出了一款高性能CPU,怎么做到的?简单来说,是中晟宏芯与OpenPOWER基金会的合作奏效:IBM将自己的POWER芯片架构、相关知识产权以及芯片设计工具全部授权给OpenPOWER基金会,中晟宏芯成为了其成员,获得相关权益,并可在此基础上继续研发创新,乃至申请新的专利技术。
  这种深入合作并非孤例。
  上海兆芯集成电路有限公司于2014年推出的兆芯处理器,是基于英特尔的X86指令集; 飞腾FT-1500A系列处理器,是基于ARM指令集。
  一时间,与国际知名CPU公司展开合作成为一种新模式。
  然而,无论模式怎么变,国产芯片企业瞄准的,都是建立中国自己的完整产业生态体系。
  新芯来袭
  国产芯片的发轫,始于14年前的龙芯。
  2001年,胡伟武和中国科学院计算机研究所的同事们从零做起,要啃下最难的一块骨头——CPU芯片,做自己的“中国芯”。
  其后,一系列靠自主研发的国产芯片涌现。国家高性能集成电路(上海)设计中心自主研发“申威”CPU;国防科技大学计算机学院开发“银河飞腾”系列CPU;而龙芯也走向产业化,于2010年成立龙芯中科技术有限公司(以下简称龙芯)。
  这批最初的中国芯,往往得到“勇气可嘉、性能存疑”的评价。
  龙芯总裁胡伟武向《瞭望东方周刊》坦承:“我们的CPU在相同主频下用SPEC CPU 2006等测试的‘裸性能’与国际主流差3~5倍,系统实测性能有数量级差异。”
  随着科技不断发展,硬件和应用更新迭代加快,对国产芯片的性能提出了更高要求。如何快速适应这种要求成为关键。想要快,站在巨人的肩膀上不失为一种可行的策略,于是,国内芯片企业开始纷纷与国际芯片厂商合作,研发拥有自主知识产权、高性能的国产芯片。
  以中晟宏芯于2015年6月10日发布的基于IBM POWER技术的CP1来说,有业内人士指出,使用该芯片的服务器性能,比市场占有率最高的X86架构服务器性能高20倍,性能功耗比提高80倍。
  “我们获得了IBM POWER 8芯片的全套设计技术,在承接IBM POWER芯片的源代码、设计工具、基本架构、指令集、设计方法的基础上,自主定制了内存管理系统,并研发出新的安全模块。”中晟宏芯总经理赵颖在发布会上说。
  IBM中国科技合作部业务拓展总监梁建球则向本刊透露,像这种使中晟宏芯“有权且可知”的合作,“IBM在全球范围内的合作对象也不超过3家。”
  但中晟宏芯也清楚地知道,借助于与先进技术的合作,最终是要形成具有自主知识产权的产品,即“引进、吸收消化、再创新”。
  “我们预计在5年内推出3颗芯片, CP1承接POWER芯片技术,CP2面向中低端市场,CP3实现完全自主设计。”赵颖透露。
  “那么多境外的CPU企业愿意跟中国成立合资企业,或者开放他们最新设计的源代码,就说明我们的自主CPU已经起来了。”胡伟武说。尽管坚持自主创新,但他并不反对这种合作模式。
  毕竟,不管是经典中国芯,还是新兴中国芯,都肩负着实现国产芯片自主可控的国家使命。
2015年6月10日, 第一款基于国产CP1 芯片的服务器RedPower亮相

  国家使命
  2015年4月,美国以违反“美国国家安全利益”为由,禁止英特尔和英伟达向中国4家国家超级计算机中心出售顶级芯片“至强”(XEON)。
  “有些政府用车不是国产品牌,后来有人查明,这车可窃听,可定位,可控制你的油门和刹车,让你车毁人亡也有可能。”胡伟武告诉本刊记者。
  这两个案例,都反映了国家信息安全面临的威胁,而研制出中国自主可控的芯片尤为重要。
  中国软件行业协会理事长赵小凡告诉《瞭望东方周刊》,国产的操作系统及CPU,一是重要的,二是必要的,三是紧迫的,这在业内已是共识。
  他同时也观察到,中国芯的发展较为缓慢,除了芯片研发的复杂性、艰巨性之外,也与其长期被忽视有关。
  “有机遇了,从上到下,一哄而上。但是干一段,遇到天花板,人才、资金、机制都有困难,又一哄而下。大家还是准备不足。”赵小凡说。
  在这样的背景下,来自政府的支持和推动对中国芯的持续发展就显得尤为关键。胡伟武也向本刊记者坦言:“以前是政府行为居多,市场行为较少。”   这直接决定了此前中国芯的主要客户,是对自主可控的信息安全有高要求的党政军体系。赵颖透露,中晟宏芯的CP1主要面向党政军系统。实际上,这家公司的成立以及与IBM达成合作协议,也是在信息安全的大前提下,由工信部、江苏省经信委等相关政府部门推动促成。
  然而,党政军系统并不是国产CPU企业的终极目标,中国芯要谋求发展,要接受更广泛的市场和行业的考验。
  “龙芯打价格战,打服务战,还卖到了津巴布韦。”胡伟武告诉本刊记者,目前龙芯已实现盈亏平衡,2013年龙芯芯片销售量仅1.8万片,到2014年销售高达35万片。
  他认为,自主CPU在体制内的发展再有三四年,完全有能力到开放市场竞争。中国人迟早有一天会像卖鞋一样,把CPU卖给外国人。
  联盟的力量
  想把CPU卖给外国人,就意味着进入开放市场进行自由竞争。为抢占更大市场,中国芯的共同做法是,借助联盟的力量,盘活整个产业生态体系。
  神州数码信息服务股份有限公司(以下简称“神州数码”)副总裁厉军告诉本刊记者,各家产品各自替代国外产品都可行,但组装在一起去替代国外的一个完整系统,就不太行了。
  “因此我们组建了龙安联盟,以应用为驱动,按市场规律办事。”厉军告诉本刊记者,2014年5月成立的龙安联盟,目的就是推进国家信息安全,成员包括龙芯、神州数码、曙光、神舟通用等公司,构成了一个完整的生态体系。
  这对于中国芯而言,也是一次难得的机会。“这个联盟最吸引我的,是关键环节的排他性。每个领域只跟一家公司合作。”胡伟武解释说。
  龙芯得到的回报,就是联盟专门为龙芯设计了一款“龙安联盟自主可控一体机解决方案”(以下简称“一体机”)。
  而以中晟宏芯为代表的新兴中国芯,走的也是这样一个路子。不过它加入的是一个更大规模的联盟:IBM于2013年领头组建的OpenPOWER联盟。该联盟初始成员包括谷歌、英伟达、泰安等业界知名巨头,后成立OpenPOWER基金会进行运营,目前在全球范围内已有140多个成员,其中中国成员超过20个。
  英伟达全球副总裁潘迪(Ashok Pandey)在接受《瞭望东方周刊》专访时表示,OpenPOWER是一个“开放的联盟”。在这里,IBM开放POWER软硬件开发相关技术和代码,同时向其他制造商授权POWER知识产权许可,其他业界巨头也在其中分享和交流最新技术。
  “美国人有句话,叫‘不要再去发明轮子’,有先进技术的公司拿技术出来共享,不断交流,不断碰撞和创新,共同做出更大的发明出来,这是OpenPOWER的精神。”潘迪说。
  而另一方面,对行业巨头而言,这也是极佳的推广机会。潘迪坦言,英伟达推出的高速互联技术NVLink,就通过联盟更好地走入了中国市场。而对IBM来说,这也是一次推广旗下POWER架构的尝试。
  “只有整个POWER的生态体系建立起来了,包括芯片、加速器、软件设计等产业链上更多的企业加入进来,POWER架构才能在市场上有所收获。”梁建球说。
  国产体系的出路
  联盟所谋求的产业协同效应已经显现。
  在CP1发布当天,无锡中太服务器有限公司(以下简称“无锡中太”)也发布了全球第一款基于CP1处理器的完全国产的RedPOWER双路服务器。
  “很多人以为给了全部源代码就好做,但其实我们在资源和技术对接方面,面临很大困难。”无锡中太董事长王雪松对《瞭望东方周刊》说。
  他举例称,芯片有几万个针脚,要与这款全新的CPU对接,耗时耗力。“即便有完整的资料辅助,但芯片设计者惯用的操作是不会体现在资料上的,并且在时序上谁先谁后,都需要很长时间的调试。”
  “我们的产品拿出去,客户第一个问题就是,有成功的案例吗?市场对于一个新产品的接受程度并不高。即便我们卖的就是国产这一自主可控的特性,但对政府而言,仍很看重产品的规模和认证等,不愿冒尝试新东西的风险,我们也头疼。”王雪松说。
  相对而言,龙芯的压力小很多,它与以神州数码、曙光等业界巨头为首的龙安联盟的合作更为紧密。
  曙光信息产业服务有限公司副总裁邵宗有向本刊透露,联盟将推出一款一体机,统一品牌、统一价格体系、统一出货质量认证保证以及统一售后服务响应支持。
  “自主可控,只搞服务器肯定是不够的,更重要的还要有存储,要有交换机,要搞防火墙,我们必须建一套以龙芯为基础的完整的系统。”邵宗有说。
  目前,曙光已推出了基于龙芯CPU的龙芯家族系列产品,包括龙芯桌面计算机、龙芯机架式服务器、龙芯防火墙、龙芯负载均衡、龙芯堡垒主机等,这些系统产品都是拥有自主知识产权、完全自主可控的产品。
  胡伟武并不为这些产品的出路担心:“建立自主可控的技术平台,要软件、硬件结合,两条腿走路。只要自主软件在固定应用市场站住脚跟,整个市场占有率超过5%,就能吸引大量的软件和应用主动加入自主软硬件生态系统,在开放市场中形成自主的生态。”
  (本刊实习生张璐对本文亦有贡献)
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