中国又一突破?中国龙芯或远超你的想象,中国芯能独立自主


2021年7月,一则新闻震惊众多国人,作为中国打响反击西方CPU第一枪的龙芯却遭到仲裁,导致可能无法上市融资。

承载了中国人希望的龙芯,真的是毫无作为吗?是名不副实还是遭人算计?今天我们来一探究竟。

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龙芯的诞生和崛起

2001年,这个年份比较特殊,就在愚人节这天,美国给我们开了一个天大的“玩笑”。

美军派遣EP-3侦察机在我国海南岛附近抵近侦查时,我军派遣两架歼-8战机拦截。

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随后美侦察机故意改变航向和我军战机发生碰撞,导致王伟少校牺牲。

在此一个月后,中科院计算技术研究所重启集成电路的研究,其中最核心的项目就是CPU研发工作。

因为在此之前有我国有55架歼8战斗机,经过美国格鲁曼公司的电子设备改造,这意味着歼8已经被美国人摸透,甚至有可能留了后门。

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32岁的胡伟武得知CPU研发工作重启后满脸的兴奋,他对CPU项目充满热枕,从本科开始就对CPU产生了浓厚的兴趣

那这CPU到底是干嘛用的?究竟有多大意义?

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CPU也叫中央处理器,其功能就是解释计算机的指令和处理相关数据。

我们可以简单理解为CPU就是公司总裁,需要集中处理公司大大小小的事情,包括人事、财务、产品设计和销售等。

决定CPU上限的就是主频,这取决于CPU的晶体管数量,也就是硬件。

当然硬件好是一方面,一个大公司比小公司抗风险能力强,理论创造的价值会更高。

但最终决定创造价值高低的是公司的效率,大公司也可能臃肿不堪,效率极低。

小公司创造的价值也不一定就低。

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而和效率关系最大的就是一个公司的组织架构,如果部门、职务、工作划分清晰,部门配合流畅,工作效率自然就够提高。

而CPU的架构和公司架构有那么点类似,CPU的架构越合理高效,性能就越高。所以架构对于一个公司或者CPU都极为重要。

能看出工作效率的在公司叫工作量,在CPU叫指令。

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相同时间能完成更多工作量的公司,就是龙头企业,所以工作安排也是关系到公司效率的主要因素。

如果能将工作量流程化和固定化,工作效率自然就会大幅提高。

同样的,单位时间能处理更多指令的CPU必然性能更加优秀,但是指令也需要排序,一套合适的指令集也能提高CPU的综合性能。

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但在2001年,主流的CPU生产商都在西方。

而且CPU的架构也被西方主导,例如英特尔的X86架构、斯坦福大学开发的MIPS架构、以及英国ARM公司的ARM架构垄断了世界CPU架构。

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而国内在这个领域鲜有建树,所以胡伟武知道国内CPU研发工作组成立后,立马申请入组,并向自己的师兄,时任研究所负责人的唐志敏博士申请当组长。

但当时的胡伟武年龄不大,刚刚进入中科院计算技术研究所也不过一年时间。大家多少都有一些疑虑。

胡伟武急了,当着众人的面一字一句地喊出“一两年之内不把CPU弄出来,提头来见”。

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就这样,胡伟武成为了这个名为的“龙芯的课题组组长,兼任龙芯CPU首席科学家,龙芯计划英文代号“Godson”,意思就是“上帝之子”。

为了把这个“上帝之子”弄出来,课题组是日夜颠倒,努力奋进。胡伟武回忆曾经的过往时,眼睛也噙着泪水。

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胡伟武早上六点钟推开实验室的门时,课题组的部分同事手里抓着鼠标、怀里抱着键盘,四仰八叉地靠在椅子上流着口水的睡着了。

那时候整个团队只有十几个人,大部分都是刚毕业的学生。

胡伟武回忆起曾经那个场景,眼带泪珠却哽咽地笑着说:不忍心叫他们起来,但是考虑到进度,依旧把他们叫醒,催促他们快点干,像极了周扒皮。

课题组最忙的时候,很多人每天最多就睡3个多小时。

就是在这样的情况下,龙芯1号在2002年8月面世,并顺利入选大科技进展新闻。

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但是胡伟武并不满意,因为龙芯1号和上世纪90年代英特尔发布的80486芯片性能相当,

只装有600多万个晶体管,最高可执行200多条指令。

而且龙芯使用的MIPS架构,很难避开美国的专利。这也让龙芯的未来发展颇受掣肘,而且龙芯的研究太烧钱了。

龙芯自己的架构和商业化运行,就成了胡伟武不得不面对的问题。

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龙芯为什么要花大精力独立研发CPU架构

我们每一个国人都希望能用上自己国家生产的CPU和操作系统,但是这几项技术都已经被西方垄断。

大多数家庭用的电脑的CPU不是英特尔就是ARM、AMD、IBM的,操作系统不是微软的windows就是苹果的,都是西方企业的产品。

美国多个科技巨头公司,包括英特尔、微软、苹果、IBM、高通、思科等多家企业,在中国不仅赚了钱,还打包带走了不少信息。

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这些信息的安全性能否得到保障,那就仁者见仁智者见智了。

这几年美国频频爆出窃听事件,甚至斯诺登曝光的“棱镜门”事件,也让世界开了眼,原来这些科技巨头早就和美国CIA狼狈为奸了。

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这些巨头生产电脑或者电脑配件,然后会恬不知耻地留下后门,如果是国家的政府机构、科研企业、军工企业采用这些电脑,国家安全还能保证吗?

最好的例子就是伊朗,在2010年伊朗的核设施遭到境外黑客攻击,整个核设施的关键设备损坏,尤其是生产核浓缩铀的离心机全部瘫痪。

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早在20世纪末,中国因为军用芯片产能严重不足,就采购了部分英特尔80386和80486以及奔腾CPU。另外,我们采购的俄罗斯的苏-30MKK战斗机搭载的计算机,用的也是英特尔的CPU。

加上英特尔和美国军方关系极佳,早已不是什么秘密。如果中美爆发战争,那么这些CPU很有可能就是“地雷”。

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su-30mkk

军用芯片对于军队的信息化影响很大,而且在新的时代,信息作战将成为关系到战争成败的核心因素。如果依赖美国芯片,美国可以随时禁运芯片,卡住我们的脖子。

例如2015 年美国对我国超算下手,禁售英特尔“至强”CPU,导致“天河”超级计算中心的升级工作受到严重影响。

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所以刚刚进入21世纪时,国家就开始加大对军用芯片的开发和生产,这才有了龙芯。

为了满足我国军用芯片的需求,工程院李国杰院士在2002年主导了龙芯产业联盟的成立,计划吸引100家相关专业的企业和科研单位参与研发,并计划在2年内让龙芯产能突破百万。

2003年年底,龙芯2号问世,综合性能已经接近英特尔奔腾处理器的水平,随后龙芯就被选入了863计划当中,随后也被列入核高基项目。

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核高基项目,是国家专门针对关键设备的核心电子器件、高端通用芯片及配套的基础软件德等相关产品进行研发的项目。

“核高基”计划将从2006年开始,并持续至2020年,整个项目的投资超过1000亿元。

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2017年“核高基”成果发布会上,就有专家表示“核高基”项目让我国关键芯片技术和国外先进水平的差距从15年以上缩短至5年。

但是在这期间,胡伟武带领的团队却遭到了不少的非议。因为通用芯片已经被西方垄断,我们做了也没市场,军用需求毕竟还是少数。

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而且龙芯只是中科院计算机所的一个课题组,经费也少得可怜。我国兆芯刚成立就获得了12亿的补贴,累计获得了70亿的资助。

而龙芯2010年之前得到的经费只有7亿,2006年整个团队也不过100多人,相当比例是胡伟武带出来的博士生,没有人相信龙芯能做出非常大的成绩。

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同时龙芯使用MIPS的架构,在专利上发生了纠纷,众多网友义愤填膺的指责龙芯的血统问题,甚至质疑龙芯和汉芯是一丘之貉。

汉芯事件,是指前上海交通大学前微电子学院院长陈进,采购国外芯片冒充自主研发,骗取了上亿元的科研基金,该事情在2006年被曝光。

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当时不少国人搞不清龙芯和汉芯的区别,网上看到龙芯直接喷,这也让龙芯决定一定要自研架构。

在“汉芯事件”两年后,龙芯3号成功研制,是我国首个采用4核的CPU。整个龙芯3号搭载的晶体管数量达到4.25亿,超过龙芯1号整整六十倍。

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在误解当中胡伟武依旧带着团队前进,并放弃了院士推荐名额,在2010年建立了龙芯中科技术有限公司。

在资本的注入下,龙芯的发展速度越来越快,先后推出了数十款产品,涵盖军用芯片、宇航级芯片民用芯片等多个领域。

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已经被广泛应用于我国的重要科研项目,包括我国的“复兴”号动车组、北斗、神舟、核工业、以及我国的各种军用雷达和飞机。

而且在商业领域的收入比重也在增加,终于在2014年实现了收支平衡,并有了数百家合作伙伴。

龙芯中科还在资金和人力都匮乏的情况下,开发了自己的LoongArch的架构。

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但是国内大部分企业已经集齐了X86、Power、ARM、MIPS、RISC-V等多种架构。

尤其是华为、展讯等数百家大企业都采用ARM架构建立了软件生态,这时龙芯的LoongArch该何去何从呢?

龙芯等中国CPU厂家该如何突破

随着中美关系不断恶化,尤其是美国英伟达强势收购了ARM,主流的芯片架构和开发软件都在美国手中。

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英伟达收购ARM

科技战爆发以后,华为等多家中资企业已经无法使用西方的软件和产品,这给龙芯和申威等多家中企带来了机会。

华为拥有ARM8的永久授权,虽然ARM以后不提供服务类,但以后可以自己开发。

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不过其他大多数企业就没这么好的事儿了,甚至很多企业都不具备自主开发的能力。

这种情况下,申威的SW64 指令集,龙芯的LoongArch指令集也成了一种选择。

目前LoongArch已经广泛在政企和军工单位使用了。随着技术迭代升级,LoongArch指令集让CPU的功耗不断下降,性能逐渐提升。

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加上龙芯对LoongArch架构做了大量的优化,甚至可以兼容MIPS、ARM及x86的指令集。

这样就更加方便软件的编译、优化和开发。而且龙芯是二进制翻译,兼容度更高。

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之前很多企业都是使用x86和ARM架构上开发的软件,贸然替换确实会造成重大损失。

所以龙芯对于x86和ARM常用的指令集都能实现兼容,可以很好地应对过渡问题。

而且龙芯中科还积极推动LoongArch的软件生态,目前正在推动开源软件的上游公司,支持LoongArch架构,参与自主生态建设,多开发软件。

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目前龙芯已经和众多企业达成合作,例如WPS、永中Office、亿图图示、中望CAD等都有龙芯版本。

龙芯除了在办公软件和部分影音娱乐软件做推动外,还在专业应用和游戏软件发力。鼓励中国企业开发类似PhotoShop等专业软件。

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为了吸引的用户,龙芯还在游戏和游戏平台方面进行推广和尝试,因为龙芯LoongArch用的多才会越来越完善。

从这也能看得出来,胡伟武对龙芯这个“上帝之子”,付出了二十年的努力没有白费。

如今龙芯通过自主创新研发出龙芯3A5000和3c5000L两款CPU。

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两款CPU的测试性能已经和国外主流的4核4线程CPU差距已经不大,外界评价龙芯的CPU已经接近英特尔的水平。

除了CPU和LoongArch架构以外,龙芯开发的系统已经和windowxp接近,但不能忽视的一个现实问题是,龙芯20年的研发费用比不上英特尔一个月的研发费用。

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所以说龙芯中科是有情怀的企业,这里我必须点个赞。

如今龙芯为了做大做强计划,计划在科创板发行新股,占总股份的10%。

很多企业和个人都想支持龙芯发展,都计划购买龙芯中科的股份。

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但却有一家企业例外,它叫芯联芯。

在2019年芯联芯就取得了MIPS架构在中国的独家经营权。

今年6月3号芯联芯公司在官方发布,认为众多自媒体平台刊登的文章虚假描述了龙芯彻底抛弃了MIPS架构的文章,让芯联芯公司合法权益受损,所以芯联芯公司申请仲裁阻止龙芯上市。

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因为之前龙芯使用的是MIPS的架构。

这意味着龙芯需要给芯联芯交专利费。虽然现实情况是,龙芯已经弃它而去,并且很多专家都认为,目前MIPS的指令集已经不符合时代需求。

可以说,这对于努力了20年的龙芯来说,不过是个小小的挑战而已。未来,龙芯必将爆发出更大的潜能,在CPU领域开创出属于中国的天空!

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页面更新:2024-03-01

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