歷時(shí)十八年，從研發(fā)龍芯一號(hào)到三號(hào)，從產(chǎn)品到產(chǎn)業(yè)化，一路披荊斬棘
把“不可能”變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的龍芯團(tuán)隊(duì)
近期在第二屆數(shù)字中國(guó)建設(shè)峰會(huì)上展出的國(guó)產(chǎn)芯片龍芯3號(hào)。
人民視覺(jué)
芯片是信息產(chǎn)業(yè)的靈魂，通用CPU（中央處理器）可以說(shuō)是芯片中的“珠峰”。自主研發(fā)CPU，難度很大。
在這個(gè)故事的起點(diǎn)，2001年8月的一個(gè)清晨，當(dāng)龍芯第一代產(chǎn)品龍芯1號(hào)成功啟動(dòng)操作系統(tǒng)時(shí)，龍芯CPU首席科學(xué)家胡偉武和團(tuán)隊(duì)在中科院計(jì)算所實(shí)驗(yàn)室大聲歡呼。
一年后，2002年8月，我國(guó)首款通用CPU龍芯1號(hào)流片（檢驗(yàn)測(cè)試芯片是否符合設(shè)計(jì)性能和功能的過(guò)程）成功，終結(jié)了中國(guó)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)“無(wú)芯”的歷史。
2016年10月，龍芯第三代處理器3A3000研制成功后，胡偉武給自己放了一天假。在嘗盡了自主研發(fā)芯片的艱辛以后，面對(duì)來(lái)之不易的成果，胡偉武卻顯得很平靜。
如今，最初的激情和豪邁逐漸消退，但胡偉武愈發(fā)感到，龍芯距離掌握信息產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)更近了。
“不掌握核心技術(shù)，就成了賣(mài)盒子，打開(kāi)里面都一樣”
胡偉武把3A3000看得極重，認(rèn)為它是我國(guó)自主研制CPU的里程碑，代表我國(guó)自主研發(fā)的芯片跨過(guò)了國(guó)際通用處理器的第一道門(mén)檻。
自主研制芯片，胡偉武設(shè)想過(guò)種種困難，然而道路之曲折、過(guò)程之艱難，仍然大大超出他的預(yù)料。
2002年，龍芯1號(hào)誕生，可就在流片截止日期的前幾天，測(cè)試組發(fā)現(xiàn)處理器的1萬(wàn)多個(gè)觸發(fā)器的掃描鏈無(wú)法正常工作。如果不能及時(shí)修復(fù)，只能放棄流片。這意味著此前的努力可能白費(fèi)。
別無(wú)選擇，團(tuán)隊(duì)決定手工修改版圖，連續(xù)工作了兩天兩夜，才把觸發(fā)器的掃描鏈連上。
設(shè)計(jì)第二代產(chǎn)品龍芯2號(hào)時(shí)，一個(gè)電源的規(guī)劃問(wèn)題成為困擾科研人員的一塊心病，團(tuán)隊(duì)熬夜做物理設(shè)計(jì)。“那時(shí)我們一點(diǎn)吃飯的胃口都沒(méi)有，只在晚上胡亂吃幾口。直到布完線(xiàn)、解決完問(wèn)題后，我和兩位團(tuán)隊(duì)成員到一家粥鋪吃晚飯，才覺(jué)得餓壞了，那頓飯竟然吃空了17個(gè)盤(pán)子，撐得腰都彎不下來(lái)。”胡偉武說(shuō)。
龍芯3號(hào)的研制過(guò)程更是一波三折。按設(shè)計(jì)，龍芯3B型號(hào)芯片的一些性能可以達(dá)到世界領(lǐng)先水平，但2010年11月測(cè)試時(shí)，竟然連操作系統(tǒng)都啟動(dòng)不了。原來(lái)，芯片可測(cè)性設(shè)計(jì)部分有邏輯錯(cuò)誤，同樣問(wèn)題也在同期其他芯片出現(xiàn)。這一失誤，給龍芯帶來(lái)重大打擊。
科研團(tuán)隊(duì)重新梳理流程，一再改版，調(diào)試順利了，又出現(xiàn)壓力測(cè)試下死機(jī)現(xiàn)象，之后又是死鎖問(wèn)題。經(jīng)過(guò)一年多反復(fù)修改，芯片才達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
胡偉武說(shuō)，龍芯的研制過(guò)程如此坎坷，除了研發(fā)流程需要完善外，根本原因在于團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持自己開(kāi)發(fā)核心模塊，挑戰(zhàn)的是難中之難的問(wèn)題。
“這些問(wèn)題，如果是‘攢’芯片，一般不會(huì)碰到，與他人合作更不會(huì)遇到，我們這樣做，是因?yàn)橛脛e人的東西時(shí)吃過(guò)虧。”胡偉武說(shuō)，“我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)企業(yè)成千上萬(wàn)，不掌握核心技術(shù)，就成了賣(mài)盒子，打開(kāi)里面都一樣。”
歷經(jīng)三輪的迭代試錯(cuò)，龍芯不斷進(jìn)化。目前，基于28納米工藝，龍芯3號(hào)新一代產(chǎn)品3A4000的研制工作已經(jīng)展開(kāi)，預(yù)計(jì)比上一代產(chǎn)品性能提高一倍，有望達(dá)到國(guó)際主流中高端芯片水平。
“CPU必須讓人用起來(lái)，否則獲再多的獎(jiǎng)也沒(méi)用”
龍芯18年研制，主要分為兩個(gè)階段。2001年—2010年，中科院計(jì)算所課題組所做的努力是技術(shù)積累階段；2010年，成立龍芯中科技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)龍芯中科），從研發(fā)走向產(chǎn)業(yè)化。胡偉武的身份轉(zhuǎn)變?yōu)辇埿局锌瓶偛谩?/div>
“CPU必須讓人用起來(lái)，否則獲再多的獎(jiǎng)，拿再多的榮譽(yù)也沒(méi)用。”胡偉武說(shuō)。
可組織上轉(zhuǎn)型容易，思想上轉(zhuǎn)型卻很艱難。龍芯研發(fā)為此就栽了跟頭。
2009年研制的3A1000是我國(guó)首個(gè)四核CPU芯片。龍芯團(tuán)隊(duì)由此掌握了多核CPU研發(fā)的一系列關(guān)鍵技術(shù)，按理說(shuō)下一款產(chǎn)品應(yīng)該致力于優(yōu)化產(chǎn)品性能。然而，當(dāng)時(shí)團(tuán)隊(duì)還偏重于追隨國(guó)際學(xué)術(shù)界熱點(diǎn)，過(guò)度追求多核以及浮點(diǎn)峰值性能的單一指標(biāo)，忽視了芯片的通用處理能力。
談及彼時(shí)情形，胡偉武反思，龍芯中科定方向時(shí)就出現(xiàn)了巨大偏差。龍芯雖然在學(xué)術(shù)上取得了成功，應(yīng)用上卻與主流產(chǎn)品差距越拉越大。
從課題組轉(zhuǎn)型為公司的頭三年，龍芯中科差點(diǎn)連工資都發(fā)不出。
痛定思痛。2013年5月，龍芯中科結(jié)合市場(chǎng)需求，及時(shí)調(diào)整芯片研發(fā)路線(xiàn)：龍芯3號(hào)系列多核CPU不追求核的個(gè)數(shù)，而是大幅度提高單核性能；龍芯2號(hào)系列芯片不再追求“大而全”，而是根據(jù)用戶(hù)需求定義芯片；龍芯1號(hào)系列結(jié)合航空航天、石油等行業(yè)特點(diǎn)研制專(zhuān)用芯片，快速打開(kāi)市場(chǎng)。
種瓜得瓜，種豆得豆。2014年龍芯中科銷(xiāo)售收入同比增長(zhǎng)51%，2015年又增長(zhǎng)57%，為企業(yè)持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。瞄準(zhǔn)存儲(chǔ)安全需求，前不久，龍芯中科與合作伙伴發(fā)布了首款全國(guó)產(chǎn)固態(tài)硬盤(pán)控制芯片系列產(chǎn)品，有望打破國(guó)外企業(yè)壟斷，進(jìn)入這個(gè)千億級(jí)美元的存儲(chǔ)市場(chǎng)。
而今，龍芯中科通過(guò)市場(chǎng)養(yǎng)活自己、支撐研發(fā)。“CPU在產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐中演進(jìn)發(fā)展，這是我們的教訓(xùn)，也是我們寶貴的財(cái)富。”胡偉武說(shuō)。
“在別人都不信的情況下，做給他看”
2001年，龍芯團(tuán)隊(duì)開(kāi)始做CPU時(shí)，一些國(guó)外企業(yè)不相信中國(guó)人能做出來(lái)。面對(duì)質(zhì)疑，胡偉武常說(shuō)的一句話(huà)是：“在別人都不信的情況下，做給他看。”
10多年后，龍芯的進(jìn)步贏得了業(yè)界尊重。國(guó)際著名半導(dǎo)體廠(chǎng)家意法半導(dǎo)體公司購(gòu)買(mǎi)了龍芯某型號(hào)產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷(xiāo)售授權(quán)，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)計(jì)算機(jī)核心技術(shù)對(duì)外授權(quán)的先例。
就在此時(shí)，國(guó)外一些企業(yè)找上門(mén)來(lái)，希望通過(guò)給源代碼、設(shè)計(jì)流程的方式合作開(kāi)發(fā)芯片。然而龍芯自主研發(fā)的決心從未動(dòng)搖。
“如果沒(méi)有自主研發(fā)芯片的實(shí)踐，我國(guó)就難以消化吸收購(gòu)買(mǎi)來(lái)的技術(shù)，即便可以引進(jìn)、購(gòu)買(mǎi)升級(jí)產(chǎn)品，卻形不成自己的創(chuàng)新能力，到頭來(lái)還是受制于人。”胡偉武說(shuō)。
2006年，當(dāng)龍芯團(tuán)隊(duì)嘗試推廣龍芯CPU應(yīng)用時(shí)，很少人相信龍芯能用起來(lái)。業(yè)界普遍認(rèn)為，自主芯片遜在性能，輸在生態(tài)。主流生態(tài)平臺(tái)太過(guò)強(qiáng)勢(shì)，另建生態(tài)無(wú)異于癡人說(shuō)夢(mèng)。
“我們還是老套路，做給他看。”胡偉武說(shuō)。經(jīng)過(guò)多年探索，圍繞龍芯形成了包括近千家企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈，基于龍芯的信息產(chǎn)業(yè)體系慢慢形成。
目前，已有數(shù)萬(wàn)人在龍芯的軟硬件生態(tài)上做開(kāi)發(fā)，雖然相比大平臺(tái)數(shù)百萬(wàn)級(jí)別的開(kāi)發(fā)者差距還很大，但這說(shuō)明打造一套新的生態(tài)平臺(tái)并非完全沒(méi)有機(jī)會(huì)。如今，龍芯不僅應(yīng)用于政企辦公設(shè)備，在工業(yè)控制、石油勘探等民用領(lǐng)域也能見(jiàn)到它的身影。
把他人眼中的不可能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，背后是龍芯團(tuán)隊(duì)超出常人的付出。設(shè)計(jì)的芯片需要在服務(wù)器上“跑”一段時(shí)間，為了提高工作效率，多年來(lái)，團(tuán)隊(duì)在晚上10點(diǎn)開(kāi)例會(huì)安排任務(wù)，讓芯片在晚上“跑”。黃令儀是龍芯團(tuán)隊(duì)的一位老研究員，80多歲依舊天天在屏幕前拖著鼠標(biāo)查版圖。
2010年，龍芯團(tuán)隊(duì)從課題組轉(zhuǎn)型成立公司時(shí)，絕大多數(shù)技術(shù)骨干放棄事業(yè)單位編制，從計(jì)算所辭職。龍芯中科薪酬低于同行業(yè)水平，不少骨干都曾接到過(guò)百萬(wàn)年薪的工作邀請(qǐng)，但團(tuán)隊(duì)核心骨干基本穩(wěn)定，把人生美好的青春獻(xiàn)給了龍芯的研發(fā)征程。
“龍芯18年來(lái)一直在補(bǔ)課，預(yù)計(jì)幾年后，課能基本補(bǔ)上來(lái)”
“時(shí)間是創(chuàng)新不可缺少的變量。”胡偉武告訴記者，“CPU等核心技術(shù)產(chǎn)品需要在試錯(cuò)中發(fā)展，這就像爬樓梯，要一步一步地走上去。”
他說(shuō)，同樣是做芯片，別人已經(jīng)在樓上，龍芯18年來(lái)一直在補(bǔ)課，預(yù)計(jì)幾年后，這個(gè)課能基本補(bǔ)上來(lái)。
根據(jù)規(guī)劃，龍芯“補(bǔ)完課”后，將踏上一個(gè)新臺(tái)階，未來(lái)逐步走向開(kāi)放市場(chǎng)，在一些領(lǐng)域，將與國(guó)際主流產(chǎn)品同臺(tái)競(jìng)技。
“任何一個(gè)技術(shù)或產(chǎn)品本身不是目的，主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)體系才是目標(biāo)。”胡偉武說(shuō)，此前國(guó)家支持了龍芯的研發(fā)及初期產(chǎn)業(yè)化，“扶上馬”后又送了一程，今后龍芯必須靠市場(chǎng)來(lái)檢驗(yàn)。
龍芯中科走上正軌后，胡偉武把更多精力放在公司管理上，但他十分懷念寫(xiě)代碼的歲月。“回憶起來(lái)，在機(jī)房里心無(wú)旁騖地寫(xiě)代碼真是莫大的幸福，有無(wú)比的成就感。但我不能成為龍芯發(fā)展的瓶頸，應(yīng)該充分信任年輕人，讓他們接棒。”胡偉武說(shuō)。令他感到欣慰的是，龍芯的年輕人快速成長(zhǎng)，從第三代產(chǎn)品開(kāi)始，很多重要工作的負(fù)責(zé)人已經(jīng)是團(tuán)隊(duì)的年輕技術(shù)骨干。
回首過(guò)往，胡偉武忘不了龍芯成長(zhǎng)路上的“貴人”。他告訴記者，2010年，在北京市、中關(guān)村管委會(huì)等支持下，龍芯正式開(kāi)啟了產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。2013年初，在龍芯最困難的時(shí)候，中科院計(jì)算所所長(zhǎng)孫凝暉在所里資金困難的情況下，拿出500萬(wàn)元支持龍芯做前期研發(fā)。雖然與上億元的經(jīng)費(fèi)相比，500萬(wàn)元只是杯水車(chē)薪，但得到“娘家”的支持，胡偉武感覺(jué)非常溫暖。
更早的時(shí)候，原計(jì)算所所長(zhǎng)李國(guó)杰院士曾在一次所里中層干部會(huì)上表示：計(jì)算所砸鍋賣(mài)鐵也要支持龍芯，龍芯團(tuán)隊(duì)不能以任何經(jīng)費(fèi)的理由放緩龍芯3號(hào)的研制。為此，他在所內(nèi)設(shè)立了一個(gè)經(jīng)費(fèi)沒(méi)有封頂?shù)恼n題，2010年龍芯首筆課題經(jīng)費(fèi)到賬時(shí)，龍芯課題組已經(jīng)預(yù)支了計(jì)算所七八千萬(wàn)元。
“你瞧，龍芯‘長(zhǎng)征’路上哪里只有我們團(tuán)隊(duì)？”胡偉武笑著對(duì)記者說(shuō)。
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