“龍芯之父”胡偉武一語(yǔ)驚人，阿里、華為成功造芯源于難度太低？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）近日，龍芯中科技術(shù)股份有限公司董事長(zhǎng)在接受媒體訪問(wèn)時(shí)表示，阿里、華為等企業(yè)如今做芯片為何能夠做成，主要是因?yàn)槿缃?a target="_blank">集成電路芯片門檻很低。理論上只需要兩三億，就可以不用一個(gè)研發(fā)人員做出一個(gè)手機(jī)芯片，因?yàn)樗蠭P都可以買得到。

此言論一出，引起各方的激烈討論。當(dāng)前國(guó)內(nèi)正值半導(dǎo)體行業(yè)蓬勃發(fā)展的階段，也涌現(xiàn)了許多優(yōu)秀的半導(dǎo)體芯片公司，而如今這些芯片公司產(chǎn)品能夠成功，也是由于站到了前人的肩膀上，不僅是國(guó)內(nèi)企業(yè)如此，包括業(yè)界巨頭如高通、三星、聯(lián)發(fā)科等，都是如此。但是，魯迅說(shuō)過(guò)，從來(lái)如此，便對(duì)嗎？

國(guó)產(chǎn)芯的奮斗之路

胡偉武何許人也，從目前公開的資料顯示，是現(xiàn)任龍芯中科技術(shù)股份有限公司董事長(zhǎng)，中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究院研究員，總工程師，博士生導(dǎo)師。龍芯CPU便是在胡偉武帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)艱苦攻關(guān)而誕生的。

在上世紀(jì)90年代，我國(guó)的高性能計(jì)算機(jī)與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品性能相差巨大，但石油勘探、天氣預(yù)報(bào)等重要工作都需要使用到高性能計(jì)算機(jī)，而這些計(jì)算機(jī)也只能從國(guó)外通過(guò)特批的方式進(jìn)行購(gòu)買。

并且即便是購(gòu)買回來(lái)的高性能計(jì)算機(jī)，也需要在國(guó)外操作人員的監(jiān)督下使用。當(dāng)年在科學(xué)界流傳著一個(gè)“玻璃房子”的故事，在一間通透的玻璃房間內(nèi)，擺放著一臺(tái)美國(guó)購(gòu)買來(lái)的超級(jí)計(jì)算機(jī)。而中國(guó)的科學(xué)家只能在美方的監(jiān)視下才能上機(jī)操作，并且不得用于軍事目的。

有鑒于此，中國(guó)的科研人員決心要做自己的高性能計(jì)算機(jī)。而制造高性能計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵就在于CPU的自主研發(fā)，2000年，才剛剛33歲的胡偉武便承擔(dān)了研發(fā)CPU的課題。

到了2001年，胡偉武團(tuán)隊(duì)終于做出了龍芯的原型系統(tǒng)，可以將操作系統(tǒng)跑起來(lái)了。到了2002年，在中科院計(jì)算所北樓，安裝了“龍芯1號(hào)”CPU的計(jì)算機(jī)正常啟動(dòng)工作，這也標(biāo)志著中國(guó)人只能依靠進(jìn)口CPU制造計(jì)算機(jī)的歷史已經(jīng)終結(jié)。

但龍芯的出現(xiàn)，并沒有徹底改變國(guó)內(nèi)CPU市場(chǎng)的格局，尤其在2006年，國(guó)產(chǎn)漢芯事件發(fā)生以后，對(duì)于龍芯而言，境遇更加艱辛。

國(guó)產(chǎn)芯片面對(duì)Intel、Arm等國(guó)際大廠，壓力巨大，尤其在半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域，先發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯，當(dāng)市場(chǎng)已經(jīng)被國(guó)外廠商占據(jù)以后，就可以利用市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品的快速迭代，進(jìn)一步拉開與國(guó)產(chǎn)芯片的距離，這對(duì)于國(guó)內(nèi)廠商而言，幾乎是一個(gè)死局。

以龍芯為例，盡管造出了中國(guó)人自己的CPU，但基本上只能應(yīng)用在特定領(lǐng)域，在性能上更是與國(guó)外頂尖產(chǎn)品相差十幾倍。

到了2012年，龍芯面臨了一次危機(jī)，國(guó)家重大專項(xiàng)資助不再支持自主通用CPU。直到2015年，龍芯才終于實(shí)現(xiàn)了盈虧平衡。

站在巨人肩膀上的企業(yè)芯片

在當(dāng)年，不管是龍芯、飛騰、神威等國(guó)內(nèi)廠商，想要設(shè)計(jì)一款CPU都是非常困難，主要難點(diǎn)就在于架構(gòu)的設(shè)計(jì)。如今許多芯片廠商可以直接使用Arm架構(gòu)，但龍芯是自己設(shè)計(jì)的，當(dāng)年指令集都需要得到授權(quán)，并且有錢也不一定買得到。

即便買到了指令集，還需要從頭開始設(shè)計(jì)自己的體系，比如處理器指令集是一套標(biāo)準(zhǔn)，主板顯示芯片是一套標(biāo)準(zhǔn)，就連顯卡到顯示器的接口都有自己的一套標(biāo)準(zhǔn)，如果要接入PC還需要轉(zhuǎn)接才行。

好處當(dāng)然是自主可控，并且手握標(biāo)準(zhǔn)就能夠成為行業(yè)中的絕對(duì)上游，前提是行業(yè)中承認(rèn)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。但是如果標(biāo)準(zhǔn)還沒有得到整個(gè)行業(yè)的認(rèn)可，那么就會(huì)導(dǎo)致一家一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，互相都不兼容，開發(fā)成本高，性能可能也好不到哪里去，最終只能淘汰。而市場(chǎng)中的霸主x86架構(gòu)基本是不對(duì)外授權(quán)的，因此廠商只能自己設(shè)計(jì)架構(gòu)。

但是隨著Arm的出現(xiàn)，市場(chǎng)改變了，Arm已經(jīng)將架構(gòu)設(shè)計(jì)好了，并且可以對(duì)外授權(quán)，還有配套的GPU總線，只需要打包購(gòu)買就可以了。雖然芯片從設(shè)計(jì)到流片依然不容易，當(dāng)時(shí)已經(jīng)比當(dāng)年簡(jiǎn)單太多。

Arm指令集的普及也讓市場(chǎng)環(huán)境得到了改善，那就是擁有了操作系統(tǒng)和軟件的支持，即便不購(gòu)買Arm的架構(gòu)，只是買指令集授權(quán)，然后廠商自己設(shè)計(jì)出處理器芯片，也不用擔(dān)心沒有軟件進(jìn)行支持。

這是Arm的一個(gè)巨大優(yōu)勢(shì)，要知道當(dāng)年龍芯即便設(shè)計(jì)了自己的CPU，也很難有多少軟件可以支持。為了解決軟件生態(tài)的問(wèn)題，龍芯選擇了MIPS架構(gòu)，2009年中科院購(gòu)買了MIPS架構(gòu)授權(quán)，龍芯正式對(duì)外宣布兼容MIPS指令集。

今年4月15日，龍芯發(fā)布新一代自主指令系統(tǒng)架構(gòu)——龍芯架構(gòu) (LoongArch)。胡偉武介紹，龍芯架構(gòu)從整個(gè)架構(gòu)的頂層規(guī)劃，到各部分的功能定義，再到細(xì)節(jié)上每條指令的編碼、名稱、含義，在架構(gòu)上進(jìn)行自主重新設(shè)計(jì)，具有充分的自主性，同時(shí)也能兼容多種主流指令系統(tǒng)。

而在一些廠商購(gòu)買了Arm的IP之后，設(shè)計(jì)出來(lái)的高性能核心，其生態(tài)系統(tǒng)天然就是存在的，依靠Arm架構(gòu)，國(guó)內(nèi)廠商可以設(shè)計(jì)出性能不輸于國(guó)外大廠的高性能芯片。這也是為何如今大多數(shù)國(guó)內(nèi)大廠如華為、阿里等，都選擇用Arm架構(gòu)。

當(dāng)然，如今RISC-V開源指令集架構(gòu)也開始受到國(guó)內(nèi)廠商的廣泛關(guān)注，也可以做到在技術(shù)上完全自主，不過(guò)這就是另一個(gè)故事了。

憂慮與希望

胡偉武評(píng)價(jià)如今阿里、華為造芯之所以能夠成功，主要由于集成電路的制造門檻已經(jīng)降低了，這并不是刻意貶低。而是釋放出一種憂慮，因?yàn)樾酒m然成功造出，但并沒有形成真正的技術(shù)壁壘。

胡偉武透露只需要兩三億元，就可以在不用一個(gè)研究員的情況下造出一個(gè)手機(jī)芯片，因?yàn)槿缃袼械腎P都可以買得到。如果不會(huì)設(shè)計(jì)，還可以付費(fèi)讓國(guó)內(nèi)一些企業(yè)做好，再找臺(tái)積電或者中心國(guó)際將芯片封裝完成，一顆全新的芯片就做好了。

在當(dāng)前時(shí)間段，選擇這樣去做并沒有什么不好，甚至可以顯著地降低企業(yè)的成本，讓國(guó)內(nèi)芯片廠商增加自己的競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)還可以通過(guò)市場(chǎng)來(lái)培養(yǎng)大量的高端集成電路人才，來(lái)彌補(bǔ)過(guò)去幾十年所欠缺的空白。

而讓胡偉武真正憂慮的是，國(guó)內(nèi)廠商在使用Arm架構(gòu)的同時(shí)，也需要堅(jiān)持研發(fā)自己的架構(gòu)，做到自己定義指令集，自主生產(chǎn)半導(dǎo)體制造設(shè)備，設(shè)計(jì)自主可控的處理器，采用自主定義的接口，GPU、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、操作系統(tǒng)，都可以實(shí)現(xiàn)完全國(guó)產(chǎn)化。

實(shí)話說(shuō)，在過(guò)去經(jīng)濟(jì)全球化的市場(chǎng)格局下，這種提議顯然是不符合市場(chǎng)規(guī)律的，因?yàn)槭裁礀|西都要自己來(lái)，顯然是無(wú)法競(jìng)爭(zhēng)的過(guò)全球一起合作制造出的產(chǎn)品。并且分工合作，不僅能夠有效降低成本，還能讓這個(gè)市場(chǎng)更加專注，做出性能更強(qiáng)勁的芯片。

比如日本專注于半導(dǎo)體原材料，美國(guó)專注于芯片設(shè)計(jì)IP，荷蘭擁有頂尖的光刻機(jī)技術(shù)，韓國(guó)以及中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)擁有高端的芯片制造技術(shù)，而中國(guó)大陸具有廣袤的市場(chǎng)以及大量的成熟技工。

如今，受到疫情以及中美沖突的影響，全球合作的氛圍已經(jīng)發(fā)生了改變，國(guó)產(chǎn)替代的浪潮也開始興起。因此，胡偉武的建議是有必要性和長(zhǎng)遠(yuǎn)性的。

需要明確的是，想要做到真正的自研太難了，高通與三星都曾自研過(guò)核心架構(gòu)，甚至一度做得比Arm的公版核心還要更優(yōu)秀一些，當(dāng)然還比不上蘋果。

而聯(lián)發(fā)科選擇了堆疊核心這種簡(jiǎn)單粗暴的方式來(lái)提升芯片的性能，受到性能不足、成本高企的高通最終也放棄了自研核心架構(gòu)，轉(zhuǎn)而學(xué)習(xí)聯(lián)發(fā)科用Arm公版核心進(jìn)行堆疊。

三星的自研核心架構(gòu)更是屢屢爆出兼容性問(wèn)題，最終甚至導(dǎo)致三星的手機(jī)部門都不愿意采用自己的芯片，轉(zhuǎn)而采用高通的芯片。因此如果來(lái)說(shuō)，安卓陣營(yíng)手機(jī)芯片廠商基本都是采用Arm公版核心進(jìn)行堆疊的方式，再交給臺(tái)積電或者三星來(lái)代工，各家已經(jīng)沒有太大的區(qū)別。

所以，自研架構(gòu)想要成功并不是一件容易的事。好消息是，近幾年國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體市場(chǎng)景氣高漲，國(guó)家政策大力扶持，涌現(xiàn)了許多優(yōu)秀的半導(dǎo)體企業(yè)。也有許多立志做真正全國(guó)產(chǎn)芯片的公司誕生，從架構(gòu)、設(shè)計(jì)、制造到封裝，都全部國(guó)產(chǎn)化，中國(guó)市場(chǎng)很大，如今也給了這些企業(yè)生存的空間。

當(dāng)前全球信息產(chǎn)業(yè)主要有兩個(gè)體系，一個(gè)是Wintel（微軟+英特爾），另一個(gè)是AA（安卓+Arm），不論是龍芯架構(gòu)，還是RISC-V，打造第三套屬于中國(guó)自主的新生態(tài)，應(yīng)當(dāng)成為未來(lái)堅(jiān)定的目標(biāo)。只有打造自己的企業(yè)，才能掌握主導(dǎo)權(quán)，才能讓產(chǎn)業(yè)有利潤(rùn)健康發(fā)展。

小結(jié)

集成電路芯片作為核心技術(shù)，最好要有自己的技術(shù)壁壘，現(xiàn)在技術(shù)不強(qiáng)學(xué)習(xí)別人的路子也沒錯(cuò)，但最好別忘了最后要走出自己的路。技術(shù)不強(qiáng)就通過(guò)研發(fā)去改進(jìn)，讓產(chǎn)品在使用中不斷迭代優(yōu)化。至少目前來(lái)看，龍芯的路走對(duì)了。