龙芯打赢两场关键战役 将成中国的“奔腾”

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图为工作人员展示龙芯电脑。



背景:CPU(中央处理器)芯片,计算机系统最核心的部件,相当于人的大脑,负责计算机系统几乎所有的计算工作。多年以来,全世界CPU芯片的生产被英特尔等少数几家跨国公司垄断,无“芯”之痛,长期困扰着中国计算机产业。



龙芯是我国第一款自主开发的高性能通用CPU芯片,由中国科学院计算机技术研究所于2002年研制成功。5年来,龙芯系列芯片将我国高性能通用CPU与国际先进水平的距离缩短了15年。龙芯的每一个动作,都成为整个计算机产业关注的焦点。


中科院计算所所长李国杰院士曾经兼任曙光公司董事长和总裁,领衔国产高性能计算机的产业化。“每次开会,我都给大家打气:我们正在跑道上高速滑行,马上就要起飞了!到曙光真正起飞时,这话我差不多说了5年。后来终于有人憋不住问我:咱们在跑道上跑得也太久了吧?”


说起这段经历,李国杰也忍不住笑:“产业化的工作就是如此,漫长、艰难,没有点忍耐力不行。今天我们做龙芯,比曙光的产业化要难得多。你问我龙芯什么时候起飞?我还是那句话:我们随时准备着!”


对于焦急等待的龙芯铁杆“粉丝”们而言,这样的回答似乎不够解渴。跟龙芯芯片性能爆炸式的增长相比,龙芯的产业化进程如同深海中行驶的潜艇,低调得几乎悄无声息。


龙芯产业化的目标是什么?何时才能拿出漂亮的订单?到哪里去买龙芯装配的电脑?龙芯会成为中国的“奔腾”吗?近日,我们潜入龙芯产业化的“深海”,探寻这些问题的答案。


问:中国人到底要不要做通用CPU?究竟有没有能力做?


答:假如将问答这两个问题看作两场战役,龙芯已经打赢了。


答案是做出来的,不是争出来的。


龙芯首席设计师胡伟武对此感触很深。


中国人到底要不要做通用CPU?这个问题的争论旷日持久。在很长一段时间里,“主战”的李国杰属于少数派。对方的理由看上去很充分:在英特尔、AMD等厂商已将通用CPU的河山瓜分殆尽的情况下,日本人不做,欧洲人不做,我们为什么要做?我们有把握打赢这场实力悬殊的战争吗?


“这些担心很有道理,在它的背后,是成熟的市场理论。这些理论,建立在对既有产业格局的分析之上。但你一旦决定做CPU,就是要打破既有的格局,是‘革命’。用认同甚至维持现状的理论去分析‘革命’,得出来的结论当然完全不一样。”从具体的争论中跳出来,李国杰的想法别开生面。


胡伟武和他的龙芯课题组,就是这样一群“闹革命”的人。


2001年3月,中科院计算所龙芯研发项目正式启动。


2002年6月,龙芯1号CPU研制成功。同年12月,“龙芯产业化联盟”成立。


2003年10月,龙芯2号流片成功。


2004年9月,多次改进后的龙芯2C流片成功,性能相当于高端奔腾II芯片。


2005年5月,龙芯课题组派出骨干成员赴江苏参与组建龙芯产业化基地。


2006年3月,龙芯2E增强型处理器流片成功,性能与中端奔腾IV芯片相当。


2006年10月,中法两国签署中科院与意法半导体公司合作研发龙芯多核处理器的框架协议,中国国家主席***与时任法国总统希拉克出席协议签字仪式……


事实永远胜于雄辩。中国人到底要不要做CPU?究竟有没有能力做?“假如将问答这两个问题看作两场战役,龙芯已经打赢了。”2007年8月10日,龙芯课题组会议上,胡伟武的回答透着豪迈,“通用CPU芯片是计算机产业界的珠穆朗玛峰,既然事实证明我们有登顶的能力,我们有什么理由不登?”

问:自主开发的龙芯到底能不能卖出去?


答:“我心里给龙芯算账,常常是以‘亿’为单位的。”


然而,芯片领域的竞争,仅有芯片性能的登顶是不算数的。只有将100万、1000万芯片卖出去、用起来,才算真正登上了珠穆朗玛峰。龙芯能继续证明自己吗?


到目前为止,龙芯的开发版卖给了50多家企业,卖了150多套。每一个版本,都可以生产成千上万颗芯片。每次龙芯升级,计算所的电话都会响个不停:“请问哪里能够买到龙芯?”


“坦率讲,在过去高速发展的几年当中,我们对响应市场的需求,并未完全做好准备。”胡伟武说,常常是用户的电话追过来,自己手里却只有200片样片,再一细看,用户手册做得不好,工具链不完善……精力不济,经验不足,让很多产业化的基础性工作做得不够到位。


即便如此,龙芯的追随者仍然络绎不绝:综艺、梦兰、海尔、神州天脉,江苏、重庆、北京,国内最大的瘦客户机公司、全国最大的工控企业……一天,一家企业找到李国杰,询问能否提供100万片龙芯,李国杰很奇怪:“你要这么大量打算卖到哪里?”“出口呀,国外市场比我们想象的大。”


在长三角、珠三角,龙芯与工控领域的许多企业保持着密切的联系。胡伟武发现,这里面的商机大得超乎想象。“在这些竞争激烈、成本敏感的地方,只要有一家企业用龙芯挣到了钱,几百家企业哗地一下就会扎过来,根本不用你去做宣传。”深圳一家著名的工控企业甚至表示,它打算在深圳竖一块特大的广告牌:“国内首家使用龙芯的工控系统”。


面对广阔的市场前景,龙芯非常谨慎,“不经过中试,我们轻易不敢向外推批量。”胡伟武告诉我们,经过长时间的准备和完善,龙芯正走进收获季节,“明年这个时候你们再来,会看到更漂亮的数字。”


“这个数字会是多少?”


“百万级应该不成问题。”


“我心里给龙芯算账,常常是以‘亿’为单位的。”李国杰的气魄比胡伟武更大。


问:是占领嵌入式的“两厢”,还是瞄准个人电脑的“大道”?


答:龙芯要走的,是一条别人没走过的道。


龙芯到底要不要攻个人电脑市场?这个问题,不知道有多少人曾经问过。


“避开与英特尔、AMD的正面竞争,放开个人电脑这条‘大道’,重点攻占机顶盒、汽车电子、工业控制等嵌入式芯片领域的‘两厢’。”很长时间里,龙芯都这样回答。


2005年4月,刚刚完成毕业论文的计算所博士生张福新,随导师胡伟武来到江苏常熟市一个叫“梦兰”的村子。他当时根本不知道,自己的这次旅行,会跟龙芯战略的调整那么紧密地联系在一起。


回京不久,张福新被所长李国杰叫到办公室:“所里打算把你派到中科梦兰,去做龙芯产业化。”


“小伙子这么年轻,能行吗?”见到张福新,中科梦兰的当家人钱月宝有些吃惊。


“让他做,没问题!”胡伟武的回答简洁而坚定。


一次偶尔的闲谈中,张福新讲到的一个信息引起钱月宝的关注:美国麻省理工学院新近提出了100 美元笔记本电脑的概念。


“进军低价电脑!”钱月宝灵光一闪,随即组织人员开始调查分析、项目论证。


一晃几个月过去了。这期间,一个头发卷卷的中年人频频出现在梦兰村,他就是台湾一家著名笔记本电脑公司的驻京经理龚先进。8英寸液晶屏,2.5英寸硬盘,成本控制在300美元以内。这样的论证结果让该公司的老工程师们重新披挂上阵——他们要做的低价笔记本电脑,使用的大都是不再“流行”的元器件,但从性能、价格和功耗综合来看,却属于前所未有的新创造。


“每台电脑至少2G内存、数千元的价格,这就是跨国公司告诉我们的信息化。国务院信息化工作办公室算过一笔账,按照这样的标准,我们要达到美国2000年的信息化普及程度,花费至少要几十万亿元。”李国杰到很多农村地区考察,看到国家投资兴建的很多电脑教室几乎不开机器。农民告诉他:“光电费我们就掏不起。”

中国的信息化,需要走一条与发达国家完全不同的道路。这也就决定了,龙芯进军个人电脑市场的道路,是一条与英特尔、AMD完全不同的道路。CPU功耗做到2瓦以下,电脑芯片(包括CPU、北桥、南桥、图形芯片)总价格低于30美元,性能做到够用……这就是龙芯个人电脑芯片的发展策略。


2007年1月,1000台售价1599元、基于龙芯2E的福珑迷你计算机开始面向特定人群公测。2007年3月,经过测试定型的12英寸笔记本电脑被放到了饭桌中央。一边吃饭,一边欣赏,张福新和大家都很激动。


问:硬件上去了,软件怎么办?与微软不兼容,用户能接受吗?


答:不要把习惯的力量看得那么强大。


质疑还在继续。


“龙芯的MIPS架构,与微软的Windows操作系统不兼容。这意味着众多在Windows上开发的应用软件,暂时无法在龙芯上使用。”那些早已习惯了使用Windows平台的用户,能够接受龙芯电脑吗?


“常常有人问我,龙芯为什么不跟Windows兼容?这个问题应该反过来问,Windows为什么不支持龙芯?”在胡伟武看来,只要微软愿意做,这不是一件难事。


有一次,微软中国公司的负责人回美国向比尔·盖茨汇报,李国杰请他给盖茨捎口信,问微软愿不愿意将Windows移植到龙芯平台。没多久,微软回话了:我们对此很感兴趣,问题是龙芯的规模能做多大?


“人家的考虑是有道理的,投入很多精力移植一个软件,如果你卖不了太多机器,他不仅经济上不合算,还会得罪那些不愿意看到龙芯长大的芯片公司。”这样一想,李国杰决定还是选择Linux作为龙芯的操作系统。


“其实也不要把习惯的力量看得那么强大,Windows每一次推出新版本,不也都要重新熟悉吗?最新推出的Office 2007就和Office 2003不兼容。再说了,低价电脑的很多用户从来就没用过Windows,根本不存在重新适应的问题。”更进一层看,实力是硬道理,龙芯电脑一旦真正卖火了,软件厂商是不会放弃这个市场的,到时候还不知道是谁选择谁呢。


李国杰真正不满意的,是目前的软件开发模式。“我一直讲,国产软件的开发一定要与硬件研制协调配合。否则你芯片做出来了,软件平台东一个西一个,让人家的应用软件往哪个平台上移?”


在龙芯社区,有很多高手默默为龙芯的软件移植和开发做贡献。“他们的精神让我感动,他们的能力让我惊讶。”李国杰说,“国家上千万元地投钱做软件开发,效果不见得都好。为什么不能改变一下思路,把社区里这些民间的力量调动起来?把任务定下来之后,国家只管验收,谁的软件做得好就奖励几十万,他们的积极性保证高得不得了。”


问:怎样跨越知识产权的地雷阵?


答:自主创新的路子宽广得很,别被僵化的思维捆住手脚。


说到龙芯的软件平台,流传着一种说法:因为龙芯跟MIPS在知识产权方面存在争议,所以微软不敢支持龙芯。


“这完全是瞎说。”李国杰说,既然决定自主开发芯片,知识产权的雷区是绝对不能碰的。计算所曾经也想过做与X86兼容的芯片,但将它的专利翻了个遍之后,技术人员发现,推出586芯片以后英特尔增加了MMX多媒体指令,有关专利群将与X86兼容的必经之路围堵得水泄不通。


MIPS就不一样了。这个指令系统是斯坦福大学现任校长亨尼斯20多年前拿来做教学用的,只是到了商业化的阶段,为了保护知识产权,MIPS公司才添加了4条非常古怪的指令。这4条指令绕不过去,怎么办?买授权吧。李国杰给有关部门打报告,申请每个型号芯片20万美元左右的技术授权费。


没想到有人一听说龙芯要买技术授权,就不敢支持了。


“我们国家有一个常见的误区,许多人觉得讲自主创新就得百分之百,买一点点人家的专利授权就低人一等似的。其实,自主创新的路子宽广得很,千万别被僵化的思维捆住手脚。”在李国杰看来,做芯片这么大的一件事,如果这点开阔的胸襟都没有,无异于画地为牢。

今年3月,计算所跟意法半导体合作,MIPS指令的专利授权费,最终由意法交了。


低效益的力气,龙芯不想花;高效益的事情,龙芯不惜力。在龙芯3号的设计中,在MIPS指令的基础上计算所又增加了200多条指令,实现了在Linux操作系统上运行X86服务器软件的目标。这在全世界还从来没人做过,可以申请一个很有价值的专利群。


问:龙芯产业化,计算所将充当怎样的角色?


答:“我们的重点是育种,而不是遍地栽瓜种豆。”


专利创新,龙芯从不惧怕。市场开拓,要学的实在太多。


“客观地看,几十年了,我们还从未遇到过CPU芯片这么长、这么复杂的产业链。无论是两弹一星、大飞机制造,还是医药产业、汽车工业,都无法跟它相比。”围绕着龙芯延伸出去的数百条产业链,让无所畏惧的胡伟武也有些挠头。


出于风险和既有利益的考虑,大公司很难一下子下决心跟龙芯合作。热心于跟龙芯合作的,大都是中小型企业或者从传统产业转型的技术公司,它们有勇气、有热情,但在整机制造方面往往缺乏经验,一旦决定上龙芯,就想让计算所入股、派人,形成利益共同体。


为这些企业的热忱所感动,计算所不得不从为数不多的科研人员中抽出一部分,去从事那些本应由高技术企业普通开发人员做的工作。派到后来,人手实在不够用了,“在龙芯课题组,张福新属于小王级的牌,连小王都打出去了,再打就该出大王了。”


“发展龙芯产业化,不是靠我们去建立一条又一条的产业链,而是要培育健康的产业发展环境。我们的重点是育种,而不是遍地栽瓜种豆。我们正考虑成立一家服务性的公司,负责做IP核,同时为企业提供技术支持和完整的商业解决方案。至于SoC、主板、整机集成,要靠下游的软硬件厂商发挥集群优势去做。”李国杰透露。


胡伟武设想,龙芯将来的产业化模式,也许会跟ARM公司比较接近。“就像‘攒电脑’一样,技术服务中心将来主要的工作是‘攒芯片’,根据用户不同的需求进行方案设计,收取一定的技术许可费。”在芯片开发战略上,龙芯会将性能紧逼高端,成本和功耗紧逼低端,在夹缝中开辟生存之道。


龙芯2F处理器将在今年10—11月份上市,价格比龙芯2E还要便宜。今年12月或明年1月,基于龙芯2F的龙芯盒子有望正式推出。“‘十一五’期间,国家一定会继续支持龙芯产业的发展。”




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