龍芯2號的推出,使得中國人對于信息產業的未來更添了一份自信。在評價龍芯2號產品的同時,有比它更重要的東西,那才是支撐中國信息產業進一步走向輝煌的基礎。
理解產業比勇氣重要
從天才的設想到夢想的實現并不是遙不可及。至少龍芯2號的研制成功證明了這點。除了中科院一幫工程師的勇氣可嘉外,他們對芯片產業的理解為整個研發奠定了成功基調。
IC設計比IC加工更適合國情也更有未來。在分析了這兩個領域的特點后,開發組迅速地選擇了IC設計領域。IC加工是資金高密集的行業,且國外對先進加工設備出口中國設置了限制,使得中國在這方面實現跨越式發展難度很大。而IC設計既是智力密集型產業,也是高回報行業。在中國從事芯片設計的人才之多足以滿足需求,同時,芯片設計的知識產權和專利很多都體現在系統級設計上,受到的阻力較小。更重要的是,這一設想在龍芯1號CPU物理設計的成功上得到驗證,有了實踐保證。
發展通用型CPU比嵌入式CPU更符合芯片產業趨勢。IC發展歷史已表明,通用CPU是IC技術發展的源頭。這種對芯片產業規律的把握,使得龍芯2號實現了跨越式發展。此舉也是基于對微處理器發展趨勢的理解與判斷。隨著Internet的普及與發展,人們心目中的P3、P4之類的CPU和Windows之類操作系統的地位正在不斷下降。隨著網絡存儲和各式各樣的通信與終端設備直接接入互聯網,微處理器將分布在各種設備中。3C時代的到來使得新一代的微處理器和現在PC機上的CPU將會有很大區別,從Intel的最新發布可以看出,它正從傳統的Intel inside轉向Intel platform,表明Intel向產業鏈兩端拓展的野心,也預示了芯片產業的未來是通用型芯片的天下。
另一個需要認識的問題是龍芯2號在兼容性方面的考慮。開發組認為,在全球經濟一體化下,要拋棄所謂“完全自主知識產權”的舊觀念,一切依據市場來進行。伴隨兼容的是在兼容時如何避開專利。通過查閱了所有有關專利,開發者們發現指令系統本身不是專利,而且幾乎沒有一項概念性的專利。解決了這幾項認識,才真正掃清了開發者們的認識障礙。
科學方法比想法重要
老鼠們都想在貓脖子上掛個鈴鐺,這個想法的確不錯,但是實現的方法卻要比產生這個想法困難得多,也重要得多。開發組掃清了許多認識上的疑惑之后,還必須采用科學嚴謹的開發方法,這比想法更為重要。
開發組科學地分析自身優勢與劣勢后,根據自身資源采取了最佳策略。在分析了自身在系統設計方面的技術儲備與優勢后,從龍芯1號設計起就提出了“高起點,一步到位”的要求。所謂高起點是指盡可能采用先進的制造工藝;所謂“一步到位”,當然不是指第一次設計就做出性能超過P4的CPU,而是針對當時國內有些單位還在啟動研制386、486的形勢,要求在微體系結構上有創新,用國際先進水平的體系結構實現64位浮點運算,盡可能實現技術上的跨越式進步。它的另一層意思是不做實驗室樣片,而做經得起檢驗可批量生產的商用芯片。其次,要求龍芯2號的體系結構有自己明顯的特色,以最有效的方法實現四發射,為下一步研制超線程CPU和多處理機CPU打下基礎。
在處理兼容性問題上,開發組毫不猶豫地選擇了兼容做法。對于專利問題,設計組認識到,回避專利與采用什么指令系統沒有關系。開發組在設計中沒有侵犯任何專利而且自己申請了十余項發明專利。
比龍芯2更重要的
作為一種具有突破性的產品,它本身并沒有什么值得研究的。人們關注龍芯2本身并沒有切入到核心問題。其實,對于一項科技創新而言,持續的創新決心、對科學方法的遵循以及基于市場需求的設計才是至關重要的。
持續創新的決心與信心是龍芯不斷升級的意志保證。科學院計算所李國杰院士表示,龍芯3代將采用多核結構,可能會有4個內核。總開發師胡偉武指出:未來的設計目標是,用多核加速單線應用,使用65ms或更先進工藝。這一設計與國際保持了同步,如果龍芯4、龍芯5順利推出,中國將直接進入世界一流行列。
對科學方法的遵循是龍芯不斷升級的智力保證。實現一個理想比理想本身更有難度也更有價值。在龍芯2設計的過程中,包括結構設計、邏輯設計以及物理設計三個階段,這三個階段互相重疊,其中結構設計階段和龍芯1號的設計也有所重疊。在開發過程中,開發組充分遵循三個原則,取得了不錯的效果。一是充分發揮結構設計優勢和軟硬件協同的設計原則;二是以物理設計指導結構設計的原則;三是在設計和實現方法上穩扎穩打的原則。成功推出龍芯1號、龍芯2號后,開發組總結了三條經驗。第一條是精益求精的經驗。做一個正確的設計和做一個精品的設計是有很大區別的;第二條經驗是在執著于細節的理解和把握的同時退后一步進行的全局的觀察和思考是十分必要的;第三條經驗是以事實為依據的經驗。對設計進行持續的性能分析、物理綜合、以及仿真驗證為龍芯2號的改進和改正提供了大量的事實依據。這是開發組最終能夠推出龍芯2的原因,也保證了他們在今后持續推出更高性能的芯片,因為科學不是碰運氣,而是實實在在的按照規律辦事的產物。
在整個過程中,對市場的理解應該是最核心最關鍵的問題。任何產品的開發必須基于市場的現實需求,或者能夠引導市場滿足未來需求。龍芯同樣會遭遇到這個問題。盡管,李國杰院士對IC產品產業化的意義認識得相當透徹:“技術成功并不是項目成敗的關鍵,要害問題是其能擁有多大的用戶群。”而根據他當年推廣曙光機的經驗,“開發組不能把產業化的希望寄托在用戶的愛國熱情上。”但,就本人看來,他們對市場的理解應該是龍芯從產品轉向市場應用,以及迅速帶來實際收益。但這并不是龍芯的核心問題,核心問題是如何基于市場的需求進行龍芯產品的研發與推廣,而不是推出產品后進行的市場推廣問題。本人并不贊同“從某種意義講,推廣龍芯CPU是比研制CPU更艱苦的一場戰斗”這樣的觀點,因為對于競爭激烈的芯片市場,優秀的芯片產品是能夠在市場規律的作用下獲得成功的。在這種意義上,研發芯片比推廣芯片更困難。我們從AMD推出的64位芯片一舉戰勝Intel,迫使對方也進行改變的例子可以看出,芯片最終是靠技術與質量說話的。
盡管,CPU的產業化比其他產品的產業化更困難。但是,從中星微電子的“星光系列”在國際上的成功不難看出,這款第五代數字多媒體芯片已經突破七大核心技術,申請200項專利,銷售超過1000萬枚,占計算機圖像處理芯片全球市場份額40%以上,并使得三星、飛利浦、諾基亞、NEC都成為其用戶。另一個比較成功的“中國芯”則是由方舟科技公司研制應用在國內教育、金融、稅務等行業的方舟系列芯片。2004年2月12日,美國慧智公司宣布其銷往歐美市場的網絡計算機將采用方舟科技開發的“方舟二號”芯片,以替代美國國家半導體公司生產的X86芯片。盡管,這些都屬于嵌入式芯片,但是同樣能夠說明產品在設計之初就針對市場需求的做法,以及卓越的技術優勢與產品性能是其成功的保證。有了基于開放的技術與應用,有了合理的利潤分配體制,一個圍繞龍芯的產業聯盟會依據市場規律自然組建,而不需要政府部門推動。方正科技明確指出:“采用與否看用戶需求。對于國家自行研發設計的芯片,方正作為民族企業表示非常歡迎,十分樂于看到國家科研實力的上升,這也表明中國企業有實力有優勢立于全球競爭中。但方正是否采用該產品要看用戶的具體需求。”
龍芯2的推出讓我們看到一個不斷崛起的民族產業背后的一群信心十足、兼具創新力并遵循科學方法的年輕科學家。我們需要關注的是他們挑戰勁敵的勇氣、創新的持續投入、對科學方法的遵循,以及需要提醒的是他們在設計之初對市場需求的把握。