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來源：中關(guān)村在線 國產(chǎn)芯片行業(yè)一直備受業(yè)內(nèi)外人士的關(guān)注，但隨著近些年西方國家的一些政策，中國芯的發(fā)展也遭受多方位打壓，禁止授權(quán)、斷供等操作屢屢發(fā)生，也是我們俗稱的“卡脖子”現(xiàn)象。 在這種環(huán)境下，因?yàn)槿鄙訇P(guān)鍵核心技術(shù)，沒辦法進(jìn)行替代，為了企業(yè)能夠活下去，大部門國產(chǎn)芯片企業(yè)只能選擇與虎謀皮，選擇在別人的框架規(guī)則下發(fā)展自己的芯片產(chǎn)業(yè)。但一旦被限制，就無力抵抗，就像被人扼住咽喉卡住脖子一樣難受。造不如買或許短期好用，卻終歸不是長久之計(jì)。 1 這家企業(yè)帶來了國產(chǎn)自主芯片 芯片作為電子硬件中最為精密的元件，制造絕非易事。除了廣為人知的光刻機(jī)制造外，芯片設(shè)計(jì)更是重中之重，框架規(guī)則限制就來自芯片設(shè)計(jì)中的底層芯片架構(gòu)。所以想要突破制約，中國需要一套自主芯片架構(gòu)。 在突破底層制約方面，其實(shí)有國內(nèi)一家國產(chǎn)芯片企業(yè)已經(jīng)邁出了第一步，它就是龍芯中科。 
提起龍芯中科，大部分用戶應(yīng)該都有一些印象，作為一家國產(chǎn)自研芯片企業(yè)，龍芯中科從中科院旗下課題組脫胎而生，已經(jīng)有了20年歷史，積累了大量技術(shù)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)。 在2020年龍芯中科推出了完全自主指令集龍架構(gòu)（LoongArch），從此國內(nèi)算正式擁有了自己的指令集架構(gòu)生態(tài)。 2 為何要建立完全自主指令集架構(gòu)？ 指令集架構(gòu)是CPU用來控制和計(jì)算指令的一種系統(tǒng)規(guī)范，也是芯片設(shè)計(jì)中最底層的一環(huán)，如果把芯片制造流程比作蓋房子，那指令集架構(gòu)就相當(dāng)于地基，重要性不言而喻。 目前桌面計(jì)算機(jī)是X86指令集架構(gòu)體系的天下，移動(dòng)端是ARM指令集架構(gòu)的王朝。桌面端X86體系下有Windows系統(tǒng)和Intel構(gòu)建的Wntel生態(tài)。移動(dòng)端ARM下的安卓體系，一直是擋在芯片國產(chǎn)化前的幾座大山，依托于底層架構(gòu)帶來的龐大生態(tài)體系難以撼動(dòng)。 芯片目前國內(nèi)企業(yè)發(fā)展芯片主要依靠購買國外授權(quán)為主，區(qū)別只是誰用X86，用ARM授權(quán)的問題，而有授權(quán)了就可以兼容Windows和開源的安卓，也是最容易讓芯片企業(yè)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的方法。 但最近幾年各種芯片斷供問題屢見不鮮，而X86和ARM又是最底層的指令，國內(nèi)廠商根本無力抵抗斷供問題。 所以要真正的做出國產(chǎn)自主芯片，就要突破底層指令系統(tǒng)的封鎖，打造完全自己的指令集架構(gòu)，建立自己的芯片生態(tài)環(huán)境，這也是龍芯推出龍架構(gòu)的原因。
3 龍芯與MIPS 龍架構(gòu)的誕生并不是一帆風(fēng)順。因?yàn)辇埿局锌圃?019年之前，旗下產(chǎn)品一直使用MIPS指令授權(quán)，龍架構(gòu)也是龍芯與MIPS合作破裂后誕生的。 MIPS是X86和ARM之外的另一大指令集，擁有開源特性同時(shí)可以自由更改增加指令，龍芯十分看重這一點(diǎn)，因此龍芯中科在2010年開始產(chǎn)業(yè)化時(shí)，選擇與MIPS合作，購買了終身授權(quán)，希望能在MIPS上構(gòu)建自治生態(tài)。 但是很遺憾，從2018國內(nèi)芯片行業(yè)受到打壓后，MIPS在合作上也跟龍芯產(chǎn)生分歧，2019年MIPS更是直接宣布關(guān)閉開源計(jì)劃。 MIPS的閉源讓龍芯意識(shí)到，依靠國外授權(quán)發(fā)展自主芯片產(chǎn)業(yè)只是在溫水煮青蛙，不掌握芯片核心架構(gòu)設(shè)計(jì)根本無法打造國內(nèi)自己的芯片產(chǎn)業(yè)，依舊受制于人。 龍芯中科董事長胡偉武先生也曾表示，“我過去有過幻想，我過去覺得基于X86和ARM不可能做自己的生態(tài)，但基于比較開放的指令系統(tǒng)，授權(quán)比較開放，比如說可以自己加指令，是可以做自己的生態(tài)的。但是這個(gè)幻想破滅了。” 所以在2020年，龍芯推出了完全自主指令集架構(gòu)：龍架構(gòu)（LoongArch），龍架構(gòu)不是MIPS，也不是其他指令系統(tǒng)授權(quán)，而是完完全全脫離授權(quán)的自主研發(fā)指令集。 4 20年磨一劍 龍架構(gòu)誕生是偶然也是必然，偶然的是MIPS突然閉源，讓龍芯有些措手不及，只能在可能企業(yè)無法維持下去的情況下開啟了自主之路。 而必然在于龍芯已經(jīng)有了20年的技術(shù)積累，MIPS指令已經(jīng)隨著龍芯中科技術(shù)積累和發(fā)展不能滿足指令集拓展需求了，就算不閉源龍芯遲早也會(huì)走出自主指令這一步。 龍芯目前掌握兩大核心軟件：BIOS、操作系統(tǒng)內(nèi)核（含驅(qū)動(dòng)和虛擬化），三大編譯器：GCC、LLVM、GOLANG以及三大虛擬機(jī)：Java、JavaScript、.NET和兩大二進(jìn)制翻譯系統(tǒng)：X86、ARM。 在這10個(gè)基礎(chǔ)能力下，龍芯才能打造出了自主又兼容的龍架構(gòu)指令系統(tǒng)。 5 龍架構(gòu)的挑戰(zhàn)與機(jī)遇 龍芯雖然突破了指令系統(tǒng)的制約，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的獨(dú)立自主。但意味著龍芯雖中科從10年到現(xiàn)在發(fā)展的MIPS體系需要重新建立。 芯片本就是極其燒錢的行業(yè)，這讓從2015年開始好不容易轉(zhuǎn)虧為盈的龍芯無疑十分痛苦。由儉入奢易,由奢入儉難的道理誰都懂。 中國工程院院士倪光南先生曾說過國產(chǎn)軟硬件的發(fā)展過程一般要經(jīng)歷“不可用”-“可用”-“好用”三個(gè)階段。龍芯在MIPS時(shí)代推出的3A/3B4000已經(jīng)做到了好用。但更換為龍架構(gòu)后，就要重新進(jìn)行軟硬件的兼容優(yōu)化，相當(dāng)于房子推到重新打地基。 因此基于龍架構(gòu)打造的3A/3C5000在剛開始發(fā)布時(shí)，能夠兼容的軟件極少，甚至還不如3A/3B4000可用的軟件多。而除了軟件方面，在19年到21時(shí)期，龍芯最大的問題是處理器和系統(tǒng)之間的兼容問題，雖然MIPS和龍架構(gòu)使用的都是Linux生態(tài)，但在19年之前，國內(nèi)Linux系統(tǒng)有上百家，做兼容十分費(fèi)時(shí)費(fèi)力。 而恰好也是19年，在系統(tǒng)兼容方面，龍芯迎來了轉(zhuǎn)機(jī)，也為龍架構(gòu)的誕生創(chuàng)造條件 2019年，工信部對國產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了整合統(tǒng)一，給龍架構(gòu)發(fā)展帶來了契機(jī)。從以前幾百個(gè)操作系統(tǒng)百花齊放，到統(tǒng)信和麒麟雙雄并立，龍架構(gòu)需要解決的兼容少了很多，這也是讓龍架構(gòu)在兩年內(nèi)就基本解決了系統(tǒng)和處理器磨合問題的關(guān)鍵原因。 解決完系統(tǒng)問題，龍架構(gòu)依舊不能成為一帆風(fēng)順，軟件應(yīng)用的兼容優(yōu)化才是真正的大頭，這是龍架構(gòu)形成生態(tài)的關(guān)鍵。想要滿足各種應(yīng)用需求的龐大軟件生態(tài)，需要國內(nèi)軟件廠商的群策群力。 6 2022年龍架構(gòu)生態(tài)發(fā)展 在2022年全球經(jīng)濟(jì)高壓環(huán)境下，龍芯中科繼續(xù)研發(fā)龍芯第四代產(chǎn)品3A6000以及3A7000。3A6000與3A5000使用相同的工藝，但通過架構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，定點(diǎn)和浮點(diǎn)分?jǐn)?shù)大幅提升。根據(jù)IPC性能與AMDRyzen 5 5600G以及i7-1165G7相差不大，趕上了國際主流水準(zhǔn)，而根據(jù)路線圖3A6000預(yù)計(jì)會(huì)在2023年正式推出。
穩(wěn)扎穩(wěn)打推陳出新的同時(shí)，龍芯中科也在2022年開始生態(tài)建設(shè)擴(kuò)大自己的生態(tài)體系，與合作伙伴一起來完善自己的產(chǎn)品。 2022年1月13日龍芯中科首屆龍架構(gòu)生態(tài)創(chuàng)新大會(huì)召開，并發(fā)布龍芯生態(tài)白皮書，龍架構(gòu)平臺(tái)生態(tài)初步建立。就在同月，龍架構(gòu)平臺(tái)宣布與百度網(wǎng)盤適配成功，同時(shí)FFmpeg5.0也實(shí)現(xiàn)對龍架構(gòu)平臺(tái)的支持和優(yōu)化。 而到了6月份，龍芯中科技術(shù)股份有限公司首次公開發(fā)行股票并在科創(chuàng)板上市，這讓龍芯有更多的社會(huì)資本去進(jìn)行研發(fā)和發(fā)展，從而建立自己的龍架構(gòu)體系。 11月，龍芯在2022年信息技術(shù)自主創(chuàng)新高峰論壇上，龍芯中科宣布和ICISC合作，開源龍架構(gòu)，可以在龍芯上進(jìn)行EDA工具的芯片設(shè)計(jì)。同時(shí)龍芯百芯計(jì)劃基地正式啟動(dòng)，讓高校學(xué)生可以參與完成處理器芯片全流程設(shè)計(jì)，為國家培養(yǎng)更多高芯人才。 在這次論壇上，龍芯董事長胡偉武先生也明確指出，龍架構(gòu)平臺(tái)已經(jīng)解決了CPU性能以及操作系統(tǒng)和處理器的兼容問題，而新的問題就是應(yīng)用生態(tài)的問題。并確定未來兩年的目標(biāo)是將龍芯中科自主研發(fā)優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為性價(jià)比和軟件生態(tài)優(yōu)勢。這將是未來龍芯能否在民用消費(fèi)級(jí)市場商業(yè)化的關(guān)鍵。 7 國產(chǎn)自主好用的CPU不遠(yuǎn)了 目前基于龍芯龍架構(gòu)打造的桌面、服務(wù)器、網(wǎng)安、密碼等產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于黨政、能源、交通、教育等多個(gè)行業(yè)。這無疑是芯片國產(chǎn)化的重要里程，也讓龍芯中科距離讓中國人用上完全自主的CPU處理器的目標(biāo)更進(jìn)一步。 芯片行業(yè)不存在彎道超車，國產(chǎn)芯片落后是事實(shí)，所以龍芯中科20年來加倍努力，才成功實(shí)現(xiàn)最難的0到1突破，打破了指令集架構(gòu)制約。龍架構(gòu)平臺(tái)還在逐漸壯大，努力與合作伙伴共建自主生態(tài)，曙光已現(xiàn)，相信未來幾年內(nèi)每個(gè)人有機(jī)會(huì)使用到便宜好用的龍芯處理器產(chǎn)品。 |
