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來源：中關村在線 國產芯片行業一直備受業內外人士的關注，但隨著近些年西方國家的一些政策，中國芯的發展也遭受多方位打壓，禁止授權、斷供等操作屢屢發生，也是我們俗稱的“卡脖子”現象。 在這種環境下，因為缺少關鍵核心技術，沒辦法進行替代，為了企業能夠活下去，大部門國產芯片企業只能選擇與虎謀皮，選擇在別人的框架規則下發展自己的芯片產業。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。 1 這家企業帶來了國產自主芯片 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制造外，芯片設計更是重中之重，框架規則限制就來自芯片設計中的底層芯片架構。所以想要突破制約，中國需要一套自主芯片架構。 在突破底層制約方面，其實有國內一家國產芯片企業已經邁出了第一步，它就是龍芯中科。 
提起龍芯中科，大部分用戶應該都有一些印象，作為一家國產自研芯片企業，龍芯中科從中科院旗下課題組脫胎而生，已經有了20年歷史，積累了大量技術研發經驗。 在2020年龍芯中科推出了完全自主指令集龍架構（LoongArch），從此國內算正式擁有了自己的指令集架構生態。 2 為何要建立完全自主指令集架構？ 指令集架構是CPU用來控制和計算指令的一種系統規范，也是芯片設計中最底層的一環，如果把芯片制造流程比作蓋房子，那指令集架構就相當于地基，重要性不言而喻。 目前桌面計算機是X86指令集架構體系的天下，移動端是ARM指令集架構的王朝。桌面端X86體系下有Windows系統和Intel構建的Wntel生態。移動端ARM下的安卓體系，一直是擋在芯片國產化前的幾座大山，依托于底層架構帶來的龐大生態體系難以撼動。 芯片目前國內企業發展芯片主要依靠購買國外授權為主，區別只是誰用X86，用ARM授權的問題，而有授權了就可以兼容Windows和開源的安卓，也是最容易讓芯片企業實現商業化的方法。 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，國內廠商根本無力抵抗斷供問題。 所以要真正的做出國產自主芯片，就要突破底層指令系統的封鎖，打造完全自己的指令集架構，建立自己的芯片生態環境，這也是龍芯推出龍架構的原因。
3 龍芯與MIPS 龍架構的誕生并不是一帆風順。因為龍芯中科在2019年之前，旗下產品一直使用MIPS指令授權，龍架構也是龍芯與MIPS合作破裂后誕生的。 MIPS是X86和ARM之外的另一大指令集，擁有開源特性同時可以自由更改增加指令，龍芯十分看重這一點，因此龍芯中科在2010年開始產業化時，選擇與MIPS合作，購買了終身授權，希望能在MIPS上構建自治生態。 但是很遺憾，從2018國內芯片行業受到打壓后，MIPS在合作上也跟龍芯產生分歧，2019年MIPS更是直接宣布關閉開源計劃。 MIPS的閉源讓龍芯意識到，依靠國外授權發展自主芯片產業只是在溫水煮青蛙，不掌握芯片核心架構設計根本無法打造國內自己的芯片產業，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，但基于比較開放的指令系統，授權比較開放，比如說可以自己加指令，是可以做自己的生態的。但是這個幻想破滅了。” 所以在2020年，龍芯推出了完全自主指令集架構：龍架構（LoongArch），龍架構不是MIPS，也不是其他指令系統授權，而是完完全全脫離授權的自主研發指令集。 4 20年磨一劍 龍架構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有了20年的技術積累，MIPS指令已經隨著龍芯中科技術積累和發展不能滿足指令集拓展需求了，就算不閉源龍芯遲早也會走出自主指令這一步。 龍芯目前掌握兩大核心軟件：BIOS、操作系統內核（含驅動和虛擬化），三大編譯器：GCC、LLVM、GOLANG以及三大虛擬機：Java、JavaScript、.NET和兩大二進制翻譯系統：X86、ARM。 在這10個基礎能力下，龍芯才能打造出了自主又兼容的龍架構指令系統。 5 龍架構的挑戰與機遇 龍芯雖然突破了指令系統的制約，實現了真正意義上的獨立自主。但意味著龍芯雖中科從10年到現在發展的MIPS體系需要重新建立。 芯片本就是極其燒錢的行業，這讓從2015年開始好不容易轉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軟硬件的發展過程一般要經歷“不可用”-“可用”-“好用”三個階段。龍芯在MIPS時代推出的3A/3B4000已經做到了好用。但更換為龍架構后，就要重新進行軟硬件的兼容優化，相當于房子推到重新打地基。 因此基于龍架構打造的3A/3C5000在剛開始發布時，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時期，龍芯最大的問題是處理器和系統之間的兼容問題，雖然MIPS和龍架構使用的都是Linux生態，但在19年之前，國內Linux系統有上百家，做兼容十分費時費力。 而恰好也是19年，在系統兼容方面，龍芯迎來了轉機，也為龍架構的誕生創造條件 2019年，工信部對國產系統進行了整合統一，給龍架構發展帶來了契機。從以前幾百個操作系統百花齊放，到統信和麒麟雙雄并立，龍架構需要解決的兼容少了很多，這也是讓龍架構在兩年內就基本解決了系統和處理器磨合問題的關鍵原因。 解決完系統問題，龍架構依舊不能成為一帆風順，軟件應用的兼容優化才是真正的大頭，這是龍架構形成生態的關鍵。想要滿足各種應用需求的龐大軟件生態，需要國內軟件廠商的群策群力。 6 2022年龍架構生態發展 在2022年全球經濟高壓環境下，龍芯中科繼續研發龍芯第四代產品3A6000以及3A7000。3A6000與3A5000使用相同的工藝，但通過架構優化設計，定點和浮點分數大幅提升。根據IPC性能與AMDRyzen 5 5600G以及i7-1165G7相差不大，趕上了國際主流水準，而根據路線圖3A6000預計會在2023年正式推出。
穩扎穩打推陳出新的同時，龍芯中科也在2022年開始生態建設擴大自己的生態體系，與合作伙伴一起來完善自己的產品。 2022年1月13日龍芯中科首屆龍架構生態創新大會召開，并發布龍芯生態白皮書，龍架構平臺生態初步建立。就在同月，龍架構平臺宣布與百度網盤適配成功，同時FFmpeg5.0也實現對龍架構平臺的支持和優化。 而到了6月份，龍芯中科技術股份有限公司首次公開發行股票并在科創板上市，這讓龍芯有更多的社會資本去進行研發和發展，從而建立自己的龍架構體系。 11月，龍芯在2022年信息技術自主創新高峰論壇上，龍芯中科宣布和ICISC合作，開源龍架構，可以在龍芯上進行EDA工具的芯片設計。同時龍芯百芯計劃基地正式啟動，讓高校學生可以參與完成處理器芯片全流程設計，為國家培養更多高芯人才。 在這次論壇上，龍芯董事長胡偉武先生也明確指出，龍架構平臺已經解決了CPU性能以及操作系統和處理器的兼容問題，而新的問題就是應用生態的問題。并確定未來兩年的目標是將龍芯中科自主研發優勢轉化為性價比和軟件生態優勢。這將是未來龍芯能否在民用消費級市場商業化的關鍵。 7 國產自主好用的CPU不遠了 目前基于龍芯龍架構打造的桌面、服務器、網安、密碼等產品已經廣泛應用于黨政、能源、交通、教育等多個行業。這無疑是芯片國產化的重要里程，也讓龍芯中科距離讓中國人用上完全自主的CPU處理器的目標更進一步。 芯片行業不存在彎道超車，國產芯片落后是事實，所以龍芯中科20年來加倍努力，才成功實現最難的0到1突破，打破了指令集架構制約。龍架構平臺還在逐漸壯大，努力與合作伙伴共建自主生態，曙光已現，相信未來幾年內每個人有機會使用到便宜好用的龍芯處理器產品。 |
