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如何突破芯片“卡脖子”?81岁的老院士这么说-工业电子-与非网

tikitaka
发表于 2020-11-05 21:21:35

      众所周知,CPU 芯片和操作系统是计算机领域最基础的核心技术,而中国在这方面受制于人,常被称为“缺芯少魂”。随着中美科技战的加剧,美国从今年 9 月 15 日开始正式实施针对华为的芯片管制升级令,如何突破芯片“卡脖子”的问题成了中国举国上下最关心,也是最迫在眉睫的问题之一。

        

      11 月 3 日在湖南长沙举行的 2020 年世界计算机大会上,81 岁高龄的中国工程院院士倪光南表示,虽然芯片行业已形成垄断局面,但并不意味着中国就没有机会,中国可以效法开源软件的成功经验,推动开源芯片的研究,“开源芯片对中国和世界而言都是一种机遇”。

        

      作为发展中国家,中国涉足芯片领域时,世界已经形成垄断体系,芯片设计门槛极高,以 14 纳米工艺为例,不仅需要投入上亿元的研发经费,还要投入大批的人力,这就导致只有少数企业能够承受中高端芯片的研发成本,从而制约了芯片领域的创新。

        

      目前世界上常态最为成熟的两种指令集架构的 CPU 分别为 intel x86 指令架构 CPU 和 ARM 指令集架构 CPU;前者的优势是历史悠久,垄断了桌面和服务器领域,被美国的 intel 和 AMD 两家公司拥有,罕有对外授权,后者则在移动和嵌入式等领域占垄断地位,世界上很多公司花费数百万至数亿美元费用向 ARM 公司购买 CPU 许可。

        

      倪光南介绍说,开源即开放源代码,是一种开发模式和商业模式,以 linux 为代表的开源软件已成为软件产业的主流。开源可以降低互联网创新的门槛,三五名开发人员用几个月时间就可以快速开发创新业务,从而提高了互联网企业的自主创新能力。

        

      然而,过去开源芯片的开发往往陷入一个“死结”,由于开发投入大,验证周期长,企业不愿自主开发,而是花高价购买 IP,因而也就不愿开源。“因此这个循环不能形成,开源的生态系统建立不起来。”倪院士说。

        

      他指出,一种名为 RISC-V 指令集的架构现在有望成为降低处理器芯片 IP 成本的新模式,而且中国在这方面已经有了很好的开端,主攻开源芯片的 RISC-V 基金会已经与中国团队成立了联合开发实验室。

        

      倪光南院士认为,RISC-V 有四大优势。

       

      一是设计优势,免除授权费用和知识产权风险的完全开源免费,是 RISC-V 存在的主要意义。“三五个人的小团队在三四个月内,只需几万元便能研制出一款具有市场竞争力的芯片。”

        

      二是技术优势,RISC-V 指令集在最初设计时,其研发团队就明确表示要追求简约,丢掉历史包袱。目前成型的技术代码集小,支持模块化,性能十分优越,能够满足从微控制器到超级计算机等各种复杂程度的处理器需求。

       

      三是市场优势,随着人工智能和新一代信息技术的发展,各种场景下对于 CPU 的需求日益碎片化,嵌入式应用前景广阔,低功耗,低成本和定制化需求越来越大,这使得 RISC-V 的精简、低功耗,模块化和可扩展的优势与数字经济未来的发展方向十分契合。

        

      四是管理优势,最初的 RISC-V 指令集开发于 20 世纪 50 年代,大多数专利早已过期,在商业化和开源使用方面不会存在大的技术壁垒和成本问题。很重要的一点是,RISC-V 目前由一个成立于 2005 年的基金会管理,这是一个非营利的中立机构和开放社区。今年 3 月,为了寻求技术中立,总部位于美国特拉华州的 RISC-V 基金会迁至瑞士。该基金会采取会员制管理,目前共有 235 家会员单位,中科院计算所是发起和审计会员,阿里、华为是白金会员。这种开放式的管理模式能够有效地促进 RISC-V 社区的交流和创新,形成生态系统,从而降低研发成本,打破芯片市场的垄断局面。

        

      RISC-V 芯片目前在国内处于起步阶段,但前景良好,中科院计算所、阿里巴巴、华米科技、芯来科技都在积极推进 RISC-V 的开发,并已取得成果,比如华米研发的智能可穿戴领域首颗 AI 芯片“黄山 1 号”已于 2019 年量产落地。

        

      倪光南院士生于 1939 年,是中国最早的一代计算机科学家。他曾参与研制我国自行设计的第一台电子管计算机(119 机)。上世纪六七十年代开展汉字处理和字符识别研究,首创在汉字输入中应用联想功能。在担任计算所公司 / 联想集团总工期间,主持开发了联想式汉字系统、联想系列微型机。1994 年,倪光南当选中国工程院院士。

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