如何突破芯片“卡脖子”？

眾所周知，CPU芯片和操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域最基礎(chǔ)的核心技術(shù)，而中國在這方面受制于人，常被稱為“缺芯少魂”。隨著中美科技戰(zhàn)的加劇，美國從今年9月15日開始正式實(shí)施針對(duì)華為的芯片管制升級(jí)令，如何突破芯片“卡脖子”的問題成了中國舉國上下最關(guān)心，也是最迫在眉睫的問題之一。

11月3日在湖南長沙舉行的2020年世界計(jì)算機(jī)大會(huì)上，81歲高齡的中國工程院院士倪光南表示，雖然芯片行業(yè)已形成壟斷局面，但并不意味著中國就沒有機(jī)會(huì)，中國可以效法開源軟件的成功經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)開源芯片的研究，“開源芯片對(duì)中國和世界而言都是一種機(jī)遇”。

作為發(fā)展中國家，中國涉足芯片領(lǐng)域時(shí)，世界已經(jīng)形成壟斷體系，芯片設(shè)計(jì)門檻極高，以14納米工藝為例，不僅需要投入上億元的研發(fā)經(jīng)費(fèi)，還要投入大批的人力，這就導(dǎo)致只有少數(shù)企業(yè)能夠承受中高端芯片的研發(fā)成本，從而制約了芯片領(lǐng)域的創(chuàng)新。

目前世界上常態(tài)最為成熟的兩種指令集架構(gòu)的CPU分別為intel x86指令架構(gòu)CPU和ARM指令集架構(gòu)CPU；前者的優(yōu)勢(shì)是歷史悠久，壟斷了桌面和服務(wù)器領(lǐng)域，被美國的intel和AMD兩家公司擁有，罕有對(duì)外授權(quán)，后者則在移動(dòng)和嵌入式等領(lǐng)域占?jí)艛嗟匚?，世界上很多公司花費(fèi)數(shù)百萬至數(shù)億美元費(fèi)用向ARM公司購買CPU許可。

倪光南介紹說，開源即開放源代碼，是一種開發(fā)模式和商業(yè)模式，以linux為代表的開源軟件已成為軟件產(chǎn)業(yè)的主流。開源可以降低互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新的門檻，三五名開發(fā)人員用幾個(gè)月時(shí)間就可以快速開發(fā)創(chuàng)新業(yè)務(wù)，從而提高了互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的自主創(chuàng)新能力。

然而，過去開源芯片的開發(fā)往往陷入一個(gè)“死結(jié)”，由于開發(fā)投入大，驗(yàn)證周期長，企業(yè)不愿自主開發(fā)，而是花高價(jià)購買IP，因而也就不愿開源?！耙虼诉@個(gè)循環(huán)不能形成，開源的生態(tài)系統(tǒng)建立不起來?！蹦咴菏空f。

他指出，一種名為RISC-V指令集的架構(gòu)現(xiàn)在有望成為降低處理器芯片IP成本的新模式，而且中國在這方面已經(jīng)有了很好的開端，主攻開源芯片的RISC-V基金會(huì)已經(jīng)與中國團(tuán)隊(duì)成立了聯(lián)合開發(fā)實(shí)驗(yàn)室。

倪光南院士認(rèn)為，RISC-V有四大優(yōu)勢(shì)。一是設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，免除授權(quán)費(fèi)用和知識(shí)產(chǎn)權(quán)風(fēng)險(xiǎn)的完全開源免費(fèi)，是RISC-V存在的主要意義?！叭鍌€(gè)人的小團(tuán)隊(duì)在三四個(gè)月內(nèi)，只需幾萬元便能研制出一款具有市場(chǎng)競(jìng)爭力的芯片?！?/p>

二是技術(shù)優(yōu)勢(shì)，RISC-V指令集在最初設(shè)計(jì)時(shí)，其研發(fā)團(tuán)隊(duì)就明確表示要追求簡約，丟掉歷史包袱。目前成型的技術(shù)代碼集小，支持模塊化，性能十分優(yōu)越，能夠滿足從微控制器到超級(jí)計(jì)算機(jī)等各種復(fù)雜程度的處理器需求。

三是市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，隨著人工智能和新一代信息技術(shù)的發(fā)展，各種場(chǎng)景下對(duì)于CPU的需求日益碎片化，嵌入式應(yīng)用前景廣闊，低功耗，低成本和定制化需求越來越大，這使得RISC-V的精簡、低功耗，模塊化和可擴(kuò)展的優(yōu)勢(shì)與數(shù)字經(jīng)濟(jì)未來的發(fā)展方向十分契合。

四是管理優(yōu)勢(shì)，最初的RISC-V指令集開發(fā)于20世紀(jì)50年代，大多數(shù)專利早已過期，在商業(yè)化和開源使用方面不會(huì)存在大的技術(shù)壁壘和成本問題。很重要的一點(diǎn)是，RISC-V目前由一個(gè)成立于2005年的基金會(huì)管理，這是一個(gè)非營利的中立機(jī)構(gòu)和開放社區(qū)。今年3月，為了尋求技術(shù)中立，總部位于美國特拉華州的RISC-V基金會(huì)遷至瑞士。該基金會(huì)采取會(huì)員制管理，目前共有235家會(huì)員單位，中科院計(jì)算所是發(fā)起和審計(jì)會(huì)員，阿里、華為是白金會(huì)員。這種開放式的管理模式能夠有效地促進(jìn)RISC-V社區(qū)的交流和創(chuàng)新，形成生態(tài)系統(tǒng)，從而降低研發(fā)成本，打破芯片市場(chǎng)的壟斷局面。

RISC-V芯片目前在國內(nèi)處于起步階段，但前景良好，中科院計(jì)算所、阿里巴巴、華米科技、芯來科技都在積極推進(jìn)RISC-V的開發(fā)，并已取得成果，比如華米研發(fā)的智能可穿戴領(lǐng)域首顆AI芯片“黃山1號(hào)”已于2019年量產(chǎn)落地。

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