科技魔方

龙芯冲击科创版,卧薪尝胆20年的胡伟武给我们带来了什么?

媒体头条

2021年07月23日

  日前,上交所正式受理了龙芯中科技术股份有限公司(简称“龙芯中科”)的科创板IPO申请,该公司将募资35.12亿用于先进制程芯片、高性能图形芯片等项目。

  据招股书,龙芯中科本次公开发行新股不超过4100万股,占发行后总股本的比例不低于10%。最终募集资金总量将根据实际发行股数和询价情况予以确定。

  这意味着创立20年的龙芯终于要独立上市了。2000年,31岁的胡伟武转正成为中科院计算技术研究所研究员,2001年5月,在中科院计算所知识创新工程的支持下,龙芯课题组正式成立,龙芯诞生。

  20年后,已经满头白发的胡伟武终于让龙芯上市了,而且现在的龙芯有了自定义的指令集LoongArch,最新的龙芯3A5000的性能已经超过低电压的早期i5。

  然而在同时,也传出诸如龙芯十问之类的声音,也有上海一家公司找MIPS专利的麻烦。

  那么,龙芯的真相是什么?卧薪尝胆20年的胡伟武给我们带来的龙芯到底是什么?它能支持起中国信息自主安全可控吗?

  一、龙芯的起源

  龙芯最初是中科院计算所的一个项目,在2001年的时候,中国还没有什么像样的自主处理器。处理器的自主研发很早就停了,很多人都提出问题,说没有中国芯不安全。

  当时,江南所买下了DEC Alpha的技术,正在发展神威。上海交大的汉芯的制造者刚刚回国。今天如日中天的ARM还在于MIPS竞争嵌入式市场。

  龙芯就是在这个背景下诞生的,龙芯启动项目的名字叫Godson,乍一看以为是上帝之子。而胡伟武说是音译,其实这个处理器的名字叫“狗剩”,起贱名好养活。

  2002年8月,龙芯1号正式问世,首次解决了中国无芯的局面,同年入选中国科学院和工程院联合主办的十大科技进展新闻。

  龙芯1号这是一款通用的MIPS指令集处理器,在今天看来,设计一颗能跑起来的CPU不算什么,是中科院大学老师和学生一起努力就能做到的。但是当年这可是了不起的成就,虽然有人说这块芯片“参考”了一颗IDT的MIPS指令集处理器,但那也比不容易了。

  首发成功后,胡伟武的团队继续开发。2003年12月,龙芯2号在中科院计算所正式亮相,这时候的龙芯已经进入国家863计划、核高基项目了。

  龙芯2号的研究目标是在2004年中期,用0.18微米的工艺,实现主频500MHz、SPECCPU2000测试分值超过300的64位通用CPU芯片。

  如果说龙芯1号还是参考的话,龙芯2号就已经是一颗能用的通用处理器了,四发射超标量处理器,500MHZ主频,大约有奔腾3的水平,这个性能已经可以比较流畅的跑图形界面了。

  当时,已经有一些企业尝试推出基于龙芯2的产品,但是市场并不认可。无论是曙光龙腾服务器,还是神州数码、长城的NC,在规模和销量上都不行,龙芯的发展速度也放慢了。

  2008年,4核龙芯3号流片成功,从2008年到2020年,龙芯中科展示的还是龙芯3A,只是版本到了龙芯3A5000,12nm工艺,4核设计,基础频率2.5GHz。

  值得一提的是,2020年,龙芯放弃了依赖多年的MIPS指令集,开发了一套自主指令集 LoongArch。未来龙芯将不再是兼容MIPS指令集的CPU,而是一颗自有指令集,兼容其他指令集生态系统的CPU。

  回顾龙芯发展20年,我们可以用几起几落来形容。开局突破大热,产业化受阻开始冷下来,后来一步步发展,在一些专用领域获得市场。2018年后,随着中美关系的紧张再次崛起,以自主指令集为特色重新崛起,上市IPO。

  二、龙芯自有指令集的意义

  回顾龙芯20年的发展,我们可以分为几个阶段。在龙芯1号到龙芯2号时期,龙芯解决的是自主处理器的有无问题。就是说不考虑生产问题,中国用国外的指令集和架构,可以设计出自主的通用处理器了。这个成就在2021年看来不算什么,但是在2001年,2003年是可以获得科技进步奖的。

  但是,在2003年市场化受阻以后,龙芯遇到挑战。龙芯2号追上了奔腾3,但是英特尔很快就发布了酷睿2处理器,其性能和功耗,都是龙芯系列无法媲美的,龙芯本来期望的“轻电脑”市场没有了。

  2007年后,智能手机崛起,ARM快速发展,ARM在功耗上远低于龙芯,而性能到了2012年就超过了龙芯2号,2014年就超过了龙芯3号。

  在性能上,功耗上,工艺上,龙芯全面落后。在自主方面,国内的企业可以用ARM提供的公版IP,比较方便的设计出自主处理器,如华为海思、瑞芯微、全志等等,这些公司的产品销售远比龙芯系列要好,安卓生态远比龙芯自己依赖于MIPS的Linux要好。

  这样一来,龙芯很长一段时间都没有市场。特别是华为用A57直接设计鲲鹏处理器,飞腾也用了ARM指令集,直接分走了龙芯自主可控电脑的市场。龙芯在性能上,生态上无法匹敌。

  龙芯的转机在2018年,中美贸易战后。国人认识到了建立在国外授权,国外制造上的自主是空中楼阁。真正的信息安全要完全自主才行。

  这个时候,龙芯提出了LoongArch指令集,然后把其他指令集翻译过来运行,利用其他指令集处理器的生态系统。这是很有创意的。

  这样龙芯对于自主可控有了新的意义。

  从性能上看,功耗几十W,给台式机用的龙芯3A5000,单核心跑分也就是苹果iPhone7的水平。但是这个性能对于日常办公应用足够。而且如果设想成功,你在ARM和X86下的程序都可以拿来用。这就解决了龙芯缺乏软件,缺乏生态系统的问题。

  可以说,自有指令集是当前龙芯系列的最大靓点,这个自主指令集坚持下去,逐步完善软硬件生态,未来是可以带来真正信息安全自主可控的。

  三、龙芯的未来

  从原理上看,龙芯提出的 LoongArch是一条光明大道。指令集自主之后,处理器设计可以真正自主。不用跟着ARM或者英特尔走,对方推一个新的指令集版本,你就得跟着换。

  硬件自主了,操作系统也可以真正自主起来。所谓开源linux,核心版本还是经常升级的,而且自主权不在国人手里。安卓同样如此。

  而龙芯把指令集自主了,未来基于龙芯的操作系统,就可以自己说了算,自己确定标准支持一个Linux发行版。

  这些标准确定了,各种应用软件移植就可以了,因为龙芯搞的LoongArch,可以把ARM和X86指令集一对一或者一对二的翻译过来。或者翻译运行,或者重新编译,总有办法把现在的程序放到龙芯上去运行。

  这样,如果生态系统搞起来,转换效率还可以的话,那么龙芯是可以替代现在日常办公电脑,实现信息自主,安全可控的。而且用户不用改变太多的习惯,不用重新学习培训,不用重新开发。

  但是,我们要看到。搞指令集翻译,以前全美达搞过,后来nVIDIA收购后也干过,但是最后都是兼容兼容的没有了自己。变成X86 或者ARM处理器。龙芯现在是胡伟武的私企,没有高级别的支持,要实现规划是很难的。龙芯的设想需要各方巨头的支持,才能成功。

  大约2005年前后,汉芯打磨芯片丑闻让人们对龙芯质疑骗钱的时候,一个英特尔的工程师拜访了胡伟武,发现胡伟武的房子比他小,车比他便宜,人比他疲惫,他在论坛为胡伟武正名,胡骗什么了?

  如今,满头白发的胡伟武终于可以IPO了,恭喜胡伟武,恭喜龙芯。

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来源:maomaobear

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