| 出版日期：2001-10-29 总期号：1067 本年期号：82 |
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风雨兼程中国芯
朗飞 CPU芯片的发展经历了三十年，其技术水平已经达到相当惊人的地步。目前，中国在CPU芯片的设计与开发虽然暂时落后世界先进水平，但回顾中国芯的发展历史，我们坚信终有一天全世界会共唱“我的中国芯”！ 
图中手指所指即为方舟芯片 10月10日，我国第一个高性能通用CPU芯片-Godson通过了专家鉴定。专家认为，其在通用CPU设计技术方面达到了国内领先水平，在动态流水线的具体实现技术和CPU硬件对系统安全性的支持方面，有重要创新，达到了国际先进水平。其性能与英特尔的486相当。我国第一款通用式“中国芯”——“龙芯”在设计上所取得的重大突破，带给中国IT业的不仅是惊喜，还有自豪。回顾“中国芯”的发展，虽一路艰辛，但始终让人充满希望。 长期以来，中国的IT业有一块“芯病”，就是缺少自己的核心技术。我国的微电子产业还处于起步阶段，与国际先进水平相比差距较大，设计、制造都缺乏自主能力，微处理器几乎全部从国外进口。国内电脑制造业长期受制于人的现状令人尴尬。 目前，国际上微处理器按应用领域的不同分为三类：一是通用高性能微处理器，追求高性能，主要用于工作站和高性能个人计算机系统；二是嵌入式微处理器，主要用于运行面向特定领域的专用程序，配备轻量级操作系统，比如手机、VCD、机顶盒；三是微控制器，主要用于汽车空调、自动机械等领域的自控设备。 嵌入式微处理器 随着“后PC时代”到来，数字化产品层出不穷，嵌入式系统以其低功耗、高性能的特点成为市场新宠。由于嵌入式微处理器还处于起步阶段，市场潜力巨大，还没有形成垄断，我国正好以此为突破口。因此，从1998年开始，由北京大学计算机系副主任、博士生导师程旭领导的课题组，将嵌入式微处理器作为主攻方向。1999年完成了设计微处理器的一整套“正向设计”的软件协同设计环境，为进一步研制微处理器提供了科技依据和设计环境。这意味着我们有能力采用最新的设计理念和技术，实现自主创新。 继1999年底，我国研制出第一颗具自主知识产权的16位嵌入式微处理器后，2001年1月，程旭领导的课题组又研制出支持32位和16位两套指令系统的微处理器。前后的间隔仅一年多，而国外至少要用两到三年。 与16位嵌入式微处理器相比，第二代“中国芯”能支持32位和16位两套指令系统的微处理器，在性能和技术水平上都是一个新的飞跃。与之同时完成的“机顶盒示范原型系统”，则为我国自主开发信息家电产品提供了核心技术。第二代“中国芯”的问世，标志着我国嵌入式微处理器研制达到了20世纪90年代末国际水平。 对于嵌入式微处理器的研究，国内有很多研究单位都付出了努力。2001年4月底，由归国留学生李德磊博士创办的中芯微系统技术有限公司推出代号为“方舟－1”的0.25微米、32位的CPU芯片产品，以及基于“方舟-1”上开发的网络计算机NC2000。有关专家指出，“方舟-1”的诞生是我国微电子与计算机领域的重大突破。 “方舟-1”CPU芯片产品采用了自行设计的体系结构，是面向网络应用的CPU芯片。它具有速度快、成本低、集成度高等特点，主频达到166兆赫，每秒能执行2亿条指令。“方舟－1”在嵌入式CPU领域达到了国际先进水平。“方舟-1” 的投片成功和基于“方舟”的网络计算机开始进入市场，标志着我国自主知识产权CPU的产品化，对于保障我国信息安全、提高产业的核心竞争力和效益具有重大意义。 通用微处理器 有人认为，随着数码产品的不断翻新，处理器最大的市场在嵌入式方面，中国也应将处理器的研发定位在嵌入式方面，而没有必要在通用处理器上做大量投入。但从市场前景来看，高性能通用CPU的利润比嵌入式处理器高得多。我们通过设计通用CPU才能掌握自己的CPU核。过去，我国只能研制一些中低端芯片，CPU和移动通信用DSP等关键芯片完全依靠进口。 2001年10月12日，中星微电子公司宣布，中国首枚具有自主知识产权的百万门级超大规模图像解码专用芯片“星光一号”已经全面实现产品化，为联想等采用，具有国际领先水平。 这之后，由中国科学院计算技术研究所的唐志敏、胡伟武研究员率领的科研人员研制的与MIPS芯片完全兼容的高性能通用CPU芯片-－-“龙芯（Godson）”又通过了专家鉴定。我国具有完全自主知识产权的这一芯片，含600多万晶体管，能执行250多条指令，可运行通用的主流操作系统Linux最新版本内核（2.4版）、X-Window和商品化Web服务器软件。Godson CPU具有高性能的64位浮点流水线，采用了当代通用CPU先进体系结构的主要设计技术。目前，Godson还只是完成了一个CPU的逻辑设计，属于阶段性成果，80%的工作还在后面。该通用CPU芯片是基于FPGA的设计，主频也不高，只有12.5MHz，性能只相当于Intel 486，但它的出现却带给我们更大的信心。 江苏综艺股份有限公司已经与中科院计算所正式签署了投资意向协议书。计算所将吸收该公司数千万元的资金用于进一步研发。据悉，此芯片一年内有望获得商品化应用。 国产芯片欣欣向荣 由于受国际大环境恶化，芯片生产过剩导致价格下跌等因素的影响，全球芯片业步入低谷，而中国芯片业却增长迅速，2000年达到高峰，增长率为37%。科技部已决定,“十五”期间把超大规模集成电路列为国家“863”计划重大项目予以支持。 据报道，上海市投资1亿元的“多目标硅片计划”已经正式启动。而深圳打算用10年时间建成中国集成电路制造业的主要基地之一。北京也于去年底宣布投资15亿美元建成三条集成电路生产线。中国将会成为世界上最大的集成电路消费市场。 九十年代初是芯片技术发展的分水岭。这之前，技术的重心是PC微处理，芯片的设计也是以CPU为中心而展开；之后，网络的兴起使网络芯片成为市场的热点。如今，计算机、信息家电、网络、通讯设备等无不以微处理器为核心部件。我国科学家计划2003年研制出具有奔腾Ⅲ水平的通用芯片，2005年在高性能通用芯片设计方面达到当时的国际先进水平。我们期待着全世界共唱“我的中国芯”的一天。 国内厂商评说中国CPU现状 对于中国IT产业长期以来无“芯”的状态，制约了国内PC业的发展，众多国内IT厂商都深有同感。在芯片技术上，国外厂商处于垄断地位，国内厂商在PC的核心关键技术上表现得较为被动。国内的PC厂商很大程度上在跟随他们的技术，做一些配套的研究和制造，所以很难创新。不过，近一段时间，中国芯片设计开发领域捷报频传，取得一个又一个突破性进展，使我们倍感鼓舞。 海尔公司认为，从短期来看，“龙芯”为代表的“中国芯”对整个计算机市场不会产生太大的影响，不会改变计算机市场的现状。但从长远的角度来看，国产CPU的问世打破了国外厂商长期以来在核心技术上的垄断。而垄断产生的高额利润将会随着国产CPU的不断发展逐步降低。计算机产品的价格也将随之大幅下降，这对于下游计算机厂商和最终用户而言无疑是件好事，对于计算机产业的发展也会起到积极作用。 对于“中国芯”的广泛应用，清华同方公司认为还要经过一段时间。因为我们虽然已经研制出国内领先水平的芯片，但与国际领先水平相比还有一定差距。另外国内的基础制造工艺较为落后，要成批量的生产还需要一段时间。因为以上种种因素造成国产CPU仍需较长时间的努力。现在只是解决了有和没有的问题，加入WTO以后，开放竞争的环境对我们国内生产的芯片将提出更高的要求，包括技术含量和产品成本等方面。从厂商的角度来说，当然希望“中国芯”的应用越早越好，但关键还是看性能和价格。相对于国外品牌，我们必须具有较强的竞争优势，做出自己的特色。应用“中国芯”，将增强国内PC行业的自主意识，PC行业技术和应用的方向都会出现一些分支。在以前，Intel推P4大家就只能跟风跑，如果中国芯在市场上占一定比例，那么PC行业应用和发展方向将呈现多元化趋势。 目前，国际上CPU的综合性能几乎每年提升一倍，这种技术的飞速发展对国内PC产业有相当大的带动作用，世界各国包括中国经济的发展受国际环境的影响越来越明显。我们PC产业的应用与国外CPU技术的发展几乎同步，虽然PC应用的普及率不及欧美，但从技术应用水平和市场等方面来看，几乎一致。国内PC产业要具备核心竞争力，就必须拥有自主核心技术。中国计算机产业要走一条自主创新的道路，就必须加大自主核心技术的开发力度。 |
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