全球異構(gòu)計(jì)算三強(qiáng)鼎立 我國(guó)高端芯片產(chǎn)業(yè)迎新機(jī)遇

　　國(guó)產(chǎn)高端芯片所要進(jìn)入的市場(chǎng)是傳統(tǒng)處理器大廠已經(jīng)幾乎壟斷的市場(chǎng)，在市場(chǎng)和技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天，選擇非主流技術(shù)路線就意味著脫離了生態(tài)環(huán)境大家庭，注定沒有發(fā)展出路。唯有兼容主流，依靠其生態(tài)、發(fā)展其生態(tài)，才能使國(guó)產(chǎn)處理器站在一個(gè)比較高的起點(diǎn)上，具備與國(guó)際廠商同臺(tái)競(jìng)技的資格。當(dāng)前，處理器對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的依賴從PC開始逐步減弱。

　　因此，從工控市場(chǎng)、手機(jī)、智能電視、車載終端到高端服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備，國(guó)產(chǎn)高端芯片生態(tài)系統(tǒng)的問題都能夠相對(duì)容易解決。隨著HSA的建立與發(fā)展，HSA框架下的生態(tài)問題變得越來(lái)越小。在HSA框架下，生態(tài)系統(tǒng)支持由包括ARM、AMD、高通、Imagination、聯(lián)發(fā)科、華夏芯等數(shù)十家芯片公司在內(nèi)的HSA直接提供，無(wú)需開發(fā)獨(dú)立生態(tài)系統(tǒng)。當(dāng)前，CPU+GPU+DSP+FPGA的異構(gòu)融合是芯片領(lǐng)域的主流發(fā)展趨勢(shì)之一，這對(duì)我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)既是挑戰(zhàn)又是機(jī)遇，需進(jìn)一步加大布局，盡快推動(dòng)異構(gòu)計(jì)算芯片技術(shù)與產(chǎn)業(yè)生態(tài)建立。

　　發(fā)展異構(gòu)多核計(jì)算芯片技術(shù)與產(chǎn)業(yè)，第一，可以擺脫我國(guó)在傳統(tǒng)架構(gòu)芯片上與Intel等國(guó)外主流芯片廠商競(jìng)爭(zhēng)的不利局面。在異構(gòu)處理器芯片上，我國(guó)與國(guó)外主流處理器廠商處在同一起跑線上，共同參與新一代異構(gòu)多核處理器的設(shè)計(jì)、測(cè)試與應(yīng)用。第二，可以實(shí)現(xiàn)異構(gòu)多核處理器與國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)的無(wú)縫對(duì)接與共同支撐，基于國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)和國(guó)產(chǎn)異構(gòu)多核處理器，形成牢固支撐中國(guó)信息安全的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)平臺(tái)。第三，可以構(gòu)建由中國(guó)主導(dǎo)的異構(gòu)計(jì)算應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)。借助我國(guó)在市場(chǎng)、應(yīng)用等方面優(yōu)勢(shì)地位和影響力，形成完全自主可控國(guó)產(chǎn)高端處理器生態(tài)系統(tǒng)，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新，兼容并蓄，使之成為國(guó)際主流的技術(shù)路徑和生態(tài)體系。

　　應(yīng)加快推進(jìn)我國(guó)異構(gòu)計(jì)算產(chǎn)業(yè)實(shí)力

　　我國(guó)目前除華夏芯、華為和江南計(jì)算技術(shù)研究所外，尚無(wú)其他從事完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)異構(gòu)多核芯片設(shè)計(jì)公司。當(dāng)前我國(guó)發(fā)展芯片級(jí)異構(gòu)計(jì)算技術(shù)與產(chǎn)業(yè)存在追蹤片內(nèi)異構(gòu)計(jì)算的大學(xué)和企業(yè)少、投入不足、整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)薄弱、缺乏高端人才等諸多問題。

　　近二十年來(lái)，我國(guó)開展多個(gè)核心處理器研究項(xiàng)目，取得了包括龍芯、申威、飛騰、眾志、兆芯、中晟宏芯等一系列國(guó)產(chǎn)處理器成果，覆蓋了幾乎國(guó)際上所有主流、非主流的指令架構(gòu)。例如：中科院龍芯以MIPS核心架構(gòu)為基礎(chǔ)開發(fā)了一系列高端處理器，江南計(jì)算技術(shù)研究所研制的申威處理器，我國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)基于ARM V8指令集的FT-1500A系列處理器，上海兆芯收購(gòu)了我國(guó)臺(tái)灣威盛VIA的X86技術(shù)和梯隊(duì)，研發(fā)基于Intel X86構(gòu)架超標(biāo)量CPU處理器，蘇州中晟宏芯參加OpenPOWER聯(lián)盟，研制了IBM Power 8 CPU。以上成果主要集中在傳統(tǒng)同構(gòu)計(jì)算處理器領(lǐng)域，與國(guó)外同構(gòu)計(jì)算處理器最高水平差距約在一代左右。

　　在芯片級(jí)異構(gòu)計(jì)算領(lǐng)域，目前華夏芯、華為、江南計(jì)算技術(shù)研究所正在開展自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)異構(gòu)處理器設(shè)計(jì)研發(fā)。其中，華為主要以ARM異構(gòu)計(jì)算處理器核為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)異構(gòu)計(jì)算芯片和下游產(chǎn)品。江南計(jì)算技術(shù)研究所研制了“申威-3”高性能異構(gòu)眾核處理器，是國(guó)際上首款萬(wàn)億次片上融合異構(gòu)眾核處理器，成功應(yīng)用于“神州VI”超級(jí)計(jì)算機(jī)。華夏芯公司設(shè)計(jì)的CPU+GPU+DSP芯片IP核平臺(tái)，從指令集、微架構(gòu)到工具鏈具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在高性能移動(dòng)計(jì)算領(lǐng)域處于國(guó)際領(lǐng)先地位。

　　長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)在半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域主要遵循跟隨戰(zhàn)略，導(dǎo)致在核心技術(shù)領(lǐng)域自主創(chuàng)新能力弱，缺乏話語(yǔ)權(quán)。例如，對(duì)異構(gòu)處理器新技術(shù)不敏感，沒有及時(shí)跟進(jìn)HSA的硬件、過(guò)渡語(yǔ)言和并行編程軟件的路線圖與協(xié)議等。

　　一是對(duì)異構(gòu)計(jì)算芯片的重要性認(rèn)識(shí)不足，相關(guān)研發(fā)機(jī)構(gòu)少。片內(nèi)異構(gòu)多核計(jì)算芯片是構(gòu)建中國(guó)處理器產(chǎn)業(yè)全球優(yōu)勢(shì)的重要機(jī)遇，但國(guó)內(nèi)除華夏芯、華為、江南計(jì)算技術(shù)研究所等少數(shù)企事業(yè)單位外，大部分處理器設(shè)計(jì)企事業(yè)單位仍在花巨資許可、引進(jìn)、研發(fā)傳統(tǒng)同構(gòu)多核計(jì)算架構(gòu)。這可能導(dǎo)致異構(gòu)多核計(jì)算核心專利、生態(tài)系統(tǒng)被國(guó)外巨頭搶先布局和壟斷，阻礙我國(guó)核心芯片技術(shù)突破和創(chuàng)新。

　　二是異構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)技術(shù)包括芯片、總線及接口、編程工具、存儲(chǔ)管理、應(yīng)用軟件技術(shù)等等。異構(gòu)多核芯片原始創(chuàng)新投入大，一般企業(yè)承受力有限。在核心技術(shù)諸如異構(gòu)多核架構(gòu)指令集、微架構(gòu)、工具鏈設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)需投入大量資金和時(shí)間以實(shí)現(xiàn)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)突破，導(dǎo)致企業(yè)自身壓力大。