中電14所打破中國雷達(dá)依賴進(jìn)口DSP芯片的歷史

　　日前，為期一周的第三屆軍民融合發(fā)展高技術(shù)裝備成果展覽暨論壇活動(dòng)正在北京舉行，來自全國354家企業(yè)的422項(xiàng)技術(shù)成果參展，一大批國之重器、強(qiáng)軍利器、創(chuàng)新銳器集中亮相，眾多前瞻性、顛覆性、創(chuàng)新性成果均為首次公開展示，大部分是我國近年來在信息技術(shù)領(lǐng)域軍民融合發(fā)展的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心關(guān)鍵技術(shù)。

　　中國電科14所也攜帶眾多技術(shù)成果參加了這次展會(huì)。在展會(huì)上，由中電14所聯(lián)合清華大學(xué)、龍芯中科等單位研發(fā)的華睿DSP雖然并不起眼，但這款小小的芯片，卻結(jié)束了中國國產(chǎn)雷達(dá)長期依賴進(jìn)口DSP的歷史。

　　雷達(dá)依賴進(jìn)口DSP風(fēng)險(xiǎn)大

　　中國國產(chǎn)DSP在商業(yè)領(lǐng)域目前國內(nèi)依舊是空白，市場(chǎng)份額基本被美國德州儀器等廠商壟斷。在雷達(dá)、電子對(duì)抗等領(lǐng)域的電子裝備中，長期以來一直采用國外的DSP 芯片，一些裝備在過去一度使用飛思卡爾公司的MPC8640D等DSP芯片。國產(chǎn)雷達(dá)使用進(jìn)口DSP顯然是存在一些問題的。

　　由于政治方面的因素，外國政府禁止出口軍品級(jí)DSP芯片，使中國的武器裝備不得不使用低等級(jí)芯片代替高等級(jí)芯片使用，這樣依賴就影響裝備的性能。如果采取從商業(yè)芯片篩選的做法，又會(huì)因?yàn)樯虡I(yè)芯片相對(duì)于軍用芯片較短的生命周期和穩(wěn)定性，加大了裝備使用期內(nèi)的維護(hù)保障困難。

　　而如果通過非正常途徑獲得國外性能優(yōu)異的DSP也存在兩個(gè)問題，一是無法保障供貨渠道穩(wěn)定，二是無法獲得國外公司的技術(shù)支持，導(dǎo)致國產(chǎn)雷達(dá)裝備發(fā)展更新不具備可持續(xù)性。畢竟國外設(shè)計(jì)公司不可能對(duì)中國軍工企業(yè)提供“雙歸零”級(jí)別的技術(shù)支持。

　　另外，DSP也可能像CPU一樣被預(yù)留后門。由于美國諸多科技公司都有配合美國情報(bào)部門收集情報(bào)的慣例，這些芯片巨頭極有可能惡意植入后門。退一步說，即便不考慮惡意后門問題，也無法保障安全。因?yàn)樵谛酒脑O(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)一些冗余模塊，平時(shí)這些模塊的功能在應(yīng)用中用不上，主要用于性能分析和產(chǎn)品檢測(cè)等方面，這些模塊適當(dāng)開發(fā)就可以作為后臺(tái)監(jiān)控。這也是為什么國內(nèi)一部分學(xué)者認(rèn)為：自主研發(fā)的芯片不一定安全，但買來的芯片一定不安全。

　　華睿1號(hào)與龍芯3號(hào)有很深的淵源

　　華睿1號(hào)在2009年列入國家“核高基”重大專項(xiàng)。2009 年8 月完成芯片的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2009 年12 月完成芯片的物理設(shè)計(jì)。2010 年1月進(jìn)行芯片流片。2010 年6 月完成芯片的封裝及成測(cè)。芯片的測(cè)試工作于2010 年12 月完成。

　　在2012年，華睿1號(hào)核高基課題驗(yàn)收會(huì)在北京舉行，驗(yàn)收專家組對(duì)課題成果給予了高度評(píng)價(jià)和一致認(rèn)可，成為“十一五”國家“核高基”高端芯片重大專項(xiàng)中首個(gè)通過驗(yàn)收的DSP項(xiàng)目。

　　華睿1號(hào)的成功，既有中國電子科技集團(tuán)公司第十四研究所、北京國睿中數(shù)科技股份有限公司(該公司是14所子公司)、清華大學(xué)、龍芯中科幾家單位的攜手奮進(jìn)和辛苦付出，也和華睿1號(hào)與龍芯3號(hào)有很深的淵源密不可分。

　　在2009年，北京國睿中數(shù)科技股份有限公司與北京龍芯中科技術(shù)服務(wù)中心有限公司簽訂無形資產(chǎn)使用許可協(xié)議。國睿中數(shù)和龍芯兩家單位以共同享有華睿1號(hào)DSP芯片的知識(shí)產(chǎn)權(quán)的方式進(jìn)行合作，共同研發(fā)這款DSP芯片。

　　在具體研發(fā)過程中，國睿中數(shù)和龍芯選擇了基于龍芯3號(hào)通用處理器的架構(gòu)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用提取和增加了一些專用指令和運(yùn)算單元的方式開發(fā)華睿1號(hào)DSP芯片。

　　之所以選擇基于龍芯3號(hào)的基礎(chǔ)進(jìn)行改進(jìn)開發(fā)，主要是因?yàn)橹袊娮涌萍技瘓F(tuán)公司第十四研究所試圖以國內(nèi)現(xiàn)有的技術(shù)條件和能力去實(shí)現(xiàn)自己期望的技術(shù)目標(biāo)，具有試水性質(zhì)，而結(jié)果則是證明自主研發(fā)之路完全可行，一些人鼓吹“自主研發(fā)芯片是不行的”完全是患上了軟骨病。這也為之后選擇自主研發(fā)華睿2號(hào)，而非選擇技術(shù)引進(jìn)鋪平了道路。

　　在華睿2號(hào)的研制中，龍芯和中國電科十四所沒能實(shí)現(xiàn)華睿1號(hào)研制中的傾力合作。原因在于龍芯的目標(biāo)是做通用處理器，主要考慮面向各個(gè)市場(chǎng)的通用性。而華睿的主要用于雷達(dá)，選擇了專用通用結(jié)合的道路，從華睿1號(hào)到華睿2號(hào)的發(fā)展歷程來看，華睿系列DSP逐漸更為專用化。

　　專用和通用有啥區(qū)別呢?通用處理器好比是一把瑞士軍刀，幾乎什么都能干，但比起專用的工具來，性能就差一截了。這就使龍芯和中國電科十四所必然走向兩個(gè)不同的目標(biāo)。

　　不過，各走各的路并不意味著龍芯和中國電科十四所分道揚(yáng)鑣，龍芯的一批技術(shù)骨干就留在了中國電科十四所，繼續(xù)為華睿系列DSP的研發(fā)嘔心瀝血，并在華睿2號(hào)的研制中發(fā)揮了重要作用。

　　值得一提的是，在北京人民大會(huì)堂北京廳舉行的華睿1號(hào)DSP芯片發(fā)布會(huì)上，華睿方面表示：借今天這個(gè)良機(jī)，我代表華睿1號(hào)的研制團(tuán)隊(duì)，感謝“核高基”專家組的悉心指導(dǎo)和支持，感謝以胡偉武研究員為代表的中科院計(jì)算所設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的支持和幫助。謝謝!

　　十四所和華睿這種誠懇的態(tài)度，與國內(nèi)某通信巨頭明明使用別人的IP，而不是像14所這樣合作開發(fā)，卻在發(fā)布會(huì)上對(duì)IP的來源只字不提，還將其改頭換面，使大眾誤認(rèn)為這是該公司的技術(shù)成果的做法形成鮮明對(duì)比。

　　性能達(dá)到國際先進(jìn)水平

　　華睿1號(hào)采用65nm CMOS工藝，工作主頻為550MHz，處理能力32GFMACS，功耗為10W。就技術(shù)指標(biāo)而言，華睿1號(hào)DSP 性能明顯優(yōu)于飛思卡爾公司的MPC8640D、ADI 公司的TS201 和美國德州儀器公司的C6701。根據(jù)南京電子技術(shù)研究所的研究顯示：華睿1號(hào)總體性能優(yōu)于國內(nèi)外同類處理器，適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的雷達(dá)信號(hào)處理和電子對(duì)抗等領(lǐng)域。

　　正是因?yàn)槿A睿1號(hào)優(yōu)異的性能，這款DSP已經(jīng)成功應(yīng)用于十四所十多型雷達(dá)產(chǎn)品中，創(chuàng)造了國產(chǎn)多核DSP芯片產(chǎn)品應(yīng)用的“三個(gè)之最”：雷達(dá)裝備應(yīng)用型號(hào)最多、單臺(tái)套應(yīng)用數(shù)量最多和總應(yīng)用數(shù)量最多。

　　在華睿1號(hào)取得成功之后，中國電科十四所再接再厲，成功研制出華睿2號(hào)，華睿2號(hào)是在實(shí)現(xiàn)華睿1號(hào)基本功能的前提下，進(jìn)一步改進(jìn)了專用指令和向量運(yùn)算單元，同時(shí)加入了可重構(gòu)的運(yùn)算核，更高效地面向?qū)Ｓ妙I(lǐng)域的計(jì)算，在通用的基礎(chǔ)上更偏向?qū)ＭńY(jié)合。目前，華睿2號(hào)還在調(diào)試中，據(jù)小道消息，多型新裝備將采用華睿2號(hào)DSP。除了已經(jīng)研發(fā)成功的華睿1號(hào)和華睿2號(hào)之外，14所正在研發(fā)華睿3號(hào)，讓我們一起期待華睿2號(hào)大量應(yīng)用和華睿3號(hào)研發(fā)成果的好消息。