大時(shí)代背景下抓住國(guó)產(chǎn)處理器的發(fā)展機(jī)遇

　　芯片是今天中國(guó)最熱門的話題，隨著國(guó)際環(huán)境的變化，芯片設(shè)計(jì)和自主創(chuàng)新的重要意義越來越凸顯。

　　在不同種類的芯片中，量大面廣的處理器芯片被公認(rèn)為“半導(dǎo)體皇冠上的明珠”。其中最為大家熟悉的處理器是被俗稱為“大腦芯片”的中央處理器（CPU）和“圖形芯片”的圖形處理器（GPU），以及用于通訊、語音、圖像處理等領(lǐng)域的數(shù)字信號(hào)處理器芯片（DSP）。

　　根據(jù)海關(guān)的公開數(shù)據(jù)，2019年第一季度中國(guó)處理器及控制器進(jìn)口金額為289.54億美元，進(jìn)口數(shù)量為235.67億個(gè)；處理器及控制器出口金額為73.09億美元，出口數(shù)量為172.96億個(gè)。從數(shù)據(jù)來看，我國(guó)處理器特別是高端處理器芯片，仍然主要依賴進(jìn)口。更為嚴(yán)重的是，國(guó)產(chǎn)處理器（指令集、微架構(gòu)、工具鏈等底層基礎(chǔ)架構(gòu)源自于國(guó)內(nèi)企業(yè)自主研發(fā)）在市場(chǎng)中的份額基本可以忽略不計(jì)，底層基礎(chǔ)架構(gòu)的缺失制約了我國(guó)處理器行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

　　過去三十年，人類經(jīng)歷了數(shù)字化、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)變革，背后關(guān)鍵的推手，就是以處理器為代表的計(jì)算技術(shù)的飛速進(jìn)步。因此，即使是在芯片產(chǎn)業(yè)全球化的背景下，也需認(rèn)識(shí)到，國(guó)產(chǎn)處理器的創(chuàng)新能力代表了一個(gè)國(guó)家對(duì)新一代信息技術(shù)的掌控能力。當(dāng)大數(shù)據(jù)、人工智能、5G浪潮席卷而來，新一輪計(jì)算革命已然到來，全球處理器行業(yè)正面臨全新的挑戰(zhàn)。

　　在數(shù)字化、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代，主要的計(jì)算任務(wù)運(yùn)行在CPU處理器上；而大數(shù)據(jù)、人工智能、5G時(shí)代，主要的計(jì)算任務(wù)運(yùn)行在GPU、DSP、人工智能專用處理器以及形式多樣的專用硬件加速器上。多種計(jì)算單元的混合、搭配、集成統(tǒng)稱為異構(gòu)計(jì)算。異構(gòu)計(jì)算的發(fā)展由來已久，但新一代異構(gòu)計(jì)算已經(jīng)成為處理器芯片設(shè)計(jì)創(chuàng)新的主要熱點(diǎn)之一，其特點(diǎn)是不同計(jì)算單元的軟、硬件要素相互協(xié)同，形成一個(gè)統(tǒng)一的、高效的、簡(jiǎn)化的異構(gòu)計(jì)算芯片設(shè)計(jì)和應(yīng)用開發(fā)的平臺(tái)。

　　全球化是當(dāng)今世界的必然趨勢(shì)。全球異構(gòu)計(jì)算需要中國(guó)市場(chǎng)的支持；同時(shí)，中國(guó)異構(gòu)計(jì)算也需要與國(guó)際異構(gòu)計(jì)算廠商共建開放、合作和共贏的新賽道。但是，如果中國(guó)異構(gòu)計(jì)算與國(guó)外差距太大，也就沒有與國(guó)外廠商公平合作的基礎(chǔ)。

　　需要指出的是，今天大家談?wù)摲浅６嗟纳疃葘W(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等AI技術(shù)，需要根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，與感知、數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和傳輸、安全加密等技術(shù)結(jié)合起來，也就是說，需要將AI專用計(jì)算單元和其他處理器、加速器、存儲(chǔ)器單元通過不同形式異構(gòu)融合在一起，才能構(gòu)成一個(gè)完整的產(chǎn)品。如果沒有處理器芯片，單靠深度學(xué)習(xí)的專用芯片，無法支撐中國(guó)人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

　　發(fā)展國(guó)產(chǎn)處理器，一個(gè)繞不開的話題是生態(tài)。在CPU主宰計(jì)算的時(shí)代，PC和服務(wù)器處理器芯片巨頭Intel公司的CPU+微軟的Windows操作系統(tǒng)、手機(jī)處理器芯片巨頭ARM公司的CPU+谷歌安卓（以及蘋果iOS操作系統(tǒng)）形成了所謂的WinTel、AA生態(tài)，因?yàn)閃inTel和AA提供了一個(gè)統(tǒng)一、高效、簡(jiǎn)化的軟硬件開發(fā)平臺(tái)，在WinTel和AA平臺(tái)上，匯聚了眾多廠商的應(yīng)用開發(fā)，它們一起構(gòu)成了良好的用戶體驗(yàn)。從技術(shù)層面上來說，替換WinTel和AA完全可以做到，最大的挑戰(zhàn)是，用什么樣的利益機(jī)制引導(dǎo)全球眾多的應(yīng)用開發(fā)廠商，自愿把它們的軟、硬件開發(fā)移植到新的處理器架構(gòu)+操作系統(tǒng)平臺(tái)上。在過去，這基本上是不可能完成的任務(wù)。

　　但是，在以人工智能為代表的新一波信息技術(shù)浪潮中，一切都變得可能了。首先，人工智能不再由CPU主導(dǎo)生態(tài)，也沒有出現(xiàn)任何一種占主導(dǎo)地位的處理器架構(gòu)+操作系統(tǒng)的平臺(tái)，主流的生態(tài)尚在形成當(dāng)中。Intel、ARM等傳統(tǒng)處理器廠商并沒有提前預(yù)見和針對(duì)人工智能等應(yīng)用進(jìn)行布局并形成壟斷，導(dǎo)致AI芯片賽道涌入了眾多互聯(lián)網(wǎng)廠商、終端設(shè)備廠商和算法廠商等新興競(jìng)爭(zhēng)者。產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀是群雄并起、縱橫捭闔，未來鹿死誰手還看不出來。

　　其次，人工智能植根于日常生活與各行各業(yè)，大部分場(chǎng)景都是由單一的或者有限的幾個(gè)碎片化和定制化的應(yīng)用組成。因此，它并不需要一個(gè)像手機(jī)、PC一樣匯集眾多應(yīng)用、全球通用的軟、硬件開發(fā)平臺(tái)，而且它完全可能通過價(jià)格、性能、定制開發(fā)等機(jī)制，引導(dǎo)應(yīng)用開發(fā)廠商自愿把它們的軟、硬件開發(fā)移植到新的處理器架構(gòu)+操作系統(tǒng)平臺(tái)上。

　　再次，由于全球處理器廠商的多元競(jìng)爭(zhēng)，不同硬件平臺(tái)之間的軟件可移植性得到快速發(fā)展。越來越多的軟件由與處理器無關(guān)的高級(jí)語言開發(fā)。軟件與硬件之間的關(guān)聯(lián)邊界變得越來越明顯，安卓等操作系統(tǒng)也開始減少與硬件平臺(tái)之間的耦合。軟件的性能更多地依賴CPU等處理器廠商提供的高級(jí)語言編譯器。這些因素使得華夏芯這樣的新興處理器廠商獲得了比以前更為有利的生存環(huán)境。

　　因此，我們應(yīng)當(dāng)站在大時(shí)代的背景下思考，抓住發(fā)展國(guó)產(chǎn)處理器的重大機(jī)遇。今天是發(fā)展國(guó)產(chǎn)處理器的最好的時(shí)代，因?yàn)橛辛恕皞涮マD(zhuǎn)正”的機(jī)會(huì)；但這也是最壞的時(shí)代，因?yàn)楦?jìng)爭(zhēng)對(duì)手已經(jīng)把眼光從CPU轉(zhuǎn)向了新一代異構(gòu)計(jì)算乃至“超異構(gòu)”，而我們還在爭(zhēng)論是利用國(guó)外Risc　V還是MIPS開源指令集去設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)CPU處理器。今天是一個(gè)需要自信的時(shí)刻，因?yàn)锳I的飛速發(fā)展，讓國(guó)產(chǎn)處理器廠商與國(guó)外老牌處理器廠商在AI新賽道、新生態(tài)的構(gòu)建方面站在了同一起跑線上；但也是許多人依然對(duì)國(guó)產(chǎn)處理器廠商疑慮重重的時(shí)刻，因?yàn)檫^去三十年我們負(fù)重前行，尚未成功。今天是黎明前的黑暗，因?yàn)槲覀儾坏貌恢泵鍵P授權(quán)和合資不能取代自主創(chuàng)新這一事實(shí)；但是，正在發(fā)生的中國(guó)及全球芯片供應(yīng)鏈的重構(gòu)，給國(guó)產(chǎn)處理器廠商帶來了希望的光芒。

　　是看見才相信，還是相信才看見？要么奮力抓住三十年一遇的機(jī)會(huì)，為人類的計(jì)算革命做出來自中國(guó)企業(yè)的一份貢獻(xiàn)；要么在前途未卜的崎嶇山路上，不得不再等待下一個(gè)三十年。中國(guó)國(guó)產(chǎn)處理器廠商其實(shí)沒有更多選擇的余地。

　　（作者系華夏芯<北京>通用處理器技術(shù)有限公司CEO）