大時代背景下抓住國產(chǎn)處理器的發(fā)展機遇

　　芯片是今天中國最熱門的話題，隨著國際環(huán)境的變化，芯片設(shè)計和自主創(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年第一季度中國處理器及控制器進口金額為289.54億美元，進口數(shù)量為235.67億個；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。從數(shù)據(jù)來看，我國處理器特別是高端處理器芯片，仍然主要依賴進口。更為嚴重的是，國產(chǎn)處理器（指令集、微架構(gòu)、工具鏈等底層基礎(chǔ)架構(gòu)源自于國內(nèi)企業(yè)自主研發(fā)）在市場中的份額基本可以忽略不計，底層基礎(chǔ)架構(gòu)的缺失制約了我國處理器行業(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算技術(shù)的飛速進步。因此，即使是在芯片產(chǎn)業(yè)全球化的背景下，也需認識到，國產(chǎn)處理器的創(chuàng)新能力代表了一個國家對新一代信息技術(shù)的掌控能力。當大數(shù)據(jù)、人工智能、5G浪潮席卷而來，新一輪計算革命已然到來，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)和移動互聯(lián)網(wǎng)的時代，主要的計算任務(wù)運行在CPU處理器上；而大數(shù)據(jù)、人工智能、5G時代，主要的計算任務(wù)運行在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。多種計算單元的混合、搭配、集成統(tǒng)稱為異構(gòu)計算。異構(gòu)計算的發(fā)展由來已久，但新一代異構(gòu)計算已經(jīng)成為處理器芯片設(shè)計創(chuàng)新的主要熱點之一，其特點是不同計算單元的軟、硬件要素相互協(xié)同，形成一個統(tǒng)一的、高效的、簡化的異構(gòu)計算芯片設(shè)計和應(yīng)用開發(fā)的平臺。

　　全球化是當今世界的必然趨勢。全球異構(gòu)計算需要中國市場的支持；同時，中國異構(gòu)計算也需要與國際異構(gòu)計算廠商共建開放、合作和共贏的新賽道。但是，如果中國異構(gòu)計算與國外差距太大，也就沒有與國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)用場景，與感知、數(shù)據(jù)采集、存儲和傳輸、安全加密等技術(shù)結(jié)合起來，也就是說，需要將AI專用計算單元和其他處理器、加速器、存儲器單元通過不同形式異構(gòu)融合在一起，才能構(gòu)成一個完整的產(chǎn)品。如果沒有處理器芯片，單靠深度學(xué)習(xí)的專用芯片，無法支撐中國人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

　　發(fā)展國產(chǎn)處理器，一個繞不開的話題是生態(tài)。在CPU主宰計算的時代，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)，因為WinTel和AA提供了一個統(tǒng)一、高效、簡化的軟硬件開發(fā)平臺，在WinTel和AA平臺上，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。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，主流的生態(tài)尚在形成當中。Intel、ARM等傳統(tǒng)處理器廠商并沒有提前預(yù)見和針對人工智能等應(yīng)用進行布局并形成壟斷，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爭者。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)，大部分場景都是由單一的或者有限的幾個碎片化和定制化的應(yīng)用組成。因此，它并不需要一個像手機、PC一樣匯集眾多應(yīng)用、全球通用的軟、硬件開發(fā)平臺，而且它完全可能通過價格、性能、定制開發(fā)等機制，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)平臺上。

　　再次，由于全球處理器廠商的多元競爭，不同硬件平臺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)當站在大時代的背景下思考，抓住發(fā)展國產(chǎn)處理器的重大機遇。今天是發(fā)展國產(chǎn)處理器的最好的時代，因為有了“備胎轉(zhuǎn)正”的機會；但這也是最壞的時代，因為競爭對手已經(jīng)把眼光從CPU轉(zhuǎn)向了新一代異構(gòu)計算乃至“超異構(gòu)”，而我們還在爭論是利用國外Risc　V還是MIPS開源指令集去設(shè)計國產(chǎn)CPU處理器。今天是一個需要自信的時刻，因為AI的飛速發(fā)展，讓國產(chǎn)處理器廠商與國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國產(chǎn)處理器廠商疑慮重重的時刻，因為過去三十年我們負重前行，尚未成功。今天是黎明前的黑暗，因為我們不得不直面IP授權(quán)和合資不能取代自主創(chuàng)新這一事實；但是，正在發(fā)生的中國及全球芯片供應(yīng)鏈的重構(gòu)，給國產(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會，為人類的計算革命做出來自中國企業(yè)的一份貢獻；要么在前途未卜的崎嶇山路上，不得不再等待下一個三十年。中國國產(chǎn)處理器廠商其實沒有更多選擇的余地。

　?。ㄗ髡呦?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/華夏芯">華夏芯<北京>通用處理器技術(shù)有限公司CEO）