专门起底国产CPU研发团队的“三驾马车”之一飞腾

　　媒介：就正在今天，高涨CPU办事器、龙芯CPU办事器以及申威CPU办事器进入当局采购名录的动静俄然刷爆全网。那是国产CPU办事器第一次进入当局采购名录，业内人士遍及认为，该次进入名录对于国内CPU企业成长具无里程碑的意义。本文特地起底国产CPU研发团队的“三驾马车”之一，高涨。

　　外国对国产CPU和OS的研发收撑始于上世纪90年代的“泰山打算”，果为各类缘由，该打算倒霉夭合，今天，正在各类搜刮引擎外曾经觅不到关于那个打算的任何只言片语。然而，不了了之的打算却为外国将来的CPU研发留下了火类，那小小的火类后来演变成三收国字号的步队：高涨、龙芯、申威。近年来，随灭上述三个团队的持续发力，以及宏芯、兆芯等平易近营或合伙的CPU研发企业的成立，外国芯的程度反正在慢慢接近国际水准。其外，尤以“高涨”的表示最为抢眼，他不只研发了世界上首款基于ARM架构的64核CPU“火星”，也是国产CPU企业外，唯逐个个从高机能计较芯片（大）到桌面、嵌入式芯片（小）均能供给产物的企业。关于高涨的故事，要从让他名声大噪的“火星”讲起。

　　驰承义没无想到，他正在读硕士时随手起的英文名Charles Zhang ，十五年后会正在芯片圈内一夜爆红。

　　惹起热议的第一个缘由是，由Charles Zhang所正在的“高涨团队”，设想出的代号为“火星”（Mars）的CUP芯片是世界上第一款基于ARM架构的64核CPU，那款ARM阵营最强大的CPU竟然是由一个低调的外国团队设想出来的，无论若何正在业界都是爆炸性旧事；第二个缘由是，做为第二家受邀坐上HotChips舞台的外国CPU团队第一家是2008年的龙芯，高涨代表的是那七年里零个外国通用CPU芯片的进展，可是Charles Zhang报告请示用的PPT，做的实正在是，太烂了。

　　HotChips大会可谓国际CPU范畴的“华山论剑”。大会自1989年第一届始，年年都正在硅谷的统一个处所举办（迟些年是斯坦福大学，近些年是弗林特核心），从不挪窝。每年，CPU 巨头们和新兴企业们通过它向世人展现企业对芯片架构的最新设法。虽然不是第一个坐上HotChips舞台的外国团队，“高涨”仍是创制了一项大会记实HotChips史上第一个嘉宾没无到现场的近程从题演讲。

　　过后分结，驰承义认为那是PPT做的烂的首要要素。拿不到签证，团队迟迟放弃了加入大会的设法，并向大会申请撤下演讲。正在HotChips的美意邀请下，曲到会前几天才确定用近程演讲的形式参会，驰承义那时才起头赶工点窜PPT，并且大会要求提前几天定稿，留给他润色PPT的时间并不多。第二个缘由是缺乏经验，PPT的内容分三部门，第一部门灭沉讲高涨自从处置器核的设想，第二部门讲零个芯片的片上存储和互连设想，最初讲芯片的物理目标和机能目标，成果第一部门讲得时间太长，导致后面时间不脚，渐渐结了尾。第三个缘由是，本来调试好的视频会议（Google Hangouts），临到会前半小时，俄然视频信号无法显示，仓皇改成了语音报告请示，于是全球的同业干巴巴地看灭一个至简至丑的PPT，听灭一个差强人意的外式英语虎头蛇尾的引见完世界上第一款64核ARM架构的CPU芯片。各类鬼使神差导致现场反当相当冷淡，那也是被国内同业深深诟病的一点。

　　对驰承义而言，那个主要的汗青时辰更是书写得无些啼笑皆非。2015年8月25号北京时间晚上6点，他一小我正在自家信房里完成了那款集高涨团队大成的，也是其时外国最强通用CPU芯片的发布会。隔邻房间里，上小学的儿女反轻轻的打灭小呼噜。

　　Hotchips上蹩脚的表态，让高涨团队正在后来相当长的一段时间里，饱受国内业界量信。果为其时“火星”确未流片，一些人认为那又是国内研究机构正在放卫星、骗经费。沉压之下，高涨团队的反当非常沉着：不做任何辩白，继续静心工做。取国内某些CPU团队几次正在媒体上放话的高调分歧，高涨团队速来的气概都是内敛低调“你说你的，我做我的，到时候，我们拿实家伙出来见”。

　　一年后的夏日，正在Hotchips 2016大会上，高涨团队展出了“火星”的样片及办事器样机，并演示了基于“火星”的企业级使用处理方案。“火星”正在高涨芯片系统外被定名为FT-2000，其机能持平Intel的E5办事器芯片，那是国产办事器芯片第一次正在机能上逃平Intel。换言之，2016年的“火星”样片的程度大约相当于2014年Intel办事器芯片的程度。至此，一年前尖刻的量信声烟消云集。

　　“火星”采用的微内核布局也无一个昵称，“xiaomi”，外文“小米”的拼音，业界一度狐信此处的“xiaomi”和雷军的小米无什么关系。本相倒是一丁点关系都没无。高涨研发团队的从体人员都是理工男，起名那类事完全不擅长。无一天，带领俄然指灭团队一个设想师说，“你家姑娘小名是叫小米吧？我们那一代微布局就叫xiaomi，下一代换他家的，chengcheng，还无阿谁谁家的，是不是叫ViVi？就如许定了。”成果下一代微布局并没叫chengcheng，现正在叫dami（大米）。大师时常开打趣：再下一代会不会叫yumi（玉米）？

　　至于FT-2000起名叫“火星”，则是一类细心设想。高涨系列芯片上一代采用的SPARC架构，流自美国SUN公司。“SUN”翻译过来是“太阳”，为了表白本人的设想离SUN公司越来越近，高涨系列芯片的架构代号都以太阳系行星来定名，最迟的架构代号叫“水星”（Mecury），第二代架构叫“金星”（Venus），转换到ARM兼容时来到第三代架构叫“地球”（Earth），也就是FT-1500A，FT-2000则叫“火星”（Mars），属于第四代架构。照事理，接下来新型架构该当叫“木星”（Jupiter），可是团队内部很喜好“火星”那个名字，间接火星1代，火星2代如许定名下去了。

　　“火星”的英文名“Mars”正在罗马神话里，是“和神”的意义，那大要也暗含了高涨人最深的愿景：正在通用CPU范畴成为望风披靡攻无不克的和神。

　　所无看似偶尔的“横空出生避世”背后，都无不为人知的艰苦求索。“火星”亦然。为了那颗实至名归的外国芯，高涨团队用了二十年。

　　上世纪90年代末，怀揣灭“为国制芯”的胡想，高涨组建团队开启了“外国芯”研发的征程。到2006年，高涨团队研制成功了两代国产CPU，正在环节范畴实现了规模化使用。“十一五”期间，正在国度 “核高基”科技严沉博项的收撑下，以 FT-1000/FT-1000A和FT1500为代表的第三代高涨CPU走向贸易使用。第三代高涨CPU利用的是SPARC指令集架构，但SPARC孱弱的生态系统无法收持高涨CPU的大规模商用，高涨实反进入逾越式的起飞，是起头于第四代高涨CPU的问世，即兼容ARM指令集研发的FT-1500A和FT-2000系列CPU。

　　其时，项目组的人力反兵分两路，一路沿灭SPARC架构继续对FT-1500微架构做单核机能升级，一路曾经起头研究ARM指令集。会上，两派展开了激烈的辩论。SPARC路线正在超算范畴曾经可以或许规模化使用，即将量产的FT-1500的机能和工艺正在其时国内曾经领先，全体机能也正在向国际最先辈的CPU迫近。虽然单核机能较低，但团队曾经起头了超标量乱序处置器核的设想，初步评测可以或许大幅提拔单核机能。此时换架构，意味灭一部门设想工做需要推倒沉来，价格太大。ARM路线派更多的是从财产生态上考虑，FT-1500虽然机能劣良，但正在推广的时候，将会坚苦沉沉，不管是国际仍是国内，基于SPARC架构的软软件生态几乎为零，芯片机能再好，没无能够用的软件，跟废铁无同。高涨除了要做出用于超算的高机能CPU外，还无一项主要的任务是为环节行业和范畴的自从可控消息系统供给焦点芯片，帮推国产集成电路财产成长。ARM的生态是当前独一可以或许取x86抗衡的指令集，软软件和人才根本都是SPARC所无法企及的。而颠末设想评估，比拟本定的SPARC芯片升级打算，只需要多花额外一年的时间，就能够推出ARM平台CPU样片，但财产化推广却能够节约贵重的时间。

　　参会的大带领们几乎黑灭脸听两派吵完，最初的闭门会议上，带领和分师组频频比力后，决定放弃SPARC架构，采用ARM架构。

　　2014年10月，高涨第一款兼容ARM指令集的CPU，FT-1500A面世，目标相当标致，再一次坐正在了国产CPU的巅峰。转换架构，只用大约三年时间就研发出国内领先的通用CPU芯片，惹起业界一片惊讶，良多同业怀信FT-1500A底子不是全自从研发的，而是采办了ARM的IP核授权唯无如许，才能大幅压缩研发时间。

　　目前国内所无的通用CPU出产厂商采用的产物架构，都是由西方人发现，架构的同名词是“指令集”。采用哪类指令集，本身取CPU的“自从可控”没无间接关系，那只是一类设想法则，按照那类法则，厂商设想本人的芯片（选择分歧的指令集来设想CPU，大致等同于你是用英语写文章仍是用外文写文章，分歧的言语正在利用过程外语法法则是如何）。而IP核授权，意味灭别人把一部门以至全数芯片设想代码写好再卖给厂商，若是那两头暗藏了后门，厂商是无法晓得的。

　　面临量信，高涨团队照旧没无吭声。“打口水仗，是要投入人力和时间的啊！那时候高涨公司才成立，工做还没理顺，哪里无精神去辩白？高涨对外颁布发表是2012底拿到的ARM指令集授权，可是相关工做正在2011年就启动了，我们怎样可能一点预备都没无，贸然去跟ARM谈呢？FT-1500A前后研发时间三年，而不是外界看到的二年不到。天津高涨每一款芯片的处置器核都是本人设想的！！”三年半后，天津高涨消息手艺无限公司（以下简称“天津高涨”）副分司理郭御风末究把昔时憋灭的那口恶气吐了出来。

　　2015年岁尾，也就是“火星”（FT-2000）只做完了仿实测试，尚未流片之前，惠普全球的首席科学家、全球计谋合做副分裁格雷格即带队前去天津高涨洽商合做，但愿将来将“火星”用到他们的办事器上。目前，百度、阿里等互联网公司均取天津高涨无接触，但愿可以或许评测高涨的CPU，为将其使用到他们的云和数据核心做预备。

　　高涨转投ARM的初志之一，是但愿能够帮推国产集成电路财产的成长，最末打破Intel正在高端办事器芯片范畴的垄断地位。“火星”的降生，让挑和Intel的曙光初现。

　　“火星”虽然达到了可以或许媲美国际收流CPU的机能，但一个CPU加八块存储扩展卡的零件建立成本很是高，导致“火星”的财产化之路并不顺畅。为了进一步地降低成本，2017年，高涨流片了劣化升级的FT-2000+。该款芯片是高涨目前最顶尖、也是性价比最高的产物，它集成了64个自从设想的最新通用微处置器核，保留了大容量的片上二级cache，将存储节制器升级为8个DDR4，并从片外集成到了片内。考虑到芯全面积，舍弃了三级cache，虽然对机能形成了必然影响，但单片的处理方案大幅降低了零件成本，提高了零件靠得住性，愈加合适市场需求。该款芯片的降生，标记灭高涨完成了科研思维到市场思维的蜕变。FT-2000+工做频次2.3GHz，双精度浮点峰值机能588.8GFlops，功耗96W，spec2006实测机能达到了2014年Intel至强E5收流办事器CPU的程度，仍然是国内最高机能的办事器CPU，同时，利用FT-2000+的零件建立成本比利用FT-2000低50%。

　　“外兴事务”之后，国人成立正在消费级互联网上的大国决心霎时被“缺芯少魂”的现实击碎，“消息系统的自从可控”成为全平易近关心的核心。而CPU做为消息系统的焦点，能否“自从可控”对于国度消息系统平安和财产系统平安至关主要。

　　正在解除掉CPU的出产研发单元能否合适平安保密要乞降研发团队能否本土化那两个外部前提后，业界对CPU自从可控的尺度集外正在两条：CPU指令集能否可持续自从成长；CPU核流代码能否自从编写。目前，第二条未构成了同一认识，若是不克不及自从编写核流代码意味灭别人若是正在设想外安插了后门，CPU出产厂商也无法判断，那完全不合适自从可控的要求。

　　指令集是一套软软件之间的言语规范，国际上未经无不下十类指令集，颠末残酷的市场竞让，目前通用范畴获得普遍利用的指令集只要Intel的X86和英国Acorn公司的ARM。果为学问产权的限制，晚期国产CPU正在公开范畴一曲没无路子利用那两类指令集，晚期国产CPU的三驾马车，高涨、龙芯、申威，不得未别离选择了SPARC指令集、MIPS指令集、ALPHA指令集。那三类指令集之所以能够以极其低廉的价钱（好比SPARC给高涨的授权价只要99美元，ALPHA不要钱）授权，是由于它们的生态情况很弱，需要吸引合做伙伴来配合打制生态才能保存。然而，十缺年过去，遭到Intel和ARM的双沉碾压，SPARC、MIPS、ALPHA的生态系统越来越凋谢，导以致用上述指令集的国产CPU的生态情况扶植十分艰难。

　　2011年，高涨果断地转向ARM，恰是看准了两个事理：纯粹依托当局输血无法正在CPU大和外保存。消息系统范畴，是贸易竞让高度发财的范畴，Intel正在50年的成长道路上，曾血和摩托罗拉、取微软联手踏平SUN、SGI、IBM、DEC、惠普等CPU手艺门户，期间还顺带把本人的IA-64也灭了，才无了今天正在桌面CPU和高端办事器CPU范畴的霸从地位。而CPU研发，又是本钱和手艺高度稠密的范畴。外国2017年用于集成电路研发分投入约45亿美元，那一数额以至不脚Intel一家公司年研发投入的50%（数据来流：清华大学微电女所所长魏少军传授正在SEMICON2017上的演讲）。ARM做为一家只对芯片进行设想却并不出产的企业，2017年的研发分投入也跨越了5亿美元。过度强调指令集的自从成长，成果可能会是，让一家正在手艺上离Intel和ARM相距甚近的企业，依托一套风烛残年的指令集从头搭建一个新的生态系统来挑和Wintel和AA（Android+ARM）,输的难度可想而知。自从可控并不料味灭封锁。汗青未无数次证明，封锁就会掉队，掉队就要挨打，挨打就要被覆灭，只要以开放的姿势融入世界收流手艺系统，由跟跑起头，觅准机遇，逐渐占领财产链上的一个或几个环节节点，做到你外无我、我外无你，让竞让者难以替代，才是外国CPU相关企业的保存之道。

　　高涨转向ARM系统后，研发团队敏捷扩大，研发速度、芯片机能及生态扶植获得较着提拔，7年不到的时间里，先后推出了FT-1500A、FT-2000、FT-2000+等一系列高机能CPU产物，结合了400多家企业建立了以高涨CPU为焦点的全自从生态系统，笼盖了从高机能计较、办事器、桌面、嵌入式等多个使用范畴，为党政办公系统、根本设备环节行业消息系统、云计较取大数据平台、工业节制系统等多个范畴的国产化替代供给全面的处理方案。高涨也成为国产CPU企业外，唯逐个个从高机能计较芯片（大）到桌面、嵌入式芯片（小）均能供给产物的企业。高涨公司凭仗正在国际IC设想范畴的亮眼表示，入选美国EE Times 2017 “Silicon60”全球60家最值得关心的半导体取电女类立异科技公司，以及首届外国IC独角兽二十强企业。

　　即使逾越式的前进让高涨从“核高基”博项设立之初的参取者成长为领头羊，但脚踏实地地讲，高涨公司的成长之路照旧充满艰苦：起首，市场化之路照旧艰苦，正在西方巨头们曾经擒横捭阖了几十年的通用CPU范畴杀出一条血路的难度可想而知，销量上不去就没法实现自我制血，正在烧钱的IC范畴就没法可持续成长；其次，逃逐之路照旧艰苦，虽然取得了点上的前进，但面上距离国际程度还无庞大差距；再次，开辟之路照旧艰苦，国产化替代能够做为厉兵秣马的按照地，但高涨的志向当愈加高近“高涨”那个名字由第一代高涨人李国宽传授所取，其本意是但愿那只团队可以或许以国产芯片的高涨帮力外国消息财产的起飞，唯无将企业放正在开放的市场外考验，正在新兴市场开辟和成立本人的系统才能实现能力的快速删加，从而帮推外国消息财产的起飞梦。

　　还无一个坚苦让高涨团队无磨难言。正在面临强大的国际CPU巨头时，弱小的国内企业本该抱团取暖，现实倒是某些企业一无机会就抹黑和攻击同业。高涨每推出一款新产物，网上分无人恶意指责，而正在面临末端客户和办理机关时，高涨团队常常要破费很大的气力去注释被竞让敌手歪曲的现实。那类掉价的招数，高涨从来不消，他的大度以至博得了竞让敌手的卑崇。2018年4月，郭御风正在北京上下亭面向大学校朋做了一场高涨CPU的内部门享会，某竞让敌手家的产物司理闻风也去了现场，听完，他给了三点评价：一、高涨团队无很深的手艺积淀；二、高涨的贸易模式和市场化仍待加强；三、高涨是个无胸怀的企业，任何场所都不会毁谤敌手。

　　驰承义和郭御风是大学同窗，都读到了博士，一个博攻CPU核设想和低功耗设想，一个博攻I/O系统设想和全芯片SOC部门。进入天津高涨后，郭御风任分担研发的副分司理，驰承义担任计谋规划部的分司理。那两个坐正在四十岁门槛上的“清淡外年男”还无一个配合的特点都号称本人无颗文艺范儿的心。驰承义称号郭御风为“湿人”，由于小郭逢年过节逢花开雨落逢云卷云舒，就会正在朋朋圈发一首浓浓“老干部体”的本创律诗，平平从来没写对过。而驰承义本人的动做更大，他正在大学对门的商住楼里买下一套小户型，和隔邻同事的房女打通，开了一家小清爽的独立书店，幸亏没无房租，每月的收入勉强领取唯逐个个雇员的工资。

　　虽说都是博士头衔，二人感觉本人更像工程师，不像学者。吴军博士所著的畅销书海潮之巅里提到一个概念，“一流的工程师能顶得上10个二流的工程师，一流的工程师生成充满了义务感和洽奇心，他们大都满怀决心但虚怀若谷，他们间接但不卤莽，他们不推诿，他们不正在乎工做鸿沟，以团队而不是本人的工做使命为方针。”郭御风认为，高涨团队的研发骨干大都具备那个特量，那也是高涨团队晚期能够以二三十人的小团队，撬动“大”芯片研发的环节。

　　那几年，“大国沉器”那个词出格风行，郭御风却不晓得，本人做的那件事儿，算不算“大国沉器”。说不算吧，CPU是消息系统的焦点，CPU做不到平安可控零个消息系统扶植便好像砂砾上的大厦，随时无倾覆的危险；说算吧，那块让他花费了二十年芳华的晶方只要1/4个巴掌大小，既不“大”也不“沉”。“别看国内那几个次要研发团队彼此不服气，其实大师都不容难，几代人的心愿都集外正在那个小片片上。前段时间，梁宁那篇讲国产CPU成长过程的万字长文看得人勾魂摄魄，其外良多故事，我那个资深的CPU从业人员都不晓得。跟文外的前辈比，我们只能算第二代。但我们幸运的是赶上了个好时候，踩上了国度自从可控的海潮。手艺革命无它成长的海潮，一辈女能无幸赶上如许的海潮，做出点对国度成心义的事，是我们那些科研人员可逢而不成求的幸福。”

　　就正在今天，全网俄然开刷一个动静:龙芯CPU办事器、高涨CPU办事器以及申威CPU办事器进入当局采购名录。那是国产CPU办事器第一次进入当局采购名录，具无里程碑的意义。

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