“芯芯”之火，可以燎原

文／胡伟武

现在大家都很关心我们国家芯片的发展。我给大家讲一种很特殊的芯片，它是芯片领域的珠穆朗玛峰，它是最重要的芯片，没有之一——这种芯片叫CPU。

什么是CPU？

当代计算机都采用一种结构，叫“冯·诺依曼结构”。冯·诺依曼是一位美国数学家，他在上个世纪40年代写的一篇论文中，提出了“冯·诺依曼结构”。他指出，计算机在逻辑上由5部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。

其中，存储器就是内存条，大家很熟悉；输入设备有键盘、鼠标等；显示器是输出设备。此外，运算器和控制器加起来，被称为“中央处理器”（简称CPU）。

那么CPU和芯片是什么关系呢？CPU不一定就是芯片。

在上个世纪80年代之前，CPU体现为一堆“柜子”；90年代以后，英特尔的微处理器出来了，于是CPU体现为一个芯片，比起早期的那些“大柜子”快多了。

21世纪以后，我们走进了手机移动端的“ARM时代”，里面的CPU体现为一个IP，我们做芯片可以购买IP来做。所以，CPU不见得是直接体现为芯片的，可以体现为一堆机柜，也可以体现为一个IP。

我国计算机事业经历三大阶段

回顾中国计算机事业发展。我觉得到现在为止，我们经历了三个阶段。

第一个阶段就是上个世纪50年代到80年代，也就是我的导师夏培肃院士那一代。夏培肃是我国计算机事业的奠基人之一。1956年成立的中国科学院计算所，成为了我国整个计算机事业的摇篮。那时候的计算机人，可以说是“从矿石造起、从沙子造起”做成芯片，然后做成计算机。当时的计算机可以满足石油勘探、“两弹一星”研制的需求，所以第一个阶段最大的特点就是完全自主，但是没有市场化。

第二个阶段也跨越了30年，从上个世纪80年代到本世纪的前十年。这个阶段的特点是“造不如买”——国外的东西确实又便宜又好用。虽然计算机的市场规模做得很大，但是我们丧失了自主性，相关研究工作从计算机两大核心（CPU和操作系统）领域的竞争中退出。

今天，我们第三代计算机人的使命，是在市场化条件下，实现自主性。

所以，回顾我国计算机的发展历史：第一个阶段是完全的内循环，但这个内循环不大，仅满足特定需求；第二个阶段我们完全融入国际循环，成为世界工厂，却丧失核心技术；第三个阶段中，我们要构建一个内生的国内大循环。

信息产业“国内大循环”要打通技术环节

我们要构建“国内大循环”体系，要打通很多技术环节。

我认为IT产业、计算机产业的内循环，包括三个主要环节。

第一是基于自主IP核的芯片设计，我们现在做不少芯片，但里面的核心模块、核心IP都是别人的，比如我们可以买ARM的CPU核、买Imagination的GPU核，通过各种接口拼成一个芯片。芯片里的这些核心模块决定了芯片的性能、成本、功耗和安全性，所以我觉得芯片的核心组成模块我国要自己做，否则就是“攒芯片”，不是研发芯片。

第二个环节，是基于自主指令系统的软件生态。我们现在的电脑生态是基于英特尔的X86指令系统，手机的整个软件生态，则都构建在了ARM的指令系统上——电脑上的软件在手机上跑不了，手机的软件在电脑上也跑不了，因为指令系统不一样。所以我们应该有第三套，基于自主指令系统的软件生态。

第三个环节，就是基于自主材料设备的生产工艺。现在境内的一些生产工艺也不错，比如14纳米芯片可以稳定量产，7纳米也基本成功，可有的技术还是受制于人。

发展核心技术要自立自强

那么，我们怎么打造“国内大循环”体系？怎么发展核心技术？我们有两条路线可以走：第一条路线可以总结为“市场换技术”，第二条路线叫“市场带技术”。

我认为，如今我们的根本出路是要走“市场带技术”的道路——立足于科技的自立自强，通过自主研发把核心技术掌握了，然后在体制内市场的带动下发展起来，并且走向开放市场竞争。

当然，第二条路走起来辛苦一点、慢一点。有的产品像“养猪”，确实一年就能出来；有的产品像“养牛”，三年就可以犁地；而一些核心技术产品则像养孩子，谁家孩子五岁就能挣钱养父母，你要养他二三十年——核心技术产品包括“工业的心脏”发动机、“信息产业的心脏”CPU，这些都是需要花二三十年工夫，甚至更多时间才能掌握的。我们要走这条路。

龙芯，在试错中发展

我以自己做“龙芯”为例，谈谈我们在不断试错中发展的过程。

我们2000年开始筹备，2001年在中科院计算所开始研发“龙芯”CPU。“中国要不要做自己的CPU？”刚开始我们没有得出共识。有些人说，我们明明可以买到很便宜、很好用的东西，你为什么要浪费钱来做这个事情？

我们做了10年，期间也得到了来自科技部、自然科学基金、中国科学院、工信部等部门支持。

2010年的时候，我们开始转型做企业，要让市场来检验，走向产业。我们总体就干了两件事：一个是把计算所的科研成果（样品）变成产品；一个是在市场中试试看。到现在为止，我们已经进行了三轮迭代。

第一轮试错花了5年的时间。2015年的时候，我们的“龙芯”CPU出货了，每年出货几万片，解决了数以千计的问题；第二轮是2016—2019年，每年能卖几十万片，同期又解决数以千计的问题；现在是第三轮试错开始，在过去的2020年，我们的CPU已经卖到上百万片了。我们相信，到2022年，“龙芯”CPU有能力走向开放市场。

在多年的试错过程中，我们的技术水平不断提高。如今“龙芯”生态已包含几千家企业，形成了一个产业链，其软件生态也不断丰富。另外，“十三五”期间，我们的CPU性能提高了12倍。所以，我们觉得在试错的带动下是能够达到世界先进水平，完成补课的。

我们做核心技术，不仅要“撸起袖子加油干”，还需要“耐着性子坚持干”。

核心技术产业，是以30年为周期的。有些东西是不能取巧的。如果把科技创新比作一个数学函数，我们常关注三个变量：体制机制的改进、经费的投入，还有人才。但创新这个函数需要第四个变量，也就是时间、就是耐性。只要依靠实事求是的作风、自力更生的精神、愚公移山的精神，我们就能干好它。

总之，我们要走“市场带技术”的道路，通过自主研发掌握CPU的核心技术，建立自主可控的IT信息技术体系，未来我们失去的只有锁链，得到的将是整个世界。