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CPU核心技术被封锁,胡伟武仍放出狠话:做不出来,提头来见

在和平年代,没有战争,技术前沿硝烟弥漫。

今天,我们回到中国自主研发计算机芯片的年代:龙芯制造“龙芯”。

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当我们很小的时候第一次接触电脑的时候,你有没有和我一样困惑,为什么这么小的黑匣子可以做这么多的事情,它是如何工作的,它是如何被创造出来的?

上世纪50年代,新中国也出现了同样的疑问。

上世纪五十年代,世界第一台计算机诞生10年后,时任中国数学科学研究院院长的华罗庚组建了全国首支电子计算科研小组,团队成员只有3人:闵乃大、夏培肃、王传英。

他们从沙子开始,从逻辑的最底层探索计算机的奥秘。

1952年3月,闵乃大编写了大陆第一部《计算机研究思路与计划》;

到1956年,夏培肃完成了第一台计算机运算器和控制器的设计,写出中国第一台电子计算机原型讲义,中国自主制造计算机的时代开始了。

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经过几十年的研究,大陆在20世纪80年代能够制造出专门的芯片,但它们主要用于科学计算和军事防御,缺乏运行系统和观看视频游戏通用能力,也就是说,计算机领域核心技术,中央处理器CPU的研发和制造,仍然牢牢掌握在英美英美的手中。

中国的高技术研究发展计划,俗称“863计划,也致力于克服身份证芯片芯片等技术难题。

为了加快发展计算机科学和技术,扭转被他人控制的局面,1998年参加香山科学会议的著名前沿科学家周毓麟、夏培肃和金怡濂向中央提交了关于中国需要发展自己的CPU的意见。

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1999年,李国杰担任中国计算机学会理事长,夏培肃担任了他的老师的志愿者工作,并发表讲话,倡议国家开始部署自主研制CPU。

2001年,李国杰的学员胡伟武回到清华大学做招生宣讲,无意间看到自己和同门焊接8086,百感交集,使命感重,30岁出头,胡伟武意气风发,终于下定决心拉起了自研CPU的队伍,对弟弟李国杰说:“不要出来,看!”

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2001年5月,胡伟武的团队获得了100万美元的计算机研究资金,开始了FPGA原型系统的研究;三个月后,胡伟武团队得到了好消息:FPGA原型系统已经完成。

随着FPGA原型系统的成功,完成CPU自主研发的可能性就更大了。胡伟武和整个中国计算机行业,在以国外产品技术为主流的时代,看到了走自研之路的希望。

中科院和中国计算机学会趁机各投资500万美元支持胡伟武的研究团队,但在从芯片制造材料设备到核心技术在国外几乎全部全面封锁的情况下,很少有人相信胡伟武的团队能够真正做到这一点。

CPU,这个奇怪英文缩写,真的有那么难吗?它在电脑中扮演什么角色?

说实话,真的很辛苦,真的很辛苦!

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如果把计算机比作人,那么CPU无疑是负责在整个系统中执行命令、操作数字和逻辑、存储和传输数据等的智慧和强大的大脑。

首先,制作CPU芯片的过程在物理层面是极其困难的,如果我们仔细观察CPU的表面,我们可以看到一个迷宫一样的线条网,在世界的缩影中,这些线条网是高楼大厦,它们共同创造了一个微观城市。

这座城市的建筑材料是晶体管,建筑物之间像河道一样相互隔离,称为栅极。栅极的长度通常以纳米表示,如21纳米或7纳米。当栅极被充电时,电子流入晶体管建筑物和完整的逻辑开关,而不是水通过通道。

通常,一个简单的微处理器包含几十亿个晶体管。

第二,就像建设一座城市一样,在实际开工之前,建筑师绘制建筑图纸,这个构思的过程,被称为“设计”,CPU芯片设计的核心是微架构设计。

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在购买电脑时,销售员介绍的四核或八核芯片的核心是组成CPU的基本单元的核心。核心单元之间没有等级之分,可以看作是具有同等智力水平的学生在一起工作,其实现方式称为“微架构”。

微架构的设计是为了影响核心所能达到的最高频率、容量和能耗水平,所以没有独立的微架构研发能力公司不可能拥有真正的CPU研发能力。

简单地说, 我们可以把CPU的发展比作一座城市, 微架构设计决定了城市的规划和布局,排水系统的设计,交通路线的规划,以及土建工程,考虑的工程能力,使用的建筑材料,以及如何在不牺牲道路宽度的情况下将尽可能多的建筑、设计和工艺塞进CPU。

英特尔公司的Tick-Tock策略基于这两方面,每年轮流优化基于流程和设计的芯片。

晶体管、栅极、微架构、设计、工艺,都很难通过,更不用说制造了,胡伟武也没有退路。

2002年8月10日,“如果你做不到,你就能看到它”这句话在你的耳边响起,胡伟武的团队把名为““龙芯一号””的芯片往前推,堵住了溜溜球的嘴。

虽然龙芯1号的性能只有上个世纪奔腾586的好,但中国依靠外国人CPU的历史已经结束。

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一时间,业界欢呼雀跃,国内掀起了一股自主研制CPU芯片的热潮,中国科学院计算所、国防科大、江南计算所、江北及江南都花了不少钱。

2003年,“863计划包括CPU的研发,“国家中长期规划01”专门重点发展核心电子器件、高端通用芯片和基础软件产品,即“核高基”计划。

中国科学院计算技术研究所(HuWeiwu'sInstituteofComputicalTechnology)获得数千万美元的研究经费,用于开发100万美元的FPGA和1000万美元的龙芯一号的日子已经一去不复返了。

还是在2003,上海交通大学微电子学院院长陈进教授的团队公布了“自主研制”“汉芯一号”芯片,这种芯片只有指甲盖的一半大小,集成了250万台设备,采用0.18微米的先进半导体工艺设计,每秒能进行2亿次运算。

发布会上,鉴定专家一致认为,汉芯一号已经达到国际先进水平,大家认为中国芯片发展史里程碑已经到来,陈进团队与汉芯一号一起也获得了亿万科研基金,在汉芯下名利双收。

然而,好景不长,2006年1月17日,“汉芯一号”伪帖子被曝光,在清华大学水木清华BBS流传,一个月后,官方调查组揭露了残酷事实:汉芯一号,伪真相!

在美国购买了摩托罗拉Fisker56800芯片后,陈进回到家中,用砂纸擦掉芯片表面的摩托罗拉图纹,然后找到一家代工厂打印“汉芯一号”“汉芯一号”字样。

弥天大谎像冷水一样倾泻在这个国家充满活力的计算机事业上,遭受重创。

与此同时,全球半导体领域的领军企业英特尔和AMD也开始生产技术日趋成熟的多核芯片,极大地提升了处理器性能。

如前所述,没有特定顺序的核越多,同时处理计算逻辑任务的能力就越大,通常称为人力。

但在力量不均衡的情况下,一个国家的举重运动员在他的黄金时期可能比一群刚开始上小学的孩子更有力量,但显而易见的事实是,当时当地的研究研发者学院派思想所主导,这很难理解。

“十一五期间,大陆放宽单核性能,大力发展多核,问题很快凸显。

2006是一个秋高气爽的年份,但是普通处理器龙芯2E性能是主流x86处理器的1-2倍,接下来的几年,在错误的思想指导下,国内外芯片的通用处理性能性能与3b芯片的迭代相比,出现了一个数量级的提升,但性能只提高了50%。

随着汉芯国际造假事件的曝光和龙芯国际性能的不尽如人意,国内对自主研发处理器发展的不满不断升温,越来越多的人思考,为什么要自主研发,我们有钱,别人有产品,难道不是一种高效的发展方式吗?

很快,龙芯一放下自学的江山,渐渐被这种声音蚕食,胡伟武开始反思,哪一步是错的,这种问题的根源是什么?

经过长时间的思考和努力,胡伟武决定辞去在中国科学院计算技术研究所的黄金工作,带领团队进入企业。

2010年,在中科院和北京市政府的资助下,胡伟武创办了龙芯中科技术股份有限公司,龙芯的发展从此暴露在市场的风口浪尖上,即将迎来由内而外的转变和洗礼。

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