如何突破芯片“卡脖子”?倪光南:可效仿開源軟件的成功經(jīng)驗(yàn)
11月3日在湖南長(zhǎng)沙舉行的2020年世界計(jì)算機(jī)大會(huì)上,81歲高齡的中國(guó)工程院院士倪光南表示,雖然芯片行業(yè)已形成壟斷局面,但并不意味著中國(guó)就沒有機(jī)會(huì),中國(guó)可以效法開源軟件的成功經(jīng)驗(yàn),推動(dòng)開源芯片的研究,“開源芯片對(duì)中國(guó)和世界而言都是一種機(jī)遇”。
作為發(fā)展中國(guó)家,中國(guó)涉足芯片領(lǐng)域時(shí),世界已經(jīng)形成壟斷體系,芯片設(shè)計(jì)門檻極高,以14納米工藝為例,不僅需要投入上億元的研發(fā)經(jīng)費(fèi),還要投入大批的人力,這就導(dǎo)致只有少數(shù)企業(yè)能夠承受中高端芯片的研發(fā)成本,從而制約了芯片領(lǐng)域的創(chuàng)新。
目前世界上常態(tài)最為成熟的兩種指令集架構(gòu)的CPU分別為intel x86指令架構(gòu)CPU和ARM指令集架構(gòu)CPU;前者的優(yōu)勢(shì)是歷史悠久,壟斷了桌面和服務(wù)器領(lǐng)域,被美國(guó)的intel和AMD兩家公司擁有,罕有對(duì)外授權(quán),后者則在移動(dòng)和嵌入式等領(lǐng)域占?jí)艛嗟匚,世界上很多公司花費(fèi)數(shù)百萬(wàn)至數(shù)億美元費(fèi)用向ARM公司購(gòu)買CPU許可。
倪光南介紹說,開源即開放源代碼,是一種開發(fā)模式和商業(yè)模式,以linux為代表的開源軟件已成為軟件產(chǎn)業(yè)的主流。開源可以降低互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新的門檻,三五名開發(fā)人員用幾個(gè)月時(shí)間就可以快速開發(fā)創(chuàng)新業(yè)務(wù),從而提高了互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的自主創(chuàng)新能力。
然而,過去開源芯片的開發(fā)往往陷入一個(gè)“死結(jié)”,由于開發(fā)投入大,驗(yàn)證周期長(zhǎng),企業(yè)不愿自主開發(fā),而是花高價(jià)購(gòu)買IP,因而也就不愿開源。“因此這個(gè)循環(huán)不能形成,開源的生態(tài)系統(tǒng)建立不起來。”倪院士說。
他指出,一種名為RISC-V指令集的架構(gòu)現(xiàn)在有望成為降低處理器芯片IP成本的新模式,而且中國(guó)在這方面已經(jīng)有了很好的開端,主攻開源芯片的RISC-V基金會(huì)已經(jīng)與中國(guó)團(tuán)隊(duì)成立了聯(lián)合開發(fā)實(shí)驗(yàn)室。
倪光南院士認(rèn)為,RISC-V有四大優(yōu)勢(shì)。一是設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì),免除授權(quán)費(fèi)用和知識(shí)產(chǎn)權(quán)風(fēng)險(xiǎn)的完全開源免費(fèi),是RISC-V存在的主要意義。“三五個(gè)人的小團(tuán)隊(duì)在三四個(gè)月內(nèi),只需幾萬(wàn)元便能研制出一款具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的芯片。”
二是技術(shù)優(yōu)勢(shì),RISC-V指令集在最初設(shè)計(jì)時(shí),其研發(fā)團(tuán)隊(duì)就明確表示要追求簡(jiǎn)約,丟掉歷史包袱。目前成型的技術(shù)代碼集小,支持模塊化,性能十分優(yōu)越,能夠滿足從微控制器到超級(jí)計(jì)算機(jī)等各種復(fù)雜程度的處理器需求。
三是市場(chǎng)優(yōu)勢(shì),隨著人工智能和新一代信息技術(shù)的發(fā)展,各種場(chǎng)景下對(duì)于CPU的需求日益碎片化,嵌入式應(yīng)用前景廣闊,低功耗,低成本和定制化需求越來越大,這使得RISC-V的精簡(jiǎn)、低功耗,模塊化和可擴(kuò)展的優(yōu)勢(shì)與數(shù)字經(jīng)濟(jì)未來的發(fā)展方向十分契合。
四是管理優(yōu)勢(shì),最初的RISC-V指令集開發(fā)于20世紀(jì)50年代,大多數(shù)專利早已過期,在商業(yè)化和開源使用方面不會(huì)存在大的技術(shù)壁壘和成本問題。很重要的一點(diǎn)是,RISC-V目前由一個(gè)成立于2005年的基金會(huì)管理,這是一個(gè)非營(yíng)利的中立機(jī)構(gòu)和開放社區(qū)。今年3月,為了尋求技術(shù)中立,總部位于美國(guó)特拉華州的RISC-V基金會(huì)遷至瑞士。該基金會(huì)采取會(huì)員制管理,目前共有235家會(huì)員單位,中科院計(jì)算所是發(fā)起和審計(jì)會(huì)員,阿里、華為是白金會(huì)員。這種開放式的管理模式能夠有效地促進(jìn)RISC-V社區(qū)的交流和創(chuàng)新,形成生態(tài)系統(tǒng),從而降低研發(fā)成本,打破芯片市場(chǎng)的壟斷局面。
RISC-V芯片目前在國(guó)內(nèi)處于起步階段,但前景良好,中科院計(jì)算所、阿里巴巴、華米科技、芯來科技都在積極推進(jìn)RISC-V的開發(fā),并已取得成果,比如華米研發(fā)的智能可穿戴領(lǐng)域首顆AI芯片“黃山1號(hào)”已于2019年量產(chǎn)落地。
倪光南院士生于1939年,是中國(guó)最早的一代計(jì)算機(jī)科學(xué)家。他曾參與研制我國(guó)自行設(shè)計(jì)的第一臺(tái)電子管計(jì)算機(jī)(119機(jī))。上世紀(jì)六七十年代開展?jié)h字處理和字符識(shí)別研究,首創(chuàng)在漢字輸入中應(yīng)用聯(lián)想功能。在擔(dān)任計(jì)算所公司/聯(lián)想集團(tuán)總工期間,主持開發(fā)了聯(lián)想式漢字系統(tǒng)、聯(lián)想系列微型機(jī)。1994年,倪光南當(dāng)選中國(guó)工程院院士。
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