为什么我们造不出美国的芯?专家:晚五年情况会不同

【 时间:2018/4/22 21:19】



为什么我们造不出美国的芯?专家:晚五年情况会不同
2018年04月22日 02:38 经济观察报


中国科研专家圆桌会:为什么我们造不出美国人那样的芯片?

  李紫宸



  2018年4月18日晚,即中兴通讯(31.310, 0.00, 0.00%)被美国宣布“禁售”之后的第二
天,在位于北京市中关村(6.110, -0.17, -2.71%)科学院南路6号的中国科学院计算技术研
究所(简称“中科院计算所”),一场由中国计算机协会青年计算机科技论坛临时组织的会
议正在举行。

  中科院计算所不仅云集了中国一批计算机前沿技术领域的科研专家,十六年前,这里还
诞生了中国自主研发的CPU品牌“龙芯”:2001年5月,在中科院计算所知识创新工程的支持
下,龙芯课题组正式成立,第二年8月,首片龙芯1号芯片X1A50流片成功。

  胡伟武坐在嘉宾席的中间。他的身份是中科院计算所的研究员、“龙芯”品牌所属公司
龙芯中科的总裁,同时也一直担任着国家龙芯课题组的组长。在中国的自主芯片领域,龙芯
是一个既典型又特殊的样本。十几年来,这个名字连同它的创始者胡伟武,既被外界寄予了
格外的厚望,同时也始终伴随着不同声音的评价。

  2017年10月底,出席党的十九大的胡伟武在“党代表通道”接受采访时表示,龙芯性能
已超过国外主流CPU低端系列产品,2020年会向世界中高端产品逼近。

  但眼下中兴正在遭遇的危机,似乎在一瞬间将中国的信息技术产业拉向了一个“至暗时
刻”。4月18日晚,在中科院计算所的会议上,当一张罗列着2017年中国集成电路产业现状
的图表出现在了大屏幕上时,会场的氛围一度安静了下来。

  图表中的数据看起来令人悲观:在中国的计算机系统、通用电子系统、通信设备、内存
设备、显示及视频系统五大系统中,涉及到的服务器、个人电脑、工业应用、可编程逻辑设
备、数字信号处理设备、移动通信终端、核心网络设备、半导体存储器、高清电视、智能电
视等产品领域,有超过一半以上的核心集成电路芯片国产率为“0”,即便是国产率最高的
移动通信终端处理器芯片,这一数字也只不过是22%。

  “为什么造不出美国人一样的芯片?”——这是当晚会议反复讨论的议题。

  同样作为信息技术企业,会场中的龙芯和会场外处于舆论风暴中心的中兴通讯,身份似
乎并不是很类同。十八年前由中科院和北京市政府共同牵头成立的龙芯中科,从一出生就带
着浓重的“国家基因”和使命,而作为中国第二大信息设备供应商,中兴的崛起则源自三十
多年前新中国的第一代企业家从航天691厂车间走向深圳的创业故事。

  但所有人的目光依然聚焦到了现场的核心胡伟武的身上。

  胡伟武的表情看起来很平静。他说:“如果将‘0’后面的小数点再精确几位,国产芯
片的占有率就不是‘0’了。”与会者随即忍俊不禁,会场发出一阵低沉的笑声。

  胡伟武想表达的是,中国在高端芯片上在落后于美国的同时,也已经有所突破。但他不
得不承认,被当晚的诸多业内专家定性为“国与国之争”的垄断技术封锁事件发生得早了一
些:“如果晚上五年,情况会有所不同。”

  胡伟武说:“从CPU角度来说,届时我们在两个方面会基本完成。第一个是通用CPU的性
能层面。我们有一个判断,国际主流的通用CPU大概是2010年到2012年左右达到了天花板,
我们则会在2019年到2020年逼近天花板。另外一个层面是生态,再有三五年,至少对于行业
应用,例如能源、交通、金融、电信、国家安全等一些领域,能够大量地应用,在此基础
上,再往开放市场去打开。”

  美国对中兴的最严厉处罚,引发了西安电子科技大学苗启广教授一次相当早期的回忆。
22年前,也即1996年7月,包括美国、日本、德国、法国、英国、加拿大、澳大利亚等在内
的33个国家在奥地利维也纳签署了《瓦森纳协定》(简称“瓦协”WassenaarArrangement,
又称“瓦森纳安排机制”)。这份协定规定,成员国自行决定是否发放敏感产品和技术的出
口许可证,并决定从1996年11月1日起实施新的控制清单和信息交换规则。这份安排机制包
含两份控制清单:一份是军民两用商品和技术清单,涵盖了先进材料、材料处理、电子器
件、计算机、电信与信息安全、传感与激光、导航与航空电子仪器、船舶与海事设备、推进
系统等9大类;另一份则是军品清单,涵盖了各类武器弹药、设备及作战平台等共22类。彼
时中国就在被禁运国家之列。

  中科院计算所控制计算实验室主任、研究员韩银和说:“中兴事件针对的是一个企业的
出口限制,还不是对整个国家禁令。瓦协出现的时候,中国的反应反而不如现在这么明显,
彼时中国几乎没有还手之力,而今天,我们在讨论采取什么办法能够对美国进行反制。”

  在讨论中,胡伟武反复用到的一个词是“假以时日”。过去,因政府给予的科研经费支
持,以及在通用芯片领域的市场表现始终没有达到理想的效果,龙芯以及胡伟武也受到了来
自市场的质疑。

  尽管龙芯在2016年第一次实现了盈利,但在通用芯片领域,龙芯和国际对手相比,远远
谈不上成功。胡伟武还在技术、市场、政策种种方面不断地用力,以期龙芯有一天真正获得
认可。

  中科院计算所研究员、博士生导师包云岗认为,论及差距,实际上中国的半导体产业遗
憾地错过了一个黄金的年代,目前国际上的半导体行业巨头几乎都在上个世纪七八十年代起
步,用漫长的时间和巨量的人才投入,换来了今天的技术积累。事实上,历数全球,只有美
国有结构完整的计算机产业,英国、韩国、德国、法国都只是各有所长,现在,除了美国之
外,只有中国具备这样的全产业的潜力。

  但疑问还不止于此。和相对年轻的龙芯相比,中兴、华为起步于上个世纪80年代中期,
至今已逾30年。与此同时,论规模实力,中兴、华为这样的企业,均已于数年前就进入了全
球领先者的行列,为何在高端芯片领域的建树依然乏善可陈?

  王加莹曾经在中兴通讯担任光传输产品规划总工、标准总监,在中兴工作超过16年。在
他看来,半导体产业的产业链长,研发投入巨大,研发周期长,试错成本高,需要技术的积
累,而企业永远追求盈利,在这个方面,企业一定有其极为现实的考量。

  二

  所有有志于芯片业务的中国厂商都希望建立自己的生态体系。

  胡伟武认为,中国的自主芯片迟早要走向自己的自由王国,尽管眼下的差距还是很大。
在外界眼中,龙芯过去一直对标的是全球第一的芯片厂商Intel,而在龙芯追赶Intel的三代
产品计划中,也有着明确的时间计划。

  过去多年,胡伟武一直形象地比喻说,龙芯的第一代产品刚离开地板,第二代产品已在
半空,第三代产品将会接近国际主流的“天花板”。第一代“地板上”的CPU,实现的时间
是2013-2014,通用处理能力相对较低,满足一些特定的需求,现在这个阶段已经完成。第
二代“空中”的CPU,实现的时间是2016-2017年,这个阶段的任务是做一款能真正有人买单
的CPU,这些芯片的性能算不上顶尖,但可以在更加广泛的领域使用。现在,这个阶段也已
经实现。最后一步“天花板上”的CPU,实现时间是在2020年之前。根据龙芯此前的介绍:
这一阶段的CPU要追上AMD全系列的水平,如果能实现,距离英特尔顶尖的至强(Xeon)芯片
差距不会很大。

  2017年4月推出的3A3000,就是胡伟武口中的“在半空中的CPU”。说它在半空中,主要
是指技术水平,没有达到顶尖,但也已经很强。

  在2017年10月底,胡伟武对媒体表示,十八大以来,龙芯迈出了关键一步,从科学院
的“象牙塔”走向市场,包括国家战略安全市场及开放的市场。现在龙芯已应用于包括北斗
卫星在内的十几种国家重器,以及党政办公等信息系统,还走向国外,实现从基本可用到可
用的跨越。

  但对于通用CPU而言,开放市场的难度远大于行业的应用。一直以来,在PC市场,开放
市场被Wintel(Intel+Windows)的体系把持,手机市场则有AA体系(ARM+Android)。胡伟
武援引工信部此前的说法,在开放市场中,如果达到5%的份额之后,将能够形成自己的生
态。

  根据胡伟武的介绍,现在可以看到,一些比较小的自主生态正在形成。以龙芯为例,胡
伟武介绍说,在龙芯的下游,基于龙芯CPU做研发的各种软件人员,已经有好几万人,这几
年的体会尤其会明显一些,软件厂商开始主动找上门来。

  “有些东西是不能强求的,只能通过市场来推动。这一块儿最需要的就是时间。有可能
是五年,也有可能是三年。”

  在胡伟武的设想中,除了通用CPU的生态,制造业也需要另一个生态,不同的制造行业
可以基于这一共同的平台获得应用,否则同样会面临供应链的危险。过去,有一些行业在这
方面推动得快,就是因为吃过这方面的亏。他向经济观察报表示,运用于制造业的这种平台
是存在的,并且这方面在实践中已经取得了一定的进展。

  三

  在并行科技总经理陈健的记忆中,“禁售”芯片不是第一次发生。

  2015年4月9日,美国商务部发出一份公告,决定向中国四家单位禁售芯片,这四家单位
包括国家超算广州中心、长沙中心、天津中心以及国防科技大学。陈健向经济观察报介绍,
彼时的起因是中国超级计算机在国际上四次拿了第一。但“禁售”之后的三年中,中国又拿
了六次世界第一。2016年,由国家并行计算机工程技术研究中心研制、安装在国家超级计算
无锡中心的超级计算机“神威·太湖之光”问世。从问世到2017年11月,“神威·太湖之
光”以每秒9.3亿亿次的浮点运算速度第四次夺冠。

  陈健介绍,当时前三年的六次“世界第一”,用的都是美国的芯片,但到了“神威·太
湖之光”,做到了搭载了全国产的芯片。陈健分析,这除了神威·太湖之光本身经历了很长
的研发阶段之外,“禁售”似乎也成为一剂催化剂,在某种程度上加速了中国自主芯片的发
展。

  但到了通用芯片,这样的催化剂很可能会遭遇失灵。原因在于,对于专用芯片,藉由足
够的人力能够在技术上取得突围,并实现终端的快速应用。但是对于通用芯片来说,难度明
显增大,这是因为通用芯片的应用系统更加复杂,在市场已经被优势企业垄断的情况下,后
发的劣势会更加明显。

  中国计算机学会秘书长杜子德向经济观察报表示,基于芯片研发的巨大投入,以及产业
链冗长的特点,单个企业做研发投入很难投得起。与此同时,通用芯片如果在市场上不能获
得认可,做出来也没有用,拿过去“两弹一星”这样集中力量办大事的例证过来,以及不具
有意义了。

  胡伟武也十分清楚这样的后发劣势,产业化对于做CPU来说,重要性不亚于技术本身。
他认为,困扰中国高端芯片产业做强的原因,正是产业化迟迟未能实现,要想成为对标
Intel的伟大企业,必须进攻企业终端市场,进而开发个人市场,没有市场,就意味着技术
迭代的机会都没有。

  陈健建议,支持国产化,实际上是要的是全生态链的一个支持。即便是太湖之光,性能
已经做到很好,但现在依然面临生态环境的缺失。对于通用芯片更是如此,政策支持所要考
虑的因素不仅仅是芯片本身,还有与芯片密切相关的软件企业、应用行业等。只有解决生态
问题,才能真正解决掉目前中国缺芯的这个问题。

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  苗启广认为,总体而言,中国对于半导体产业的支持很有力度,但现在更应该思考的是
究竟怎样才能科学地支持这一产业的发展。半导体产业链条长,如果全产业链的支持,会带
来很大的财务负担,与此同时未必收到理想的效果。一方面争取核心突破,另一方面争取与
竞争国的错位发展,这样在贸易战发生之时,有展开谈判的筹码。

  中国工程院院士、中国计算机协会名誉理事长李国杰提醒,对半导体产业的支持要在方
向上有所坚持,防止政策上的反复和摇摆,这样的情况在过去并不是没有发生过。李国杰同
时强调了核心技术的试用,产品是用出来的,可以考虑优先采购这样的办法。

  基于芯片这样一种复杂的产品试错机会宝贵,国外的芯片巨头已经走在了前面,中国的
芯片厂商迭代的机会很少,胡伟武希望,在加大自主研发力度的同时,政策能够考虑帮助中
国的芯片企业获得更多的迭代的机会。

  他说,对于芯片产业来说,国外厂商早已站在了二楼,中国企业需要爬上去,才能与之
平等地对话。没有楼梯,可以考虑给一根绳子。