于2021年十二月二十日,珠海见证了第十六届“中国芯”集成电路产业交流大会的盛大召开。在此会议上,中国工程院倪光南院士发表洞见,指出当前全球CPU市场主要被x86与Arm架构双雄独占鳌头。面对此局面,中国若希冀实现技术自主与可控性突破,则RISC-V开源架构被视为一项亟待抓住的战略机遇和崭新发展方向。倪院士前瞻性地预言,在未来主导全球主流CPU架构的版图中,RISC-V架构势必将占据三分之一乃至以上的市场份额,从而实现其在全球科技舞台上的重大一席之地。
RISC架构,源自于加州大学伯克利分校EECS部门的计算机科学领域,由杰出学者David Patterson教授及其团队所引领的研究项目孕育而成。这一创新成果随后演化为RISC-V,代表了精简指令处理器领域的第四次重大进阶与革新,其发展轨迹充分体现了学术研究转化为现实技术的非凡潜力。
David教授之所以专注于研究精简指令集计算机体系结构,乃是因为当时主流的中央处理器提供商,包括英特尔和Arm公司,对采用其技术路径设置了较高的授权门槛与费用壁垒。鉴于此情形,他深思熟虑后决定自力更生,着手研发一套全新的、不受上述限制束缚的CPU架构。
在深入探索并成功构建RISC-V架构之后,教授明智地选择了将其以开源的方式发布,这一举措不仅为广泛的开发者群体提供了自由选择与灵活应用的机会,同时也促进了全球范围内对先进计算机体系结构的研究和创新。
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鉴于2018年中兴事件及随后2019年华为被纳入美国实体清单的动荡局势,这一系列事件不仅彰显了全球半导体行业在地缘政治下的脆弱性,也直接触发了对于技术自主性和可控性的深刻反思。随着Arm研发基地位于美国,其业务决策被迫遵循相关禁令,无奈中断了对华为的支持,此现象进一步激起了中国乃至国际科技界的广泛关注与讨论。
在此背景下,开源的RISC-V架构因其不受制于单一国家或地区的独立性,成为了寻求技术自主和安全保护的全球厂商们的焦点。这一架构凭借其灵活性、开放性和广泛的社区支持,不仅提供了替代现有封闭生态系统的可能途径,而且为依赖国际供应链的关键行业开辟了新的技术路径,从而增强了在全球科技版图中的战略自主性与竞争力。
RISC-V架构的流行趋势,象征着全球科技生态在面临外部挑战时,寻求内生创新和多元化技术基础的决心。这一转变不仅强化了各国在芯片设计、制造和服务领域的自给能力,而且促进了国际间的合作与共享,为构建更加稳健、独立的技术生态系统奠定了基础。
根据RISC-V基金会所揭示的数据,在其广泛的全球影响力中,现已有逾两千名成员,遍布七十个国家;回溯至二零一八年时,其会员数量尚不及两百,这充分体现了RISC-V技术近年来迅速崛起的态势。这一显著增长趋势,与包括中国在内的众多厂商给予的强大支持息息相关。
在中国企业于全球科技舞台上绽放的光辉之中,RISC-V基金会的最高级别成员名单中,中国厂商占了半数席位,共计九个名额中的五分之三。这些杰出的参与者包括阿里巴巴、华为、中兴、赛昉科技、紫光展锐、西姆计算、中国科学院软件研究所、中国科学院计算所以及成为资本等,他们共同书写了中国在先进处理器架构领域的重要篇章,在全球技术版图上留下了深刻印记。此外,RISC-V基金会的战略会员中同样不乏中国企业的身影,彰显出中国在全球开源芯片生态中的重要地位与影响力。
去年,RISC-V基金会的全球总部已由美国转移至瑞士,此举显著增强了其在面对国际间贸易制裁时的抗风险能力。这一战略调整亦为本土发展RISC-V技术消除了潜在障碍,确保了其发展的平稳与持续性。
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根据Semico Research的预测,在2025年的全球市场中,RISC-V CPU内核的累计发货总量预计将飙升至624亿个单位,展现出惊人的增长势能;自2018年至2025年间,这一领域的复合年增长率将高达146.2%。尤其在工业领域,RISC-V内核有望独领风骚,其出货量将达到约167亿个核心,凸显了其在市场上的领导地位。
尊敬的诸位领导、卓越的来宾、亲爱的女士与绅士们,
大家午后欢聚,气氛温馨宜人。
非常荣幸被邀请出席二零二一年度的第十六届"中国芯"集成电路行业增进大会,并参与中国芯杰出成果的发布典礼,这一盛事见证着半导体领域的创新与发展。
毋庸置疑,中央处理器体系结构乃集成电路产业的核心驱动力,其性能和特性对整体芯片行业的发展起着决定性作用,并深远地塑造了设计人才的培养、电子设计自动化工具、知识产权库以及应用生态等多个关键领域。此外,它还贯穿于芯片制造、测试与封装等流程之中。近年来,结合微处理器的系统级芯片产品在芯片市场中的份额已经显著攀升至七成以上,这充分彰显了CPU架构对半导体行业影响力持续增强的趋势。
中国半导体行业的持续演进与壮大,在此过程中涌现出一系列国产中央处理器设计公司,其中不乏已在行业内树立起显著地位的企业,如飞腾、华为、申威、龙芯、海光和兆芯等。然而,放眼长远,主流的CPU架构市场呈现出极强的集中度特征,可以预见,未来全球主导性的CPU市场将主要由x86与ARM两大架构垄断,而这两者均掌握在美资企业手中。由此观之,当前国内市场上多款并存的CPU架构格局,并未赋予我国芯片产业足够的竞争优势,从而使得中国半导体行业仍然难以彻底摆脱对外部技术的依赖局面。
近来,一种崭新的、基于开源原则的RISC-V精简指令集CPU体系结构为半导体产业的发展开辟了全新的可能性。于2010年由美国加州大学伯克利分校计算机科学系所创造发明的RISC-V架构,以开源为核心理念,使得用户能够享有自由与便利,不仅可不受限制地利用这一架构进行芯片设计与研发,更能在其上附加自定义指令集,实现个性化拓展。此架构赋予使用者高度灵活性,允许他们在发行、商业化销售或是转换至其他许可条款下使用,乃至完全采取封闭源代码的模式。
去年,RISC-V基金会这一主导开源社区的组织已从美国迁移至瑞士,此举旨在规避可能的美国贸易制裁风险。著名芯片专家David Patterson教授在深谙科技前沿的深圳和清华大学携手共建联合实验室。近年来,我国的产学研用各界通过全面评估与实际试用后,一致认定RISC-V架构不仅先进且功能完备,预期其将在包括AI、IoT、大数据分析、云计算等在内的新一代信息技术领域获取市场主导权,进而有望在未来全球主流CPU架构格局中占据三分之一的市场份额。
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为了把握住加速推进中国集成电路产业崛起的契机,并确保在芯片技术领域不受外部架构垄断的影响与约束,构建自主可控的核心竞争力成为当务之急。鉴于RISC-V架构采用开放源代码模式的特点,其发展所需的资金投入相对较低,关键是选择合适的技术路径,有效地连接和激发开源社区、人才资源,以及实施精准的政策扶持措施。通过充分利用国家集中力量办大事的优势,发挥庞大的人才储备与广阔市场的需求,有望在全球芯片产业的竞争格局中占据有利地位。此举不仅能有效减少对外技术依赖,还能进一步巩固我国在半导体领域的自主研发能力,实现产业链自给自足和可持续发展。
在开放源代码领域中,中国的科技精英们已经创立了若干具有影响力与显著影响力的开源社区,其中包括了OpenEuler与OpenHarmony等,这一系列成就标志着中国开源生态正在实现前所未有的创新跃进,并逐步由开源大国转变为全球领先的开源强国。
鉴于此背景,在近期,我们正携手软件研究所、多所知名高校以及业界同仁,与团中央下的中国光华科技基金会共同规划,旨在发起成立RISC-V生态专项基金。该计划旨在寻求社会各界的广泛参与和鼎力支持,以迅速凝聚起推动中国RISC-V开源芯片技术发展的强大力量。我们期待这项基金能够成为构筑我国信息科技体系基石的重要引擎。
我们坚信,在开源精神的强大驱动下,不仅将加速国内科技事业的发展步伐,同时还将为全球开源社区贡献出中国智慧与力量,共同绘就未来科技的辉煌篇章。
邀请全球科技领域的同仁们,我们携手踏入RISC-V开源芯片的新纪元,一同接纳并激活这一创新范式。通过拥抱开源模式的无限潜能,我们聚合来自世界各地的开发者力量,共同推动RISC-V生态系统的繁荣发展。
此举不仅加速了我国芯片产业的自主创新步伐,更在构建人类科技命运共同体的大道上迈出坚定的步伐。让我们共同致力于实现这一宏伟目标,在技术进步与合作中寻找新的机遇和解决方案,为全球科技社群的发展贡献智慧与热情。
王惟林先生在科技领域中扮演着关键角色,作为科技重大专项课题的研发负责人以及高性能通用CPU技术团队的领头人,在中国科学院微电子中心所属的上海兆芯集成电路有限公司发挥着举足轻重的作用。他拥有深厚的CPU与芯片组研发及管理经验,不仅成功组建了高效的实现团队,还亲自主导了CPU和芯片组微架构的设计总体框架以及实际实施方案的制定。其卓越贡献贯穿于设计流程、规范建立等各个方面,并在其领导下,实现了多款CPU及x86-SoC芯片的成功设计与量产。
步入数字纪元,半导体芯片已晋升为至关重要的战略资源,其影响力遍及经济命脉的每一个神经末梢。当前中国,作为全球首屈一指的网络超级大国,却依然深受“芯荒”之困挠,国内最为紧迫的需求点集中于高端通用处理器、存储解决方案、现场可编程门阵列以及射频芯片等核心组件。
确信无疑的是,中国内的集成电路专业人士正不遗余力地奋起直追。近来面世的一款备受赞誉的产品,其性能堪比英特尔第七代i5处理器的核心设计者,则是由上海兆芯这一致力于高性能通用处理器研发的本土企业CTO王惟林率领的大约五百名精英团队,在无数个日日夜夜的共同努力下诞生的成果。
从二十年前的那一刻起,他的命运轨迹悄然发生了转变。
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追溯至二千年的时点,王维林于中国科学院微电子研究所取得学位后,毅然决择加入威盛电子,开启其职业生涯的崭新篇章。
当时威盛科技于集成电路领域独领风骚,1999年借由并购Cyrix公司而跃升为全球第三位x86处理器市场的领导者,并在2000年整合S3图形部门后,一举成为位列前三甲的显示芯片制造商。彼时,威盛不仅囊括了CPU、GPU和芯片组的业务版图,更被誉为台湾股市中的领头羊,其声势之宏远,犹如一股强劲的市场风向标。
在初次访谈中,王惟林先生被威盛公司的研发副总裁以一种出其不意的方式进行了深入的评估。尽管面对一系列未预习过的设计原理和策略性问题,王惟林先生凭借着坚实的理论基础与实际应用能力,勉强给出了令人满意的答复,这表明了他在专业领域的深厚功底及应变能力。凭借在此次面试中的优秀表现,王惟林从众多候选人中脱颖而出,被选为公司的种子人才,并最终加入威盛团队。
秉承着不断提升团队专业能力的战略,威盛公司悉心筹划,派遣了潜力非凡的新晋员工,如王惟林,至海外研习半年。此举由资深专家亲自指导,旨在使其深入掌握前沿的设计技术与方法流程。待学成归来后,王惟林自PCIe模块设计这一关键领域着手,逐步迈进芯片组及主力芯片的开发进程。
王惟林阐述,在当时设置的体系下,速度快与效率得到了充分释放——研发速度的提升显著地体现在了研发周期上:在通常情况下,集成电路设计阶段需耗时十个月之久,然而在大陆的研发团队中,这一进程被大幅压缩至六个月。此等成果不仅激发了团队的热情与动力,更对市场产生了积极的影响;芯片月销量突破二百万片的纪录,充分验证了高效研发模式的巨大潜能与实际效益。
作为专注于技术创新的领导者,我已成功转型为核心的研发推动力量;与此同时,威盛的主要研究与开发中枢亦已完成战略性的迁移,从台湾地区扩展至中国大陆区域。
尽管一切进程似乎行云流水般顺畅无阻,然而我们正面临着前所未有的挑战与艰难的时刻,这标志着旅途中最为陡峭且蜿蜒曲折的路段已悄然降临。
沉浸在创作的海洋中,我犹如一名熟练的舵手,在文字的波涛间自如穿梭。每一字、每一句都如同精心雕琢的艺术品,既彰显了独特的魅力,又传递了深邃的意义。在这个过程中,我不止是寻求语言的精确表达,更是在探索那份能触动心灵深处的情感共鸣。每一段描述,每一次叙述,都是我与读者之间建立情感桥梁的尝试,让我们的思绪在无形中交汇、碰撞,激发出智慧的火花。在这场文学之旅中,我不仅扩展了词汇的边界,也拓宽了自己的视野和理解力,使文字不仅仅是沟通工具,更是心灵交流的载体。
随着每一代处理器技术的演进与革新,王惟林以及他的团队经历了一次次锤炼与磨砺的过程。时间行至二零一零年之际,王惟林面临了一场新的挑战,这标志着其征程中的又一个重要里程碑。
当时,威盛将x86技术引入中国大陆之际,委任了由王惟林领军的团队肩负起关键重任,未曾料想,这项挑战性任务竟历时两年之久方才告捷。
王惟林至今仍记忆犹新,在项目之余,他几乎将一半的时间沉浸于对中央处理器架构的精研细琢之中。他坦诚地透露,团队成员常常深夜聚集在狭小的空间内,全神贯注于代码解析,并定期组织深度讨论以解决难题。
当时,一个标准的CPU内核包含220个独立模块,而其中180个由人工设计且高度定制化,这一过程被形容为一种极度的压力来源。面对如此复杂繁复的设计工作,周期漫长且极具挑战性,团队中的许多工程师开始质疑这种高精尖的研发是否真正具有实际意义和产品落地的可能,因此逐渐有成员选择了离队,另谋出路。
尽管王惟林面临着长时间的磨砺与挑战,他依然矢志不渝地坚持着。通过深入且严谨的学习过程,他历时两年实现了全面掌握从理论到实践的一整套专业知识体系。整个过程中,我们不断审视、改进和尝试,历经多次失败后,终于对这一领域的运作机制有了透彻的理解。
王惟林强调,要深刻理解并优化微架构,提升指令吞吐率和运行频率的关键在于全面的系统性知识。他洞察到,对于专业人员而言,采用定制化策略需要耗费大量时间;然而,通过借助工具实现半定制化的途径,不仅能够大幅缩短开发周期,同时还能显著减少设计的空间占用与能耗。
这一成就体现了王惟林在复杂技术领域中的不懈追求和深厚功底,以及他在面对挑战时的坚韧不拔精神。
在响应时代与行业演进的需求下,威盛于二零一三年携手上海市国有资产监督管理委员会的附属企业——联和投资,共同组建了上海兆芯集成电路有限公司,此合作以联和投资出资两亿美元,持有八成股权;而威盛电子则占持余下百分之二十的股份。此举不仅整合了王惟林团队的核心力量,实现了资源与技术的深度融合,也为集成电路领域的发展注入了新的活力与动力。
命运的车轮引领着王惟林踏入了兆芯的征程,其目标直指x86 CPU内核这一雄关。
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历经数个寒暑的努力与探索,英特尔凭借Wintel联盟的力量,在桌面处理器市场上确立了无可动摇的领导地位。尽管AMD、NVIDIA乃至ARM阵营不断尝试挑战这一霸主宝座,却难以撼动英特尔的稳固根基。
即便在移动芯片领域未能取得预期优势,但英特尔的x86架构已成功跨界扩展至通信与服务器领域,并实现了对行业的全面覆盖和统治。在国内高端通用处理器的竞争舞台上,兆芯、龙芯、飞腾等国产舰队凭借各自独特的架构与生态系统,其中表现尤为出色的兆芯正肩负着打破现有格局的重要使命。
王惟林对于兆芯寄予了更为远大的期望,不仅旨在满足高级别通用桌面处理的核心需求,更计划全方位地拓展业务范围,深入探索包括移动便携设备、数据中心的服务器以及各种嵌入式计算解决方案等多元化的市场领域。
若不于桌面处理器技术寻求创新与进展,并以此为基础向服务器乃至更高端应用领域辐射拓展,则所谈信息保护策略恐沦为华而不实的愿景。对于后来者而言,不存在快速取胜之路,唯有坚韧不拔、勇往直前,方能克敌制胜,在竞争激烈的市场中脱颖而出。
王惟林意味深长地表示:“尽管兆芯成功从威盛团队接收了丰富且宝贵的X86技术遗产与专利使用权,然而,我们所获得的原始代码基础相较于业界主流水平存在显著差距,每一轮优化和改进工作之挑战性堪比全新芯片设计工程。唯有秉持持续精进、稳步求索的精神,方能在微小的技术积累中累积起跨越千里的创新势能。”
基于先前在CPU内核优化上的积累,这只是探索旅程的起点,仅展现了理论与实践之间的桥梁构建能力。王惟林坦承,在理解核心原理后,将之转化为实际应用并克服多重挑战是关键所在。这既涉及对现有体系结构的深入挖掘,比如多核流水线、内存访问机制以及多核间通信等领域的优化,也关乎流程设计方法论的革新和完善。同时,性能与能耗评估,尤其是构建SoC验证环境等环节,都需要从头开始进行细致规划和精心实施。
在追求卓越的征程中,我们团队集结了四五百名精英,在长达三四年的时间里全心投入,仅能专注于一项规模如通用处理器这般庞大的项目研发。王惟林指出,面对前代处理器将近20亿个晶体管的挑战,我们的研发之路充满了细致与谨慎。从微架构的设计到原型芯片的流片,从整合数字和模拟IP、优化性能与能耗,到确保兼容性与稳定性,每一环节都需小心翼翼,不容丝毫差错。
整个过程犹如一场精心布置的舞蹈,每一步都需要深思熟虑和反复验证。投入的人力物力难以言表,无数次的审验之后,我们才敢踏入量产的门槛。这不仅仅是一场速度与效率的游戏,更是一个对细节、精准以及团队协作极致要求的过程,其中蕴含的是无数艰辛和不懈的努力。
根据《科技日报》的记载,在2012年,中国本土CPU的技术水平仅为同期英特尔产品的7%。然而,随着兆芯品牌推出C系列芯片,这一数字迅速攀升至50%。
最新研发的KX-6000处理器实现了全方位集成,融合了先进的中央处理器、图形处理单元以及芯片组功能。该处理器配备八个高效能CPU核心,并在3.0GHz的主频下运行,支持双通道DDR4内存,最大容量可达惊人的64GB。
这项创新不仅标志着国产高性能通用处理器领域的重要突破,更令人瞩目的是其卓越性能已足以与国际主流英特尔产品相匹敌。
这标志着国产高性能通用桌面处理器领域实现了一个里程碑式的跃迁,从初步的实用性跨越至了优化与普及的阶段,展现出更为出色的性能和用户体验。
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再如,原本提到某作品的重要性可能用到的表述是“其影响力广泛”,改写后的表达可以是“它的影响深邃而广远,触及心灵深处,启迪智慧”。这里通过“深邃”与“广远”的选择,以及“触及心灵深处”和“启迪智慧”的具体描绘,不仅丰富了描述的语言,还增强了语句的感染力和艺术性。
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尽管CPU的开发演进保持着持续的步伐与进展,然而,对于王惟林而言,“紧箍咒”般的压力仍旧高悬不落。
作为战略规划者,我深知在技术研发与市场落地之间存在着一道至关重要的鸿沟。攻克科技难关是创造奇迹的起点,而构建起繁荣生态体系,则是实现其全面价值并引领未来趋势的关键所在。
得益于X86架构所奠定的丰富生态系统基础,兆芯CPU在推广过程中无需自建全新的生态体系,这无疑为该技术的普及提供了便利条件与坚实支撑。王惟林先生亦深谙此理,他明确指出兆芯的成功发展是基于前人智慧与积累之上的一次创新跃进,可谓是站在了科技巨人的肩膀之上砥砺前行。
喜见兆芯在数载拼搏中,已建立起与诸多业界领军企业的紧密合作网络,其中包括联想、清华同方在内的知名台式机生产商,以及昂达、技讯、联想开天、上海仪电智通秉时等一众一体电脑制造商,同时亦携手中科曙光、火星高科、众新等服务器领域的佼佼者。兆芯通用CPU赋能下的多品牌台式与移动计算设备,皆已步入量产阶段,并全面达到成熟产品标准,展现出卓越的兼容性表现。
在回顾过去时,2018年的兆芯CPU业务销售额较前一年实现了显著的三倍跃升;展望未来,我们乐观预测,在即将到来的2019年,其营业额相对于去年而言,预计将以四倍之速迅猛增长。
尽管王惟林对此表达了深深的感慨,并提及在高端通用处理器领域中,国际同行因数十年的技术积淀、雄厚的资金支持与成熟生态系统而占据显著优势,中国在这一领域的起步相对滞后,技术积累亦较为有限,发展过程中必然会面临重重困难与挑战。然而,在这关键时刻,中国必须全力推动高性能通用处理器的研发工作。这是因为自主研发和掌握这些核心技术,乃是构筑信息安全防线与维护产业链安全之根本所在。
在信息安全步入产业与供应链安全的崭新时代背景下,国内高端处理器企业面临的挑战依然严峻且持续不减。恰如古智言传:“世上有大勇者,在面临巨变时不慌乱,面对无端指责亦不怒火中烧;其内心所承载之重任巨大,志向高远。”在王惟林的带领下,兆芯这一业界先驱,正蓄势待发,将为行业注入一股全新的活力与希望,预示着更多令人瞩目的突破与成就即将来临。