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龙芯——安全好用的“中国芯”

发布时间: 2019-01-30


    
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神州龙芯集成电路设计有限公司目前的主导产品GSC328X嵌入式工业级芯片。

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神州龙芯集成电路设计有限公司参与了多个与中国航天相关的项目。


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神州龙芯集成电路设计有限公司的工程师正在讨论方案。
(照片均由 佘颖摄)

      北京神州龙芯集成电路设计有限公司18年全力打造自主可控、安全可靠、好用易用的中国芯片,产品应用在众多国家高精尖项目上,迄今稳定运行无差错,为国家信息安全保驾护航。
      从2018年开始,一颗又一颗“中国芯”闪现在公众眼前,风光无限却少有下文。然而,在北京中关村一栋不起眼的办公楼里,一家始于中科院计算所国家“863”重大专项的企业,默默埋头苦干18年,打造出自主可控、安全可靠、好用易用的中国芯片。他们设计研发的完全自主可控芯片,已经应用在北斗卫星导航系统、中国首个货运飞船“天舟一号”、大型燃气轮机等一系列国家高精尖的重大项目上,迄今稳定运行无差错,为国之重器守好了安全大门。
  这家企业就是北京神州龙芯集成电路设计有限公司,中国唯一一家能够稳定量产宽温域自主可控工业级芯片的企业。但同时,它也是一家正在为国产芯片寻找市场发愁的企业。
  自主可控
  神州龙芯集成电路设计有限公司成立于2002年,但是技术研发却始于上个世纪90年代末。当时,中科院知识创新工程和中科院计算所承接了国家“863”项目,基于两大国家重大项目计划,组建了龙芯课题组。神州龙芯集成电路设计有限公司现任副总裁许彤就是当年龙芯课题组的骨干成员。2002年8月10日,神州龙芯公司出产的我国首颗高端通用CPU——神州龙芯一号震惊世界,成为国家核高基重大专项的标志性成果,受到党和政府的大力支持。

  然而,许彤也坦陈,在通用芯片领域,虽然我们一直在追赶,但是离国际巨头依然有很大差距。但是,这也并不意味着中国在细分领域上没有单点突破、逐渐扩大的机会。
  神州龙芯选择的突破点就是嵌入式工业级自主可控芯片。这种芯片广泛应用于工控、电力、通信、交通、金融、互联网、物联网等许多行业,对国家信息安全有着至关重要的意义。
  与其他处理器相比,嵌入式处理器因为使用环境更恶劣、稳定可靠性更严苛、使用范围更广阔,开发起来难度也大得多,但考虑到国家战略安全领域和工控等民用领域的市场需求,神州龙芯公司还是全力投入到龙芯嵌入式技术和产品的开发中。
  “神州龙芯产品最主要的特点就在于自主可控、稳定可靠、好用易用。”神州龙芯集成电路设计有限公司董事长陈义告诉经济日报记者。
  芯片生产大概分3个阶段,一是设计,神州龙芯做的就是这个环节;二是流水线量产芯片晶圆,简称“流片”,台湾的台积电目前在这个行业占据半壁江山,大陆的领军企业是中芯国际;三是封装测试,就是把生产好的晶圆模块封装成完整芯片,并测试合格,这类企业相对进入门槛低一点,因此为数众多,长电科技目前处于国内领先位置。
  神州龙芯产品所有的环节都在中国人手里完成,无漏洞,无后门,所以才敢说自己“全程自主可控”。但目前市面上大部分宣传自己是国产芯片的企业,有意无意地混淆了国产与自主可控的概念。
  如果是涉及国家重大战略利益的项目,使用国外设计制造的芯片,就相当于把整个大脑、心脏、眼睛、耳朵都交给了别人,风险可想而知。陈义认为,自主可控芯片对国家安全的意义,怎么强调也不过分。因此,神州龙芯不惜耗费巨资,沉下心来打磨真正自主可控的工业级芯片。他们坚信,随着全社会对国家信息安全的认识越来越清晰、深刻,公司研发的自主可控产品一定能为国家信息安全起到应有的保驾护航作用。

    可靠好用
  “如果国外同类产品是100分,我们就是120分。”这是神州龙芯18年坚守换来的自信,也是选择高精尖战略的承诺。因为公司选择进入的工业产品和特殊系统必须“零”失误,否则一次小意外造成的就可能是半个城市停电、飞船无法对接甚至生命消逝。
  “神州龙芯不追求所有领域都适用,但是在我们瞄准的领域,一定要不仅自主可控,而且稳定可靠,好用易用。我们做的任何东西一定要比对标产品做得更好、更有用、更有竞争力。”陈义以公司目前的主导产品GSC328X嵌入式工业级芯片为例,“这款产品对标的是国内工业领域常用的ARM9档次芯片。在各项关键性能上,神州龙芯都全面超越了它”。
  比如,普通商用芯片的适用温度是零下20℃至60℃,工业级大概需要零下40℃到85℃,而龙芯的GSC328X可以适应零下60℃至105℃,远高于工业级芯片标准,比同性能的芯片更能适应严苛的温度要求。
  一款芯片不仅自身性能要过关,稳定可靠,还要具备较强的上下游生态。在国家政策的大力扶持下,目前国内陆续已经有数百家单位围绕龙芯开展研发应用。陈义估算,国家为龙芯及其生态链建设方面投入的资金至少超过百亿元。
  过去几年,神州龙芯为了树立产品品牌,一直致力于发展高精尖领域客户,而这些客户基本上都需要“归零”支持服务。这对原先只做CPU 及其SOC设计的神州龙芯是一个相当困难的挑战。为此,公司专门组成了实力强劲的技术支持部门。

  负责这方面业务的神州龙芯集成电路设计有限公司副总裁樊荣还记得,在天舟一号货运飞船的发射运行中,龙芯GSC3280处理器被应用到其地面站通信中,并顺利传送数据,稳定运行,经受了实际应用的考验。该客户单位当时就表态,“你们有可靠的芯片,能帮助我们‘归零’,这样的国产芯片为什么不用?我们这边全线产品都要替换成你们的芯片”。
  如今,在许多高精尖领域,神州龙芯的产品正逐步替代国外芯片,在某些领域,甚至占有了绝对优势。
  难在推广
  在神州龙芯的会议室里,有一个老式的红漆木柜,里面摆着公司这些年开发的芯片及应用产品。
  它们中的任何一个,如果拿到资本市场都能换来巨额融资,但现在,却只能一个挨一个地挤在这个小柜子里。就像陈义一样,这个董事长兼总裁的办公室只有10多平方米,不但要跟另一名高管共用,还要存放一些公司日常办公用品。

  这就是神州龙芯的现状。作为高端通用嵌入式芯片,它的用户分布在天南地北、各行各业、千家万户。但是,北斗、天舟、大型燃气轮机这样的大项目采购数量较少,销售收入不足以支撑企业发展。同时,由于参与的项目太过重大,保密级别太高,神州龙芯虽然做出了可靠好用的国产芯片,但是知道的人很少,在知道神州龙芯的人当中,对国产芯片有信心、敢于换芯片的更少。神州龙芯每年都要把自己运营盈利的数千万元全部投入到公司新技术、新产品研发中,公司股东十几年来一直倾力支持公司研发,没有拿过一分钱红利。
  这一问题已经制约了龙芯近20年。“龙芯课题组成立后,中科院计算所就开始寻找产业化的合作伙伴。当时找了一些很知名的国内企业,有些还是中科院计算所孵化出来的,但是没有人对中国研发自主可控CPU芯片有信心。最后,一家来自江苏南通的综艺股份有限公司成为中国芯的伙伴。”陈义认为,从高精尖的超工业级芯片,切换到工业级芯片,套用时髦的表达就是“降维打击”,在技术上举重若轻,“自主可控芯片市场化,最大的制约就是信息不对称、信心不足和政策不配套”。

  神州龙芯曾经举全公司之力,成功研制出标准最高的某行业一种产品的主控芯片,成为唯一一个通过权威机构全部测试的国产处理器。然而,由于一些人对国产芯片心存疑虑,加上其他因素的影响,产品最终还是没有得到应用。神州龙芯集成电路设计有限公司副总裁邱玲告诉记者:“这些年自主可控芯片行业确实有一些乱象,导致部分人对‘中国芯’产生怀疑。一方面是某些企业基于种种原因,把没有真正打磨成熟的产品推向市场,造成了国产芯片不好用、不可靠的印象;另一方面是一些人混淆自主可控芯片与国产芯片的概念,把二者混为一谈,这种行为客观上将给国家信息安全造成难以估量的隐患。”
  邱玲表示,希望国家信息产业主导部门能更大力度地支持真正自主可控芯片的推广,让国家信息安全领域尽快用上真正安全、可靠、好用的中国芯片。











       用好国产芯片  还需政策给力——记者手记
      
现实就是这么严峻——中国芯片与国际先进水平至少还有十几年甚至更大的差距。这种差距不仅体现在核心设备垄断、关键原材料短缺、基础研究薄弱、人才队伍不足、设计理念滞后,更体现在整个芯片上下游产业链断档。不管是硬件设施,还是软件生态,都需要时间来追赶。
  企业作为创新的主体,在追赶过程中,提升芯片本身的质量、性能是根本,提供优质服务、争取客户信任是必修课,只有经得住“零”失误的考验,让用户认为国产芯片可靠好用,中国芯才能得到尊重和认可。
  客观来说,国外芯片技术成熟、产业生态好、出货量大、价格低,整体上遏制了中国芯片业的正常发展;国内有些主要行业理念保守,内部行业标准众多,平台更新换代慢且跟风,行业内主控芯片被国外芯片垄断;下游厂商工程师对于国产芯片的架构不熟悉,需要一定的时间积累学习,因此对于有时间限定的项目来说,很难选用国产处理器重新研发。
  因此,从技术角度看,国产芯片担负了“安全可控”的责任,但从市场角度看,国产芯片却并未有“市场可控”的生存条件。

  面对国际集成电路的高端技术、超级大国的贸易手段,要用好国产芯片,还需政策给力。
  一方面,国家信息产业主导部门应当在涉及国家信息安全的关键领域,对于系统中的关键芯片,采取强制使用国产芯片的措施;避免在非关键应用点对国产芯片过于苛求,要给国产芯片更多的“进场机会”,在实践中逐步提升国产芯片的性能,推动国产芯片在使用过程中进行完善、迭代、创新。只有一定的容错机制,才能培养出更多可以完全替代国外芯片的全国产芯片。
  另一方面,相关部门还应当积极制定自主可控芯片标准,建立自主可控产品目录。据悉,国家有关部门正在积极帮助神州龙芯集成电路设计有限公司这样真正研发自主可控集成电路产品的企业进行上下游企业配对合作,鼓励相关单位积极采用自主可控产品,认真探讨推进自主可控集成电路产业发展的措施。
  我们期待,相关部门力度更大一点,政策更接地气一点,及早让更多人知道中国芯、认识中国芯、用上中国芯。

(经济日报·中国经济网 记者 佘颖)