走近中国CPU

Author: 朱文利 熊川 Date: 2001年 6期

#1    神秘的1433实验室
  ?牐?2月7日,北京大雪后的一个晴天,记者来到北京大学,未名湖还在冰封之中,但已经有一点春天的气息。这也是新世纪第一个元宵佳节。在北京大学理科1号楼的1433房间,一群年轻人还在忙碌着。34岁的程旭教授,是中国自主知识产权的32/16位微处理器课题组负责人。他谈吐儒雅,但却是不折不扣的猛将。正是他在杨芙清院士和王阳元院士的指导下,带领一支平均年龄不到30岁的北大研究生队伍,继1999年底研发成功我国第一套支持微处理器设计的软硬件协同设计环境,开发成功16位嵌入式微处理器JBCore16之后,又在2001年1月取得突破性进展,研制成功支持32位、16位两套指令系统的微处理器JBCore32及配套系统软件。换句话说,中国自主知识产权的CPU在北大诞生了。
  ?牐?1433实验室和对面一间实验室是他们的主战场,实验室被挡板隔成一个个小空间,在这些小格子里,小组的研究人员已经紧张工作了五年。在实验室里,很显眼地摆着两张行军床,“通宵工作时,可以轮流休息一会儿”,设计小组的成员解释说。这两张行军床,是中国CPU进军历程的见证。
  ?牐犜谡饧渖衩氐?1433实验室里,记者看到令国人魂牵梦萦的基于中国CPU的信息家电示范原型系统,外观看起来似一块板卡,由JBCore32、MPEG2解码芯片、RAM、主存单元、USB接口、音频视频输入输出、键盘接口、电源等几部分组成,其中的核心正是我国自主设计的JBCore32嵌入式微处理器。为了这一块小小的芯片,我们等待了整整30年!
  ?牐犇壳氨贝蟮?32位CPU(采用FPGA实现)主频达到24MHz。预计2001年7月,将采用0.25微米的工艺,主频将达到100~200MHz。程旭教授说,此次完成的32位微处理器,性能与当今世界先进的嵌入式微处理器相当。程旭教授还说,北大计划在10年内研制出与当时世界先进水平相当的通用CPU,而更有专家相信,不用10年就可以实现这一目标。(^06010101a^)
  ?牐犝判?祥院士、沈昌祥院士、王志刚院士等专家一致认为,北大的CPU结构先进合理,满足嵌入式系统需求,在体系结构设计、系统软件、程序开发和调试等方面成果达到国际先进水平,对发展我国有自主知识产权的微处理器产业具有重要意义。
  ?牐犕踉粼菏扛强隙ǖ厮担骸罢獠皇羌虻サ哪7隆⒏伲遣捎米钚碌纳杓评砟詈图际醯淖灾鞔葱拢目⒊晒λ得髦泄耆心芰?开发自己的微处理器。”
  ?牐犜谛⌒〉?1433实验室里,中国CPU向美国、日本等同行坚决地提出挑战了。而北大的这个研究团队还仅是今天中国众多的CPU研发机构之一。
  #1    呼唤中国“芯”
  ?牐燙PU(中央处理单元,也称微处理器),是一项尖端技术,目前,CPU技术只为少数发达国家掌握。
  ?牐牸改昵埃形还贗T界权威专家斩钉截铁地说,中国IT发展就要另辟蹊径,对于CPU和操作系统要坚决放弃。这句话很难理解,但也恰好从另一个角度说明了微处理器芯片技术难度和市场风险。
  ?牐犠酃跧T业的发展,CPU芯片无疑是带动整个产业的火车头,但其技术门槛太高,世界上只有美国、日本等极个别国家有设计实力,绝大多数国家都成了信息核心技术的“门外汉”。
  ?牐牬邮谐±纯矗蛭⒋?理器市场,美国和日本占绝对垄断地位,去年我国内地的集成电路芯片消耗总量是436亿,国产芯片产值只有83.6亿元,仅占世界总额的1%,自给率只有19%。而且,这19%中的一半以上实际上都出口了。中国在集成电路方面的需求在1999年就达400多亿元人民币,国内的生产能力只能提供中低档产品,仅占世界市场份额的0.67%,绝大数消费依赖国外。在CPU产品方面,中国大陆目前还是空白。
  ?牐牬庸野踩慕嵌冉玻媸褂猛夤奈⒋?理器芯片,等于将我国信息安全的控制权拱手让给竞争对手,这是十分危险的事情,时间越长,这种危险越大。1999年底的Intel奔腾Ⅲ序列号带来的安全隐患风波,就曾给我们强烈震撼,政府部门为此放弃采购计划。
  ?牐犞募扑慊?家张效祥院士在接受记者采访时,坚定强调“要维护信息的安全,最根本的是在技术上独立自主”。他说:“在硬件上,一些关键性的技术,如CPU还不得不依靠外国。这些技术,花再大的代价人家也不会转让,因为这是具有战略性的技术,不是一般的商品。”为了国家的利益,中国必须开发自有知识产权的CPU芯片!
  #1    中国的机遇
  ?牐犔傅街泄鶦PU的前景,程旭教授满怀信心,他认为进入21世纪,IT领域内的一个巨大机遇正走向中国。
  ?牐犜幻拦⒍狭思甘辍⒒旧闲纬梢换ǘ婪诺奈⒋?理器技术,正在面临一场大的技术变革。集成电路的线宽正从深亚微米走向超深亚微米进军;RISC(精简指令系统)技术在迅猛发展近20年之后正处在呼唤新一代微处理器结构的战略转折时期;IC(集成电路)也正在向IS(集成系统即系统芯片S.C)发展,层出不穷的单芯片系统(System-on-a-chip)将大量涌现。在国外,CPU生产已不是Intel等几家巨头一统天下的局面,MIPS、ARM等CPU公司异军突起。
  ?牐牫绦窠淌谌衔?21世纪之初,中国的机会到了!
  ?牐犞泄芯薮蟮腎T市场,这个市场将在五至十年内直逼美国。预计到2010年,中国芯片的总需求将达500亿美元,这是中国CPU生存和发展的巨大市场空间。“十五”期间,中国把社会信息化、以信息化促进工业化放在发展经济极为重要的地位,这使中国的IT产业会有飞速发展,而作为中国IT产业的心脏──中国自主知识产权的CPU,是中国IT业腾飞的强力发动机。
  ?牐犜谥泄慌澜缫涣鞯腎C制造工厂如上海的909工程以及投资超过15亿美元的中芯微电子公司和宏力半导体公司正在紧锣密鼓地建设,中国CPU在生产上将毫无问题。在上海、深圳、北京、西安,一批IC设计企业也将如雨后春笋般建立,这样开发中国CPU就有了坚实的基础。在前沿研究方面,北京大学、上海交大、哈尔滨工大、西北工大、国防科大、航天部711所等院所一批高水平的科研人员已投入中国CPU的研究之中,中国CPU正是龙吟虎啸之时。
  ?牐犔焓薄⒌乩⑷撕停⒄笴PU的各种机遇降临中国,中国人盼望自己的CPU盼了30年,今天,我们完全有理由相信,中国CPU将风行天下。