北大理科一号楼芯片往事

2018-04-29 13:24· 微信公众号:甲子光年  火柴Q、一苇、希安 
   
目前,国产芯片的确已在一些中低端芯片领域有所突破,如电源管理芯片、蓝牙芯片、交换机芯片……上海乐鑫已成为全球出货量第二大的蓝牙芯片厂商,其旗下的物联网芯片累积出货量也已突破1亿。

  采访、撰文:火柴Q、一苇、希安  编辑:甲小姐

  设计:孙佳栋 

  “你们写不写?”

  前几天,一位芯片行业的老人林凡这样问我们。他和近期引起关注的长文《一段关于国产芯片和操作系统的往事》的作者梁宁一样,曾参与自主CPU及与之配套的“网络计算机”的研发。

  从2001年起,林凡在MPRC(北京大学微处理器研究开发中心)和北大众志工作了13年。梁宁所在的方舟、林凡所在的北大众志及同时期成立的龙芯,曾是中国挑战自主CPU研发的先驱者。

  中兴芯片禁运,“中国为什么做不出来芯片”成为全民追问的大命题;梁宁一文大火,给出了痛定思痛的判断——自主CPU为什么这么难?梁宁主要归因于用户体验和生态:“只要搞定知识产权问题,选择技术路线,找会干的人,投入干,CPU/芯片就能够做出来。搞不定的依然是操作系统。差距大的依然是生态。”

  但后续一系列舆论里却出现了严厉的反弹:“方舟Bug无数,贴钱别人也未必愿意用”,“开不完的会、买不完的设备、包装慨念攒项目,套取课题经费”…

  MPRC老人们的微信群被搅动了。

  “时运不济,但我们不是孬种,没有浪费国家的钱。”林凡说。

  1999年,MPRC是中国首个自主研发出基于独立架构——UniCore的中央处理器(CPU)原型的机构。但在其后数年,围绕MPRC的科研成果而设立、以“产业化”为目标的“北大众志”并未能做大、做强,未能完成自主CPU的商业化之路。

  目前,方舟已停止CPU开发;最有名的龙芯在2015年销售破亿并实现盈利,但收入主要来自嵌入式芯片而非桌面CPU;众志2015年上市未果,目前仍在一些特定领域出货,民用市场已少人问津。

  真正的原因是什么?

  「甲子光年」采访了近20年以来,多位深入参与MPRC和众志创业历程的芯片从业者。他们的机会、突围、困局、兴奋、迷茫和无奈展示了CPU难题的更多侧面,是自主CPU探索中的一个难得样本

  本文将分七个部分:

  1.MPRC的振奋开局。

  2.众志在产业化阶段的重重困难。

  3.终于解决了供给端,却没解决市场端。

  4.为什么政策扶不起市场端?

  5.先赚钱、再变强的“农村包围城市之路”为何也不通?

  6.从众志看芯片行业的人才难题。

  7.中国自主CPU的未来机会。

  探寻答案的过程中,历史仿佛一个黑箱中复杂缠绕的线团。每当我们理清一个线头,总有下一个更大的线团在等着我们。事件盘根错节,追问抽丝剥茧,这场芯片往事,暗含着宏大的历史难题,也蕴藏着通往明天的答案。

  (经被访者要求,文中出场的MPRC和众志老人均为化名。)

  全盛时期:“光是来面试的清华学生,就排了20多个”

  2001年,MPRC成立,前身是北京大学计算机科学技术系系统结构教研室。

  早在1995年,北大就开始投入自主CPU和配套基础软件的研究,1999年,研制成功中国第一套支持CPU正向开发的设计环境和基于自主指令系统标准的16位CPU芯片。该原型基于MPRC自己研发的UniCore架构,这是中国第一个完全自主研发的架构,1999年12月31日,《人民日报》刊文,称北大MPRC的成果是“献给新千年的礼物”。

  MPRC的主任,是当时壮年得志的程旭。他在33岁就成为北大最年轻的正教授,2002年北大众志成立后,他同时负责公司业务。

  在MPRC往日学生的心中,“程老师是一个强人”——学术、管理、社交、运动、演讲……各方面都不落人后。他精力惊人,睡眠极少,是出名的工作狂,流片前和流片回来的最紧张时刻,他经常和学生一起熬夜通宵。

  程旭对芯片异常执着。在1995年,从哈工大博士毕业的程旭被杨芙清院士点名招入北大,收为“关门弟子”。

  杨芙清院士是中国软件开发领域的泰斗,年轻时风华满未名,身上有着北大学人的卓拔风骨。

  程旭昔日的学生告诉「甲子光年」,如果顺着杨院士的研究方向“系统工程、软件工程”,程旭很有可能走上院士之路,但他偏偏不受衣钵,硬是另组人马,成立了MPRC。

  在2002年到2006年左右,加入MPRC的许多学子,都为程旭的激情所感染。他们评价,程老师身上有一种类似乔布斯的“现实扭曲力场”,身处MPRC的人都认为“这个实验室与众不同”,是在做真正有应用前景、对国家有意义的事业,而不是短平快、发paper的“为研究而研究”。

  这一时期,研发成果不断。在1999年第一款16位CPU原型和2000年完成的32位CPU原型设计的基础上,2002年末,首颗国产32位CPU系统芯片成功流片,被命名为“众志-863”(PKUnity-863-1)。此后,众志陆续推出PKUNITY-3-130、PKUnity-3(65)、PKUnity-3-(HD40)等多个型号的CPU芯片。

  编者注:1999年北大做完16位CPU原型后, 2000年完成了32位原型系统的开发,但考虑到商业价值, 没有直接流片,而是同东南大学等机构一起研发SoC,即系统芯片,不但包含CPU,还包含南北桥。若只有CPU没有南北桥,无法做出可量产的整机产品。2002年12月26号,流片回来的芯片已是SoC系统芯片,其中的处理器核心叫Unicore, SoC平台包含了东南大学等单位的支持,北大和东南大学一起将芯片命名为“众志” , 后续有东南众志和北大众志。

  适配于芯片的软件系统也在同步研发。2003年前后,MPRC做出了包含CPU、适配软件和相应操作系统(基于开源的Linux开发)的完整产品,并推出了使用PKUNITY-863 CPU的“网络计算机”。

  对当时年轻稚嫩的学生们来说,MPRC重要性的一个直观反映是:它接待了多位重要领导的视察,包括胡锦涛、习近平等。

  交游广泛的程旭还请一些著名书法家题写了很多鼓舞士气的字画,挂在实验室四处:“只要信念不滑坡,办法总比困难多”,“先做人,后做事”,“辛苦,心不苦”,“动脑,不伤脑”……

  回忆往事,多位参与者的共同描述是“天天打鸡血”。2004年加入MPRC的李伟利告诉「甲子光年」,他总是最早离开宿舍,最晚回来,别人谈恋爱、打游戏的时间,MPRC的人都在研究室搞研发。

  那时程旭总能招到最好的学生。2002年到2004年,MPRC要的研究生都是北大计算机、微电子系本科年级前五的学霸,有人为此放弃了出国读博的机会。有一年,光是来面试的清华本科生,就排了20多个。

  高峰时,MPRC的本科生、硕士生和博士生加起来有100多人,虽然占据了北大理科一号楼8层一半、近千平方米的空间,但依然场地紧张,需要4个人挤一个工位,一字排开4个屏幕。

  当时,让MPRC最紧张又最兴奋的就是“流片回来”。当海关下达到关通知时(芯片在台积电代工,需要入关),程旭就会自己去机场填表,不等邮递发送,直接带回来。

  “就像等在产房外。”不直接参与硬件调试的MPRC软件组成员回忆那种忐忑。IC组、架构组的同学们会围着芯片,第一步是让芯片上的绿色LED灯点亮,所谓“芯跳”了,接着是跑测试程序、跑操作系统。

  每经历一个成功节点,屋子里的人就忍不住一齐欢呼鼓掌。在他们心中,这是属于理科一号楼8层的“火箭发射”。

  这个阶段不仅是MPRC的春天,也是自主CPU的集体甜蜜岁月。

  863、973计划大力支持自主CPU研发。2001年,方舟科技生产出“方舟一号”,这是中国自主研发的32位RISC指令集CPU;2002年,“龙芯一号”问世;2004年,众志在常州建立了自主芯片CPU系统成果转化基地。

  生态不服:“这个电脑能装QQ吗?”

  在研发之外,MPRC于2002年开始同步进行产业化探索,注册了“北大众志”公司。

  在程旭的领导下,MPRC内部分为架构组、IC组和软件组,架构组负责芯片IP核和SoC(系统芯片)的设计,IC组做后端物理实现,软件组做配套软件系统开发——人数占整个MPRC的一半。可以说在起步期,程旭和MPRC就认识到了软件适配的重要性。

  但在真正的“产业化”过程中,走出实验室的“中国芯”碰壁了。

  摆在梁宁所在的方舟面前的那堵墙,同样摆在了众志面前:东西是做出来了,问题是谁来用?

  攻下了CPU,却攻不下商业生态。

  市场上的主流厂商和广大消费者已经习惯了“Wintel”联盟,即基于英特尔X86架构的CPU+Windows操作系统和Office办公软件的产品组合。

  独立架构的UniCore用的是自己开发的Linux操作系统,无法跑Windows,也用不了Office;下游产业链中,愿意与之合作的厂家也很少。

  这就是为什么,国外的芯片公司,如英特尔、AMD都是做芯片及配套服务,而“中国芯”公司,尤其是做桌面CPU的各家公司,如众志、方舟和龙芯却要自己做完硬件。

  众志主打的第一款使用自己芯片的产品是2003年推出的“网络计算机”(即“瘦客户机”NC)。一般的个人计算机(PC),可单独使用,而网络计算机是多台连接到同一个服务器,每台单独的网络计算机可以跑一些基本程序,满足办公、教学需求。

  2003年,NC相比PC有很大的价格优势。一台PC均价在8000元左右,而众志的NC在3000元左右,主打办公和教学市场。

  如当时的许多其他公司一样,众志的国产NC并没有大范围打开目标市场。众志NC事业部负责商务的前员工许靖捷告诉「甲子光年」,在他所在的2006年到2012年,众志NC的销售是数万台,订单多来自政府项目。

  同一时期做NC的方舟科技也市场化受阻。虽然在2001年依靠政策支持拿下了北京市政府办公市场,但当方舟NC接上互联网后,服务器端不支持它内嵌的Linux工具软件。之后,很多国企都中止了与方舟的合作。

  2004年,众志和中兴合作开发的一款用于网络电话机的芯片流片成功。网络电话机可以同时插网线和电话线,可越过电话运营商打网络电话。但同年,同样越过运营商的QQ超级语音等互联网产品也已产生,网络电话机的开发最后不了了之。

  2004年,众志和中兴合作开发的一款用于网络电话机的芯片流片成功。

  2009年开始,众志又燃起用自己的芯片攻“桌面市场”的斗志。

  2006年,国务院发布《国家中长期科学和技术发展规划纲要( 2006-2020年)》,“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”(简称“核高基”)是其中的16个重大科技专项之一。

  中央财政为“核高基”安排预算328亿,从2009年开始陆续到位。这极大增强了本来陷入困顿期的行业信心。众志和龙芯都开始积极推“千元本”、“上网本”,主打学生和办公市场的C端用户。

  然而,这又是一次滑铁卢。

  “千元本”最终卖出不到万台,离目标销量100万台相差甚远。

  当时,众志把很多自己的“千元本”设为一些活动奖品,以做推广。一次,某地的作文比赛中,一等奖奖品是众志千元本,二等奖是数码相机。几周后,得一等奖的小学生打来电话:“这个电脑我不会用,能换成二等奖的相机吗?

  曾在众志工作多年的张嘉俊回忆,那会儿还不时有得奖者打电话询问:“这个电脑能装QQ吗?”

  “真的没法回答,尴尬。”张嘉俊说。

  跷跷板难题:只解决了供给端,没解决市场端

  回望众志在产业化上的种种碰壁,多位MPRC和众志老人认为,即使面对强大的Wintel联盟和顽固的用户使用习惯,“自主CPU本来是有机会的”。

  这个机会不在市场,而在明确并强力执行的政策扶持——给我划定一片专有市场。

  在老人们看来,要真正实现国产CPU的“产业化”,政策要扶持的就不仅仅是跷跷板的一端,“供给端”要扶持,“市场端”也得扶持。

  和国家集中力量办大事做出来“两弹一星”不同,芯片是一个需要持久投入的长期战线。提高性能、降低功耗以及提升与之配套的操作系统,都需要起量,形成“市场-研发”的正循环。只有真正被大量使用起来,才能更快迭代。

  既然MPRC实验室全部使用的是他们自己生产的NC,完全满足办公功能和稳定性需求,“为什么不就把特定市场留给国产CPU?让我们这几家公司在这个市场里争破头,总有一家能跑出来。”林凡说。

  然而,2009年给行业带来提振的“核高基”项目的思路又是“纯产业化”,鼓励众志、龙芯等公司在民用桌面市场试水。但项目资金分期到位、下发后续资金的条件之一是,使用自主CPU的“千元本”的销量要达到100万台。

  在摩尔定律驱动的芯片行业,性能提高和成本下降的速度很快,传导到硬件端,笔记本的价格下降也快,使用Linux系统的自主“上网本”在短暂的窗口期后,很难与主流产品竞争。

  面向市场,北大众志经历了几轮希望和尝试——网络计算机(瘦客户机)、千元本、云桌面,甚至在2004年还曾和如今饱受“自主研发能力”困扰的中兴合作,成功流片了一款基于UniCore架构的网络电话机芯片——但这些产品的市场化推广都不理想,北大众志的名字渐无人听闻。

  “非要我们做桌面,又不给桌面市场。”林凡感叹。

  龙芯中科总裁胡伟武有过类似言论:政府应该在黑暗森林里围个篱笆墙,构建一个小森林,把国外芯片挡一挡;然后把真正自主可控的放进小森林,小森林里玩市场竞争的丛林法则;再让踏着尸骨的胜出者打破藩篱,和黑暗森林里的国外产品竞争。

  那么,“小森林”真的可行吗?

  给不起的“小森林”:上有政策,下有对策

  当我们与这些芯片老兵一起回顾每一次“希望”和“落空”时,不难发现——CPU的小森林,国家可能真的给不起。

  即使是在国家看起来可以控制的政府办公、国企办公、教育领域,当市面上的CPU比国产CPU性能更高、价格更低时,让部门牺牲利益支持国产,仍有巨大阻力。

  在2014年,云计算发展起来后,众志曾拓展“桌面云”业务,并拿到了国家电网的一张大单子。背景是当时国家电网认为用个人电脑办公不安全,下令不再采购个人电脑,而改用桌面云办公,在服务器端统一管理。

  但上有政策,下有对策。众志的桌面云对娱乐软件支持不好,对部分外设支持有问题。当时参与商务合作较多的刘临风回忆,虽然桌面云性能可以保证办公需求,但下面的人不愿意变——不让买新电脑了,有的分公司就去租电脑。这次合作最后不了了之。

  更早之前,方舟的类似尝试——北京市政府在2001年统一采用方舟NC和相应操作系统作为办公设备——也是一次著名失败,梁宁将这次“大溃败”归因为“不懂用户体验”。

  其实,以当时中国自主CPU及相应操作系统的性能和成本,还没资格谈用户体验。

  自主CPU本想瞄准的电脑桌面市场,是一个竞争激烈、中美差距巨大的民用市场。美国巨头已早跑几十年,经过激烈厮杀,其间有无数“此路不通”的试错和“以身殉业”的倒闭公司,这才有X86架构一统江湖,一将功成万骨枯。

  唯一具有一定封闭性,并且对自主可控和安全性有强烈需求的“小森林”可能是军用领域,但它又不是一个可以在内部放开搞市场竞争、丛林法则的所在。

  直到今天,中国的CPU仍大量依赖进口。

  2017年,中国芯片的总进口金额为2601.4亿美元,其中CPU进口额为550亿到600亿美元,约占五分之一。

  双重属性之困:“你不可用,就是最大的不安全”

  那么,众志、龙芯这样的公司,是否可以走另一条路——“农村包围城市”,从中低端市场切入,先赚钱,再反哺研发,反切高端桌面CPU市场呢?

  从近20年中国整个芯片行业的实践看,这条路也许能做出芯片大公司——但仍然搞不定CPU。因为做芯片难,做CPU难上加难。

  目前,国产芯片的确已在一些中低端芯片领域有所突破,如电源管理芯片、蓝牙芯片、交换机芯片……上海乐鑫已成为全球出货量第二大的蓝牙芯片厂商,其旗下的物联网芯片累积出货量也已突破1亿。

  但芯片行业的桂冠上的宝石——“CPU”,仍在中国的势力范围之外。“中国芯”中,风光一时却日渐走低、陷于瓶颈的公司也集中在这个领域,众志、方舟和龙芯都是。

  在市场化一头,业界标杆华为海思,主打的芯片是用于通信设备的基带芯片,和用于摄像头的芯片。近年来海思的手机芯片业务兴起,但主要还是做SoC设计,CPU的IP核仍然使用ARM的技术——而且海思也是华为多年输血、烧钱才养出气候;在“政策扶持”一头,太湖之光在“神威·太湖之光”超级计算机上实现了芯片全自主研发。

  然而基带芯片、超算芯片,终究都不是面临庞大商业生态垄断的CPU芯片。

  更重要的是,MPRC的定位和程旭的身份与志向都已决定,众志很难拥抱这条“农村包围城市”的路线。

  MPRC和众志具有体制内外的双重属性。高校体制内的MPRC,其成立初衷就是担负国家863重大任务,攻克自主CPU;从程旭的个人志向来说,他也更想解决“国家的大问题”;而另一方面,与MPRC紧密相关,并有人员重叠的众志又以产业化为目标。

  程旭的学生评价,程旭身上有“老派知识分子的抱负”,虽然被许多学生视为“开挂全人”,但他的市场嗅觉并不灵敏,或许是意不在此。

  他本人也曾在采访中说,怀念80年代初的社会氛围,那时人们尊重知识、尊重人才、崇尚科技。他的愿望正是将自己的能力溶化到国家强盛、科技发展中。

  回头看,众志曾错过另一个机会——开发基于X86架构的产品。其实早在2005年,AMD就将X86架构芯片技术免费授权给北大。众志本可基于X86开发兼容Windows的产品,这也许能帮助众志在2009年的短暂窗口期,打开“千元上网本”的市场。

  但学生们称,MPRC和众志的成员,尤其是程老师本人,对自主研发的UniCore架构有感情,对自主有执着。X86的授权于是放着5年没动。

  当时的另一种考虑,是政策导向和国家安全。国家对CPU开发的提法是“自主可控”,AMD向中国各高校转移技术是否是另一次“运十下马”?

  在70年代末,中国开始“运十”大飞机研发,1985年在引进美国麦道大飞机并签下巨额合同后,运十下马。但麦道随后被波音收购,国产大飞机的研发因此推迟多年。

  “阴谋论”或许不足为信,但如果投入精力做X86产品,在实验室经费、人力有限的情况下,必然会影响自主架构UniCore的产品化。

  作为体制内的大学教授,程旭还同时担任学校领导职务。一些学生评价,程旭比较喜欢“跟着政策走”。

  然而,政府也在探索,政策也在改变,每个人对政策的把握都不同。

  张嘉俊观察到,各种文件、会议对桌面CPU芯片研发的提法,以前主要是“自主可控”,近几年也说“自主可控”、“安全可信”、“安全可控”,但从业者对这些目标的“内涵”并没有共识。

  2013年,较早踏到风向的上海兆芯拿了台湾威盛的技术,国防科大也以ARM授权,快速做出了银河飞腾FT-1500A CPU。

  业内,坚持自主CPU的人把这种拿国外技术的做法称为“买办CPU”。“买办CPU”凭借与主流生态更好的融合性后来居上,在政府办公领域吃到了更多份额,部分自主CPU研发者感到不公。

  龙芯的胡伟武曾在公开场合说:我们花钱委托国外设计,取得部分产权,但本质上还是国外在设计,这其实跟原来用国外芯片没区别,几乎不具备自主可控性。

  但这是性能长期不如人的国产CPU不得不面临的尴尬。

  一位领导曾说:你不可用,就是最大的不安全。

  人才断层:“编一条离职短信,酝酿好几个月”

  2013年夏天,MPRC实验室一部分人要毕业了。气氛很尴尬。

  大家各自说着“去向”,程旭发现,有一半的人都去了银行、证券等金融机构。

  欢送会现场陈设着《兰亭集序》屏风,背对着“不知老之将至”的草书,程旭用平稳的声音说:你们要不忘初心。

  虽然他并未表现出不满,但熟悉他的人都知道,程老师生气了,以至于之后的毕业典礼都取消了汇报行业的环节。

  2015年离开众志的何清辉说,这么多年来,“长期过度工作”的程老师还是有变化。他现在讲过去的事,偶尔会想不起人名,这在以前绝对不会出现。“程旭是那种上两节课,就能把所有学生名字读背下来、对上脸的老师。”

  铁打的MPRC,流水的学生。从2001年至今,那些当初抱着“中国芯”激情加入MPRC和众志的年轻人,都在陆续离开程旭。

  留不住人的根本原因是行业困顿。

  2003年进入MPRC并在博士毕业后留在众志的吴华说,十几年前,就是听到程旭老师讲中国的芯片进口额已经超出石油进口额,“受刺激进了这个行业”;十五年过去,吴华已转行做互联网三年,芯片和石油的进口额差距仍未扭转。

  “我依然相信这个事是可以做成的,但从我个人的生命时间来说,还有别的考量。”一位学生在解释离开众志的原因时说。

  留不住人的同时,招人也变得困难——实际上从2006年左右,MPRC渐渐不再是北大信科最受欢迎的实验室。从学霸云集,到渐渐不好招博士,到现在已很难招到北大自己的本科生,甚至外校的学生也多是被调剂来的。

  原因之一是经费。2006年汉芯事件(上海交大微电子学院院长陈进把一家外国公司IP设计包装成“汉芯1号”,骗取了高达上亿元的科研基金)爆发后,从2002年到2010年在MPRC的李泉感到经费明显变少,以前能拿国家级项目,那段时间主要拿北京市项目,学生补贴也相应变少。

  另一方面,博士在MPRC的压力很大。因为程旭常年做工程,并未发表太多论文,“学术势力范围”不够,这让毕业有硬性论文要求的博士生尤感吃力。

  程旭的自我要求极其严苛,而且“他用自己的标准要求所有人”。在以“自由散漫”著称的北大,MPRC要统一考勤,迟到、缺勤都会扣补助。

  工作时间一律不能用娱乐软件。“要是在办公地点让他看到你用QQ,你就在他那儿挂上号了,”一位2006年进入实验室的学生回忆当初,仍是如履薄冰的口气,“想都不敢想,绝对不能让这种事发生。”在任何的公开会议上,极少有人质疑程旭的决定。

  程旭还是一个口才极好的人。一位从MPRC毕业却不愿继续进入众志的学生曾拒绝与程老师谈话,因为他知道,只要谈了,他就一定能被程老师说服。这就是程旭的“现实扭曲力场”。

  但一人之力无法抵抗行业大势。招不到人,最根本的原因是自主CPU的产业化推进缓慢,而互联网正方兴未艾,薪资待遇水涨船高,计算机系、电子系的学生在两个行业都有发展机会——一落一起,抽血效应明显。

  留不住老人,进不来新人。这不仅是MPRC面临的问题,也是中国整个芯片行业的难题。

  待遇实在低。李泉回忆,他到博士毕业前,二十七八了,还要靠家里接济;现在转行做对冲基金的李伟利说,自己在众志期间,工资还不如去网易游戏的应届师弟师妹。

  2004年,和中兴合作的芯片流片成功后,中兴请了庆功宴。李泉清楚记得是在北大附近吃的涮肉。高年级的师兄抱怨吃不到肉,因为几乎没熟就被师弟们夹起来抢完了。

  “当时穷啊,没油水。”李泉半开玩笑地说。

  《国家集成电路产业推进纲要》白皮书数据显示,中国本科应届芯片设计师年薪近15万元,博士近30万元。而据拉勾网等招聘网站信息显示,计算机专业本科毕业,且拥有4-5年工作经验的人工智能人才,月薪最高可达4万,年薪可能超过50万元。跟互联网、人工智能、大数据等岗位相比,芯片行业薪资水平明显逊色不少。

  目前在某家外资芯片巨头工作的晋华曾在方舟和众志都工作过。他告诉「甲子光年」,常年来,不管中资、外资,各家芯片公司都很难招到应届生,每次开行业会议,翻来覆去都是老友聚会。

  MPRC等CPU研发机构一个很大价值,是为中国芯片行业培养了人才。2007年毕业后进入英伟达的陈琪告诉「甲子光年」,同去的三位MPRC毕业生中,有两人在三年内升了两级,在外资大企业中属于晋升速度很快的。因为当时MPRC是少数国内做数字后端的实验室,IC组的毕业生一般都能手握英伟达、AMD、美满(Marvell)、威盛等大公司的好几个offer。

  多年来,从壮年得志到产业化受阻,程旭从未对外直接表现出彷徨和无力感。他只是偶尔会说,当时如果怎样,也许更好。和他亲近的学生回忆,即使是在饭局上,喝了大几杯的程老师也思路清晰,能巧妙地达成对众志有利的谈判,酒精也无法让他展现“不同的侧面”。只有在每年众志的年会上,程旭例行会“热泪盈眶”,为团队的辛苦和付出而感动。

  在众志待了多年的老人们,要离开时,常会感到很难对程老师开口。“编一条离职短信,酝酿好几个月。”

  2014年,一位工作多年的老人准备离职,最后面谈时,他说,他准备回老家。

  程旭知道这不是真的,但他没有拆穿。

  路在何方:自主CPU发展的3个方向

  今年4月的中兴事件后,中国人对芯片的热情空前高涨。“芯片”板块看涨,阿里、格力都放话要做芯片,甚至出现了“全民造芯”、“举国之力造芯”的夸张口号。

  如前所述,在一些特定领域的芯片,中国已有所突破,而CPU却久攻未下。阿里收购的中天微及近期宣布自己研发的芯片——都不是在做通用CPU。

  从国际和国内趋势看,中国的自主CPU可能有3个发展方向:把握技术变革、继续产业转移、“换道超车”与新类型芯片共同发展。

  第一个机会是技术变革:摩尔定律正在失效,全球CPU性能增速放缓,CPU领域正在呼唤新技术。

  摩尔定律指,每18至24个月,CPU晶体管的数量都将加倍,性能也相应加倍。

  在特定空间里,集成越多的硅电路,热量就越大。英特尔已率先把芯片制成推进到了10nm、5nm。但从10nm开始,性能提升并未显著增长。2016年,从上世纪90年代以来每24个月发布一次的“行业研发规划蓝图”,史无前例地不再以摩尔定律为中心。

  在5nm级别下的更小空间里,基于硅材料的工艺可能到达极限点,会出现晶体管不稳定的情况,业界需要新材料来实现新一代CPU。

  这也许意味着,多年来在CPU领域未能“赶英超美”的中国,有机会在新技术变革中获得新机会。

  第二个机会是产业转移:在IP设计、晶元代工、封测等环节,以成本优势吸纳利润相对较低的业务和技术授权,这有助于国内芯片整体生态环境的建立。

  全球CPU性增速放缓正在造就半导体行业的大并购,以求获得垄断利益。2015年,安华高(Avago)收购博通,英特尔收购阿尔特拉(Altera),2016年,日本软银收购ARM,高通拟收购恩智浦(至今未审批通过),2017年,博通又对高通发起1420亿美元的收购(2018年被特朗普叫停),今年,高通也给恩智浦抛出收购橄榄枝。

  行业整合,给了中国吸引海外人才和资本的机会。国家集成电路产业基金(大基金)二期将募资2000亿元人民币,可能撬动的总资本达到上万亿,并接受境外投资。

  不同于2014年启动的、把65%的火力集中在芯片制造领域的大基金一期,大基金二期会加大对芯片设计的投资,着重提高芯片研发能力。

  同时,政府也在极力全世界范围内邀请芯片人才回国,不仅注重科学家,也重视工程师。

  第三个机会,是整个中国自主芯片的机会,但不一定对自主CPU利好——“换道超车”。

  在众志起步的21世纪初,全球半导体行业增长的驱动力是电脑CPU,之后是智能手机CPU;目前,智能手机增长放缓,新的驱动力开始转向物联网、云计算、AI、智能汽车、5G。

  大基金二期也特别强调上述新兴行业。在这些新领域,AI芯片、自动驾驶芯片发展势头强劲,寒武纪、地平线、深鉴、NovuMind、耐能等AI芯片创业公司受到资本追捧。

  客观来说,这对自主通用CPU的发展有一定冲击——人才抽血、资本抽血。致力于自主CPU研发的龙芯培养出了陈天石、陈云霁两兄弟,他们在2016年创立了寒武纪公司,开发的是AI芯片。

  陈云霁曾在采访中表达:每个时代都有其核心物质载体,工业时代是蒸汽机,信息时代是通用CPU,智能时代是AI芯片——这似乎已把“通用CPU”划归到了上一个时代。

  离开MPRC、在威盛工作4年、目前在某国内IP设计公司任职的侯语默告诉「甲子光年」,从他接触到的美、韩、日、台和中国内地的各种客户来看,内地芯片行业的特点是“赚快钱”、扎堆。比如近几年,一窝蜂涌来的需求都是“矿机”和“AI芯片”,常年沉潜某个产品线的公司不多,偏“浮躁”。

  在2016年离开众志的胡荆汉近期曾撰文,呼吁马化腾OTT(over the top)CPU和操作系统,用应用倒逼底层——基于开放的标准(H5、虚拟机、RISC-V)自研操作系统,不要绑定英特尔和ARM的底层架构。“芯片要下苦功,凡事别指望模式创新,但偏偏CPU正面临一个靠模式创新胜出的机会,为什么不试试?”

  那么,押注新类型主流芯片或是“从应用倒逼底层”,会否降低对自主CPU投入的必要性?

  当「甲子光年」再和胡荆汉聊起这个话题,胡荆汉说,他认为还是应该做自主CPU,这涉及产业控制和利润的问题,如果中国不能掌握CPU IP核的核心技术,很多创新将会受限,而且CPU和与之适应的操作系统仍是目前产业中占据头部利润的地方。

  如今,政策、资本、产业环境加上现在的民意,都在给“中国芯”加码,没变的是,中国自主CPU的追赶之路仍是道阻且长。

  芯片行业的残酷,在于它最像时间本身——又快又慢:快,行业发展不等人,慢,10年青春也没等来行业发展。对每个投入汗水与泪水的人来说,随韶华一去不返的还有10年前的北京房价。

  用“心比天高,命比纸薄”作比或许太过残忍,但回望中国从90年代中期以来的自主芯片研发和推广,尤其是对芯片产业中最难、最核心的CPU的挑战,依然不免嗟叹,这是一场目标高远、开局振奋、道路曲折、结果黯然的悲壮探索。

  最终,一向低调的程旭此次并未接受采访。他的学生认为,以程老师的性格,“不愿在未做出显著成绩时多说什么”。

  而在这次“中国芯”引起全民关注后,MPRC的老人们贡献了多篇回忆、评论文章:《中国芯纵有挫折,从不停顿》、《中兴禁运令有感》、《破局“中国芯”》、《中国芯破局最关键:上游EDA商业模式创业才能打破国外垄断》、《从Intel和ARM争霸战,看看做芯片有多难》……

  文章开头给我们发来信息的林凡问一位师兄:为什么你们这些离开的师兄弟还心心念念地为中国芯的出路想办法?

  师兄想了想说:“这可能给我们一种还在赌局上的感觉吧。既然还在赌局上,你就不能说我们已经输光离场。”

  END.

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