全球異構計算三強鼎立 我國高端芯片產(chǎn)業(yè)迎新機遇

　　國產(chǎn)高端芯片所要進(jìn)入的市場(chǎng)是傳統處理器大廠(chǎng)已經(jīng)幾乎壟斷的市場(chǎng)，在市場(chǎng)和技術(shù)競爭日益激烈的今天，選擇非主流技術(shù)路線(xiàn)就意味著(zhù)脫離了生態(tài)環(huán)境大家庭，注定沒(méi)有發(fā)展出路。唯有兼容主流，依靠其生態(tài)、發(fā)展其生態(tài)，才能使國產(chǎn)處理器站在一個(gè)比較高的起點(diǎn)上，具備與國際廠(chǎng)商同臺競技的資格。當前，處理器對生態(tài)系統的依賴(lài)從PC開(kāi)始逐步減弱。

　　因此，從工控市場(chǎng)、手機、智能電視、車(chē)載終端到高端服務(wù)器和存儲設備，國產(chǎn)高端芯片生態(tài)系統的問(wèn)題都能夠相對容易解決。隨著(zhù)HSA的建立與發(fā)展，HSA框架下的生態(tài)問(wèn)題變得越來(lái)越小。在HSA框架下，生態(tài)系統支持由包括ARM、AMD、高通、Imagination、聯(lián)發(fā)科、華夏芯等數十家芯片公司在內的HSA直接提供，無(wú)需開(kāi)發(fā)獨立生態(tài)系統。當前，CPU+GPU+DSP+FPGA的異構融合是芯片領(lǐng)域的主流發(fā)展趨勢之一，這對我國芯片產(chǎn)業(yè)既是挑戰又是機遇，需進(jìn)一步加大布局，盡快推動(dòng)異構計算芯片技術(shù)與產(chǎn)業(yè)生態(tài)建立。

　　發(fā)展異構多核計算芯片技術(shù)與產(chǎn)業(yè)，第一，可以擺脫我國在傳統架構芯片上與Intel等國外主流芯片廠(chǎng)商競爭的不利局面。在異構處理器芯片上，我國與國外主流處理器廠(chǎng)商處在同一起跑線(xiàn)上，共同參與新一代異構多核處理器的設計、測試與應用。第二，可以實(shí)現異構多核處理器與國產(chǎn)操作系統的無(wú)縫對接與共同支撐，基于國產(chǎn)操作系統和國產(chǎn)異構多核處理器，形成牢固支撐中國信息安全的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)平臺。第三，可以構建由中國主導的異構計算應用生態(tài)系統。借助我國在市場(chǎng)、應用等方面優(yōu)勢地位和影響力，形成完全自主可控國產(chǎn)高端處理器生態(tài)系統，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng )新，兼容并蓄，使之成為國際主流的技術(shù)路徑和生態(tài)體系。

　　應加快推進(jìn)我國異構計算產(chǎn)業(yè)實(shí)力

　　我國目前除華夏芯、華為和江南計算技術(shù)研究所外，尚無(wú)其他從事完全自主知識產(chǎn)權異構多核芯片設計公司。當前我國發(fā)展芯片級異構計算技術(shù)與產(chǎn)業(yè)存在追蹤片內異構計算的大學(xué)和企業(yè)少、投入不足、整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈基礎薄弱、缺乏高端人才等諸多問(wèn)題。

　　近二十年來(lái)，我國開(kāi)展多個(gè)核心處理器研究項目，取得了包括龍芯、申威、飛騰、眾志、兆芯、中晟宏芯等一系列國產(chǎn)處理器成果，覆蓋了幾乎國際上所有主流、非主流的指令架構。例如：中科院龍芯以MIPS核心架構為基礎開(kāi)發(fā)了一系列高端處理器，江南計算技術(shù)研究所研制的申威處理器，我國電子信息產(chǎn)業(yè)集團有限公司生產(chǎn)基于A(yíng)RM V8指令集的FT-1500A系列處理器，上海兆芯收購了我國臺灣威盛VIA的X86技術(shù)和梯隊，研發(fā)基于Intel X86構架超標量CPU處理器，蘇州中晟宏芯參加OpenPOWER聯(lián)盟，研制了IBM Power 8 CPU。以上成果主要集中在傳統同構計算處理器領(lǐng)域，與國外同構計算處理器最高水平差距約在一代左右。

　　在芯片級異構計算領(lǐng)域，目前華夏芯、華為、江南計算技術(shù)研究所正在開(kāi)展自主知識產(chǎn)權異構處理器設計研發(fā)。其中，華為主要以ARM異構計算處理器核為基礎設計異構計算芯片和下游產(chǎn)品。江南計算技術(shù)研究所研制了“申威-3”高性能異構眾核處理器，是國際上首款萬(wàn)億次片上融合異構眾核處理器，成功應用于“神州VI”超級計算機。華夏芯公司設計的CPU+GPU+DSP芯片IP核平臺，從指令集、微架構到工具鏈具有完全自主知識產(chǎn)權，在高性能移動(dòng)計算領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先地位。

　　長(cháng)期以來(lái)，我國在半導體芯片領(lǐng)域主要遵循跟隨戰略，導致在核心技術(shù)領(lǐng)域自主創(chuàng )新能力弱，缺乏話(huà)語(yǔ)權。例如，對異構處理器新技術(shù)不敏感，沒(méi)有及時(shí)跟進(jìn)HSA的硬件、過(guò)渡語(yǔ)言和并行編程軟件的路線(xiàn)圖與協(xié)議等。

　　一是對異構計算芯片的重要性認識不足，相關(guān)研發(fā)機構少。片內異構多核計算芯片是構建中國處理器產(chǎn)業(yè)全球優(yōu)勢的重要機遇，但國內除華夏芯、華為、江南計算技術(shù)研究所等少數企事業(yè)單位外，大部分處理器設計企事業(yè)單位仍在花巨資許可、引進(jìn)、研發(fā)傳統同構多核計算架構。這可能導致異構多核計算核心專(zhuān)利、生態(tài)系統被國外巨頭搶先布局和壟斷，阻礙我國核心芯片技術(shù)突破和創(chuàng )新。

　　二是異構計算系統技術(shù)包括芯片、總線(xiàn)及接口、編程工具、存儲管理、應用軟件技術(shù)等等。異構多核芯片原始創(chuàng )新投入大，一般企業(yè)承受力有限。在核心技術(shù)諸如異構多核架構指令集、微架構、工具鏈設計等環(huán)節需投入大量資金和時(shí)間以實(shí)現自主知識產(chǎn)權突破，導致企業(yè)自身壓力大。