中電14所打破中國雷達依賴(lài)進(jìn)口DSP芯片的歷史

　　日前，為期一周的第三屆軍民融合發(fā)展高技術(shù)裝備成果展覽暨論壇活動(dòng)正在北京舉行，來(lái)自全國354家企業(yè)的422項技術(shù)成果參展，一大批國之重器、強軍利器、創(chuàng )新銳器集中亮相，眾多前瞻性、顛覆性、創(chuàng )新性成果均為首次公開(kāi)展示，大部分是我國近年來(lái)在信息技術(shù)領(lǐng)域軍民融合發(fā)展的具有自主知識產(chǎn)權的核心關(guān)鍵技術(shù)。

　　中國電科14所也攜帶眾多技術(shù)成果參加了這次展會(huì )。在展會(huì )上，由中電14所聯(lián)合清華大學(xué)、龍芯中科等單位研發(fā)的華睿DSP雖然并不起眼，但這款小小的芯片，卻結束了中國國產(chǎn)雷達長(cháng)期依賴(lài)進(jìn)口DSP的歷史。

　　雷達依賴(lài)進(jìn)口DSP風(fēng)險大

　　中國國產(chǎn)DSP在商業(yè)領(lǐng)域目前國內依舊是空白，市場(chǎng)份額基本被美國德州儀器等廠(chǎng)商壟斷。在雷達、電子對抗等領(lǐng)域的電子裝備中，長(cháng)期以來(lái)一直采用國外的DSP 芯片，一些裝備在過(guò)去一度使用飛思卡爾公司的MPC8640D等DSP芯片。國產(chǎn)雷達使用進(jìn)口DSP顯然是存在一些問(wèn)題的。

　　由于政治方面的因素，外國政府禁止出口軍品級DSP芯片，使中國的武器裝備不得不使用低等級芯片代替高等級芯片使用，這樣依賴(lài)就影響裝備的性能。如果采取從商業(yè)芯片篩選的做法，又會(huì )因為商業(yè)芯片相對于軍用芯片較短的生命周期和穩定性，加大了裝備使用期內的維護保障困難。

　　而如果通過(guò)非正常途徑獲得國外性能優(yōu)異的DSP也存在兩個(gè)問(wèn)題，一是無(wú)法保障供貨渠道穩定，二是無(wú)法獲得國外公司的技術(shù)支持，導致國產(chǎn)雷達裝備發(fā)展更新不具備可持續性。畢竟國外設計公司不可能對中國軍工企業(yè)提供“雙歸零”級別的技術(shù)支持。

　　另外，DSP也可能像CPU一樣被預留后門(mén)。由于美國諸多科技公司都有配合美國情報部門(mén)收集情報的慣例，這些芯片巨頭極有可能惡意植入后門(mén)。退一步說(shuō)，即便不考慮惡意后門(mén)問(wèn)題，也無(wú)法保障安全。因為在芯片的設計過(guò)程中，設計單位設計一些冗余模塊，平時(shí)這些模塊的功能在應用中用不上，主要用于性能分析和產(chǎn)品檢測等方面，這些模塊適當開(kāi)發(fā)就可以作為后臺監控。這也是為什么國內一部分學(xué)者認為：自主研發(fā)的芯片不一定安全，但買(mǎi)來(lái)的芯片一定不安全。

　　華睿1號與龍芯3號有很深的淵源

　　華睿1號在2009年列入國家“核高基”重大專(zhuān)項。2009 年8 月完成芯片的系統設計。2009 年12 月完成芯片的物理設計。2010 年1月進(jìn)行芯片流片。2010 年6 月完成芯片的封裝及成測。芯片的測試工作于2010 年12 月完成。

　　在2012年，華睿1號核高基課題驗收會(huì )在北京舉行，驗收專(zhuān)家組對課題成果給予了高度評價(jià)和一致認可，成為“十一五”國家“核高基”高端芯片重大專(zhuān)項中首個(gè)通過(guò)驗收的DSP項目。

　　華睿1號的成功，既有中國電子科技集團公司第十四研究所、北京國睿中數科技股份有限公司(該公司是14所子公司)、清華大學(xué)、龍芯中科幾家單位的攜手奮進(jìn)和辛苦付出，也和華睿1號與龍芯3號有很深的淵源密不可分。

　　在2009年，北京國睿中數科技股份有限公司與北京龍芯中科技術(shù)服務(wù)中心有限公司簽訂無(wú)形資產(chǎn)使用許可協(xié)議。國睿中數和龍芯兩家單位以共同享有華睿1號DSP芯片的知識產(chǎn)權的方式進(jìn)行合作，共同研發(fā)這款DSP芯片。

　　在具體研發(fā)過(guò)程中，國睿中數和龍芯選擇了基于龍芯3號通用處理器的架構，結合實(shí)際應用提取和增加了一些專(zhuān)用指令和運算單元的方式開(kāi)發(fā)華睿1號DSP芯片。

　　之所以選擇基于龍芯3號的基礎進(jìn)行改進(jìn)開(kāi)發(fā)，主要是因為中國電子科技集團公司第十四研究所試圖以國內現有的技術(shù)條件和能力去實(shí)現自己期望的技術(shù)目標，具有試水性質(zhì)，而結果則是證明自主研發(fā)之路完全可行，一些人鼓吹“自主研發(fā)芯片是不行的”完全是患上了軟骨病。這也為之后選擇自主研發(fā)華睿2號，而非選擇技術(shù)引進(jìn)鋪平了道路。

　　在華睿2號的研制中，龍芯和中國電科十四所沒(méi)能實(shí)現華睿1號研制中的傾力合作。原因在于龍芯的目標是做通用處理器，主要考慮面向各個(gè)市場(chǎng)的通用性。而華睿的主要用于雷達，選擇了專(zhuān)用通用結合的道路，從華睿1號到華睿2號的發(fā)展歷程來(lái)看，華睿系列DSP逐漸更為專(zhuān)用化。

　　專(zhuān)用和通用有啥區別呢?通用處理器好比是一把瑞士軍刀，幾乎什么都能干，但比起專(zhuān)用的工具來(lái)，性能就差一截了。這就使龍芯和中國電科十四所必然走向兩個(gè)不同的目標。

　　不過(guò)，各走各的路并不意味著(zhù)龍芯和中國電科十四所分道揚鑣，龍芯的一批技術(shù)骨干就留在了中國電科十四所，繼續為華睿系列DSP的研發(fā)嘔心瀝血，并在華睿2號的研制中發(fā)揮了重要作用。

　　值得一提的是，在北京人民大會(huì )堂北京廳舉行的華睿1號DSP芯片發(fā)布會(huì )上，華睿方面表示：借今天這個(gè)良機，我代表華睿1號的研制團隊，感謝“核高基”專(zhuān)家組的悉心指導和支持，感謝以胡偉武研究員為代表的中科院計算所設計團隊的支持和幫助。謝謝!

　　十四所和華睿這種誠懇的態(tài)度，與國內某通信巨頭明明使用別人的IP，而不是像14所這樣合作開(kāi)發(fā)，卻在發(fā)布會(huì )上對IP的來(lái)源只字不提，還將其改頭換面，使大眾誤認為這是該公司的技術(shù)成果的做法形成鮮明對比。

　　性能達到國際先進(jìn)水平

　　華睿1號采用65nm CMOS工藝，工作主頻為550MHz，處理能力32GFMACS，功耗為10W。就技術(shù)指標而言，華睿1號DSP 性能明顯優(yōu)于飛思卡爾公司的MPC8640D、ADI 公司的TS201 和美國德州儀器公司的C6701。根據南京電子技術(shù)研究所的研究顯示：華睿1號總體性能優(yōu)于國內外同類(lèi)處理器，適用于對實(shí)時(shí)性要求較高的雷達信號處理和電子對抗等領(lǐng)域。

　　正是因為華睿1號優(yōu)異的性能，這款DSP已經(jīng)成功應用于十四所十多型雷達產(chǎn)品中，創(chuàng )造了國產(chǎn)多核DSP芯片產(chǎn)品應用的“三個(gè)之最”：雷達裝備應用型號最多、單臺套應用數量最多和總應用數量最多。

　　在華睿1號取得成功之后，中國電科十四所再接再厲，成功研制出華睿2號，華睿2號是在實(shí)現華睿1號基本功能的前提下，進(jìn)一步改進(jìn)了專(zhuān)用指令和向量運算單元，同時(shí)加入了可重構的運算核，更高效地面向專(zhuān)用領(lǐng)域的計算，在通用的基礎上更偏向專(zhuān)通結合。目前，華睿2號還在調試中，據小道消息，多型新裝備將采用華睿2號DSP。除了已經(jīng)研發(fā)成功的華睿1號和華睿2號之外，14所正在研發(fā)華睿3號，讓我們一起期待華睿2號大量應用和華睿3號研發(fā)成果的好消息。