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)高端芯片所要進入的市場是傳統(tǒng)處理器大廠已經(jīng)幾乎壟斷的市場，在市場和技術競爭日益激烈的今天，選擇非主流技術路線就意味著脫離了生態(tài)環(huán)境大家庭，注定沒有發(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)處理器站在一個比較高的起點上，具備與國際廠商同臺競技的資格。當前，處理器對生態(tài)系統(tǒng)的依賴從PC開始逐步減弱。

　　因此，從工控市場、手機、智能電視、車載終端到高端服務器和存儲設備，國產(chǎn)高端芯片生態(tài)系統(tǒng)的問題都能夠相對容易解決。隨著HSA的建立與發(fā)展，HSA框架下的生態(tài)問題變得越來越小。在HSA框架下，生態(tài)系統(tǒng)支持由包括ARM、AMD、高通、Imagination、聯(lián)發(fā)科、華夏芯等數(shù)十家芯片公司在內(nèi)的HSA直接提供，無需開發(fā)獨立生態(tài)系統(tǒng)。當前，CPU+GPU+DSP+FPGA的異構融合是芯片領域的主流發(fā)展趨勢之一，這對我國芯片產(chǎn)業(yè)既是挑戰(zhàn)又是機遇，需進一步加大布局，盡快推動異構計算芯片技術與產(chǎn)業(yè)生態(tài)建立。

　　發(fā)展異構多核計算芯片技術與產(chǎn)業(yè)，第一，可以擺脫我國在傳統(tǒng)架構芯片上與Intel等國外主流芯片廠商競爭的不利局面。在異構處理器芯片上，我國與國外主流處理器廠商處在同一起跑線上，共同參與新一代異構多核處理器的設計、測試與應用。第二，可以實現(xiàn)異構多核處理器與國產(chǎn)操作系統(tǒng)的無縫對接與共同支撐，基于國產(chǎn)操作系統(tǒng)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(tǒng)。借助我國在市場、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(tǒng)，推進產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新，兼容并蓄，使之成為國際主流的技術路徑和生態(tài)體系。

　　應加快推進我國異構計算產(chǎn)業(yè)實力

　　我國目前除華夏芯、華為和江南計算技術研究所外，尚無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與產(chǎn)業(yè)存在追蹤片內(nèi)異構計算的大學和企業(yè)少、投入不足、整個產(chǎn)業(yè)鏈基礎薄弱、缺乏高端人才等諸多問題。

　　近二十年來，我國開展多個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核心架構為基礎開發(fā)了一系列高端處理器，江南計算技術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ARM 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(tǒng)同構計算處理器領域，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域，目前華夏芯、華為、江南計算技術研究所正在開展自主知識產(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，在高性能移動計算領域處于國際領先地位。

　　長期以來，我國在半導體芯片領域主要遵循跟隨戰(zhàn)略，導致在核心技術領域自主創(chuàng)新能力弱，缺乏話語權。例如，對異構處理器新技術不敏感，沒有及時跟進HSA的硬件、過渡語言和并行編程軟件的路線圖與協(xié)議等。

　　一是對異構計算芯片的重要性認識不足，相關研發(fā)機構少。片內(nèi)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(nèi)除華夏芯、華為、江南計算技術研究所等少數(shù)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、研發(fā)傳統(tǒng)同構多核計算架構。這可能導致異構多核計算核心專利、生態(tài)系統(tǒng)被國外巨頭搶先布局和壟斷，阻礙我國核心芯片技術突破和創(chuàng)新。

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