我国CPU/SoC设计任重道远！
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我国CPU/SoC设计任重道远
作者： 李国杰 | 2004年04月08日08时44分 |【内容提要】近一两年来，媒体不断报道我国这个芯那个芯研制成功，鉴定成果都是国际先进、国内领先，这种被某些媒体称为“群体突破”的表象，给人们一种感觉：似乎中国的CPU、DSP、SoC已经赶上世界先进水平，长期以来人们十分担心的中国信息产业缺芯的局面似乎已基本改变。我想给这种盲目乐观情绪泼点冷水，因为尽管我们在集成电路设计方面有所进步，但并未取得所谓“群体突破”，CPU和SoC要真正有所突破还任重道远。
说尚未取得群体突破首先是指绝大多数国内设计的CPU和SoC还没有真正用起来。国内IC设计全部收入只有50亿元（大部分是低档ASIC），占世界设计业3％。国内设计的性能较先进的芯片推广最成功的是中芯微电子的星光5号图像输入芯片，据报道销售量已超过1000万片，在计算机图像输入芯片市场上占有40％份额。由于此芯片价格较低，总营业额在千万美元数量级，与几十亿美元的多媒体处理芯片市场相比，还不到百分之一。当然拿到这百分之一已经是巨大的成功。龙芯CPU核已被海尔集团采用，今年有几十万片市场，明年预计几百万片。海尔集团曾向科技部领导汇报，龙芯与海尔合作研制的DVD/游戏机芯片销量可达几千万片，将来有可能满足中芯国际半条生产线的产能。这些都是美好的远景，今年还在起步阶段。其它被称为中国芯的CPU和SoC目前销量可能也在万片或十万片数量级，离真正的群体突破还有待时日。
国内芯片设计的另一个问题是，迄今为止不管自称有多少知识产权，几乎所有的中国芯都是在跟踪模仿的基础上做了一些实现技术上的创新，多数是采用基于标准单元或宏单元的ASIC工艺。有些单位全定制的成分多一些，但自己独创的电路设计还不多，国内申请的CPU设计专利引起国外重视也很少见。社会各界公认我国通信设备研制90年代曾取得群体突破，首先是04机突破了传统路由器的框框，用计算机的思路设计出与国外不同的路由器。与04机相比，目前我国CPU和SoC研制还没有达到相类似的水平。
所造成对国内CPU/SoC设计能力判断失误的一个原因是我国习惯采用鉴定会或新闻发布会方式公布成果，而不采用国际上通行的标准测试（Benchmark）。其实不管是通用CPU还是嵌入式CPU，国际上都有公认的性能测试标准，即SPECCPU2000和EEMBC。世界上的大芯片厂商都参加了SPEC和EEMBC组织，公布每一款芯片的性能测试结果。这些标准测试程序是在全世界范围内向实际用户征求来的（目前正在征集SPECCPU2004测试程序），经过严格选择。比如SPECCPU2000共14个大程序，代码量达600MB，包括科学计算、图像压缩、编译等各种应用，EEMBC包括家电、网络、汽车、办公等几类。这两种标准都采取几何平均方法计算性能，这就意味着只要有一个应用程序性能很差，SPEC分数就很低。我们完全可以研制生产只针对某一应用的ASIC芯片，不理会SPEC。但不容争辩的事实是占有较大市场份额的CPU和SoC都公布了SPEC和EEMBC值。据笔者了解，我国主管部门和行业协会还没有对国产CPU/SoC进行一次性能标准测试，也没有制定本国的标准测试程序。目前国产CPU和SoC还没有公布其SPEC或EEMBC值，因此我们还无法判断我们与国外同类芯片的差距。在这种状况下就宣称取得群体突破还为时尚早。必须指出，强调标准规范的性能测试不是鼓励大家只追求高性能，恰巧相反，我国发展CPU不应过分追求性能，更不能片面地以主频论英雄，应更重视低成本和低功耗。
指出我国芯片设计尚未取得群体突破决不是否定已取得的成绩，而是希望科技界特别是主管部门保持清醒的头脑，正视CPU/SoC攻关的艰巨性。以龙芯CPU为例，去年流片成功的龙芯2B是一阶段性成果，SPEC值只有100左右，与国外主流CPU还有4年以上差距，预计今年6月研制出龙芯2C可达到SPEC值300分以上，与国外主流芯片还有3年左右差距。我们计划今年下半年开始在0.13微米工艺线上流片，通过几次流片争取明年年中研制出主频800M-1G、具有多线程（SMT）机制、SEPC值800―1000的龙芯3CPU，力争将国产CPU与国外主流CPU的差距缩短到2年左右。由于我们难以具备像Intel公司那样把先进体系结构与最先进工艺密切结合起来的IDM生产线，工艺水平差1-2代，因此今后若干年内，龙芯CPU的性能只能做到与国外当时最高水平CPU性能的一半左右，但争取成本和功耗只有国外最高水平CPU的1/10，我认为这种CPU可能更适合我国国情。2-3年后，国内几家主要CPU/SoC设计公司应在市场上逐步打开局面。到那时，也许我们可以理直气壮地宣布我们CPU和SoC设计已取得群体突破。能不能做到这一点，有赖于科技界和IC设计公司的正确决策和努力拼搏，同时也离不开各级政府部门持之以恒的大力支持。
作者： 李国杰 | 2004年04月08日08时44分 |【内容提要】近一两年来，媒体不断报道我国这个芯那个芯研制成功，鉴定成果都是国际先进、国内领先，这种被某些媒体称为“群体突破”的表象，给人们一种感觉：似乎中国的CPU、DSP、SoC已经赶上世界先进水平，长期以来人们十分担心的中国信息产业缺芯的局面似乎已基本改变。我想给这种盲目乐观情绪泼点冷水，因为尽管我们在集成电路设计方面有所进步，但并未取得所谓“群体突破”，CPU和SoC要真正有所突破还任重道远。
说尚未取得群体突破首先是指绝大多数国内设计的CPU和SoC还没有真正用起来。国内IC设计全部收入只有50亿元（大部分是低档ASIC），占世界设计业3％。国内设计的性能较先进的芯片推广最成功的是中芯微电子的星光5号图像输入芯片，据报道销售量已超过1000万片，在计算机图像输入芯片市场上占有40％份额。由于此芯片价格较低，总营业额在千万美元数量级，与几十亿美元的多媒体处理芯片市场相比，还不到百分之一。当然拿到这百分之一已经是巨大的成功。龙芯CPU核已被海尔集团采用，今年有几十万片市场，明年预计几百万片。海尔集团曾向科技部领导汇报，龙芯与海尔合作研制的DVD/游戏机芯片销量可达几千万片，将来有可能满足中芯国际半条生产线的产能。这些都是美好的远景，今年还在起步阶段。其它被称为中国芯的CPU和SoC目前销量可能也在万片或十万片数量级，离真正的群体突破还有待时日。
国内芯片设计的另一个问题是，迄今为止不管自称有多少知识产权，几乎所有的中国芯都是在跟踪模仿的基础上做了一些实现技术上的创新，多数是采用基于标准单元或宏单元的ASIC工艺。有些单位全定制的成分多一些，但自己独创的电路设计还不多，国内申请的CPU设计专利引起国外重视也很少见。社会各界公认我国通信设备研制90年代曾取得群体突破，首先是04机突破了传统路由器的框框，用计算机的思路设计出与国外不同的路由器。与04机相比，目前我国CPU和SoC研制还没有达到相类似的水平。
所造成对国内CPU/SoC设计能力判断失误的一个原因是我国习惯采用鉴定会或新闻发布会方式公布成果，而不采用国际上通行的标准测试（Benchmark）。其实不管是通用CPU还是嵌入式CPU，国际上都有公认的性能测试标准，即SPECCPU2000和EEMBC。世界上的大芯片厂商都参加了SPEC和EEMBC组织，公布每一款芯片的性能测试结果。这些标准测试程序是在全世界范围内向实际用户征求来的（目前正在征集SPECCPU2004测试程序），经过严格选择。比如SPECCPU2000共14个大程序，代码量达600MB，包括科学计算、图像压缩、编译等各种应用，EEMBC包括家电、网络、汽车、办公等几类。这两种标准都采取几何平均方法计算性能，这就意味着只要有一个应用程序性能很差，SPEC分数就很低。我们完全可以研制生产只针对某一应用的ASIC芯片，不理会SPEC。但不容争辩的事实是占有较大市场份额的CPU和SoC都公布了SPEC和EEMBC值。据笔者了解，我国主管部门和行业协会还没有对国产CPU/SoC进行一次性能标准测试，也没有制定本国的标准测试程序。目前国产CPU和SoC还没有公布其SPEC或EEMBC值，因此我们还无法判断我们与国外同类芯片的差距。在这种状况下就宣称取得群体突破还为时尚早。必须指出，强调标准规范的性能测试不是鼓励大家只追求高性能，恰巧相反，我国发展CPU不应过分追求性能，更不能片面地以主频论英雄，应更重视低成本和低功耗。
指出我国芯片设计尚未取得群体突破决不是否定已取得的成绩，而是希望科技界特别是主管部门保持清醒的头脑，正视CPU/SoC攻关的艰巨性。以龙芯CPU为例，去年流片成功的龙芯2B是一阶段性成果，SPEC值只有100左右，与国外主流CPU还有4年以上差距，预计今年6月研制出龙芯2C可达到SPEC值300分以上，与国外主流芯片还有3年左右差距。我们计划今年下半年开始在0.13微米工艺线上流片，通过几次流片争取明年年中研制出主频800M-1G、具有多线程（SMT）机制、SEPC值800―1000的龙芯3CPU，力争将国产CPU与国外主流CPU的差距缩短到2年左右。由于我们难以具备像Intel公司那样把先进体系结构与最先进工艺密切结合起来的IDM生产线，工艺水平差1-2代，因此今后若干年内，龙芯CPU的性能只能做到与国外当时最高水平CPU性能的一半左右，但争取成本和功耗只有国外最高水平CPU的1/10，我认为这种CPU可能更适合我国国情。2-3年后，国内几家主要CPU/SoC设计公司应在市场上逐步打开局面。到那时，也许我们可以理直气壮地宣布我们CPU和SoC设计已取得群体突破。能不能做到这一点，有赖于科技界和IC设计公司的正确决策和努力拼搏，同时也离不开各级政府部门持之以恒的大力支持。
期待龙芯。
咱们还是等着看吧
希望不是又一场naoju