15年了，龙芯拿什么与国外芯片巨头对抗？

　　也许是龙芯名称中的“龙”字，承载着太多国人的希望，自诞生之初就处于社会舆论的风口浪尖。有人说龙芯是骗经费的项目，也有人说龙芯的科研人员是为理想而奋斗的志士，还有人说龙芯的科研人员“太天真”，是土八路斗美械师，自寻死路。

    1、龙芯的诞生

　　回溯历史，中国也曾经拥有过自己的CPU和全自主的半导体产业。但因在上世纪80年代奉行“造不如买、买不如租”、“市场换技术”等方针路线，不仅没能拉近和国外的技术差距，反而把原本的家底败得精光，国内市场完全被外资占领。在中国失去独立研制高性能计算机的能力之后，美国要求中国把高价进口的高性能计算机放在透明玻璃房中，并提出了非常苛刻的要求——玻璃房门的钥匙在美国人手里，使用用途需要向美国人汇报，使用前都要经过美国人许可。

　　银河号事件、台海危机、中国驻南联盟大使馆被炸事件给中国政府敲响警钟，“落后就要挨打”。亡羊补牢，犹为未晚。中国于2000年前后重启了一大批军工科研项目，中科院计算机所也开始着手芯片设计研发。于是，龙芯开始了漫漫长征路。

　　龙芯课题组成立之初是着眼于解决国防和信息安全领域无芯可用的困境。课题组成立于2001年，成立的时候可以说用台词“七八号人，两三条枪”来形容再合适不过了。只有一间50-60平米的实验室，人员也是东拼西凑——有已经年近70，曾在上世纪70年代参与国产芯片研发的老研究院员，听说计算机所要设计龙芯，就主动带着几个学生过来，其中也有刚走出校门的青年学子。

　　课题组成立时，龙芯团队总计也就10来个人。到2006年，龙芯团队逐步发展为将近100人的研发设计团队。到2014年，龙芯中科公司有研发设计人员将近400人。

　　2、龙芯是国家的“亲儿子”?

　　龙芯的“龙”字会给国人一种错觉，认为龙芯是国家的“亲儿子”，是用举国体制输送资金和人才打造的国产芯片。但实际上，龙芯成立之初仅仅是中科院计算机所里的一个芯片研发课题组，国家对龙芯的扶持也非常有限。

　　在人才方面，在课题组成立时候才10来个人， 2006年才发展到100余人，2014年才400人，可以说龙芯团队的骨干人才都是自己培养的，不少设计师都是胡伟武亲自带出来的博士生。与之形成鲜明对比的是兆芯和宏芯的亲儿子待遇——2013年4月成立的兆芯，到2015年已有员工已扩充至1000人;而在2014年成立的宏芯，国家则直接从计算机所抽调人才，停薪留职去支援宏芯。

　　在资金方面，自2001年成立以来，从国家863计划、核高基专项中累计获得项目经费5亿人民币。龙芯中科公司成立后，获得北京市政府2亿人民币的股权投资。也就是说龙芯成立至今共从国家获得资金7亿元。平均下来，每年获得国家补助为几千万元。对比紫光、兆芯和宏芯获得的补助可谓少得可怜——

　　2014年紫光获得国家集成电路大基金400亿元人民币;宏芯成立时获6亿注册资本，从2014年至今，获得补助不少于20亿元人民币;兆芯成立时上海市政府出资12亿元，从2013年成立至今，获得补助不少于70亿元人民币。

　　另外，芯片研发对资金需求极大，国家对龙芯的补助无异于杯水车薪。举个列子，俄罗斯贝尔加电子的Baikal-T1处理器研发成本折算为人民币是1.85亿元，该芯片是购买MIPS Warrior P5600微结构集成双核CPU，主频1.2G，用于路由器、打印机、复印机等产品。如果贝尔加电子自主研发微结构的话，成本会更高。

　　换言之，贝尔加电子研发一枚路由器芯片的研发成本(而且还不是自己研发微结构)相当于国家对龙芯的总投入的四分之一。若以国外巨头作参照，则差距更大，2014年Intel研发经费超过100亿美元，员工达10万余人。

　　3、龙芯经营现状

　　自2010年龙芯市场化运营以后，龙芯选择了走主动挖掘民用市场、提升造血能力的道路，将过去的向国家要经费转变为从市场赚收入，没有再向国家要过一分钱。2014年，龙芯在纯商业行为的收入占总收入的比重从0上升到1/3，国家安全市场的比重占2/3，实现了自主经营、自负盈亏、收支平衡。

　　4、龙芯科研队伍两个特点

　　一是用毛泽东思想武装科研队伍

　　龙芯中科研发团队继承了老一代无产阶级革命家的革命精神，在技术研发走独立自主的发展道路，不依附于国外技术体系(例如Wintel、AA)。在工作中践行艰苦奋斗，自强不息的拼搏精神，每周6天班，每天加班到深夜，不少研究员以实验室为家。当为解决客户的问题之时，一周平均每天只睡3小时更是常态。虽然工资待遇很一般，工作强度非常大，但骨干研发队伍异常稳定。在龙芯公司化后，除少数研究员因计算机所科研需要外，龙芯团队的大部分科研人员以破釜沉舟的勇气和决心脱离体制下海，接受市场的检验。

　　二是骨干研发人员全部自己培养

　　龙芯科研骨干基本来自国内顶级学府，有的是所在市、县高考状元，有的是是科大少年班的天才少年。比如龙芯总裁胡伟武，就曾是浙江永康高考状元，师从著名计算机系统结构专家夏培肃院士，博士论文曾获“中科院院长奖学金特别奖”、首届“全国百篇优秀博士论文”，获得了公费出国奖励，受夏培肃院士教诲，胡伟武决定留在国内做科研。再比如入选MIT2015年TR35杰出青年创新人物的陈云霁，也是胡伟武的学生，他就来自科大少年班。

　　5、指令集

　　指令集就是一个编码集合。它是用一些代码表达读、写等操作，命令计算机做各种运算的一套命令标准。指令集可分为复杂指令CISC、精简指令RISC、超长指令集VLIW。CISC指令集的每个指令可执行若干低阶操作。诸如从内存读取、储存、和计算操作，全部集于单一指令之中，指令数目多而复杂，指令编码格式混乱，导致编码器复杂，流水线设计较为困难，指令不定长也带来指令对齐方面的额外挑战，因此付出了性能的代价。CISC指令集经典代表：X86。

　　RISC指令集对指令数目和寻址方式都做了精简，固定指令长度，统一指令编码格式，加速常用指令，流水线设计更容易，因此效率也更高。有一段时间，因为RISC的高效率，Intel在发展CISC产品线的同时，也不得不研发了RISC处理器。RISC指令集典型代表：Alpha、Mips。

　　CISC和RISC与在竞争的过程中相互学习、取长补短，CISC指令集在解码阶段上实现向RISC类指令的转化，将后端流水线转换成类RISC的形式。而随着技术发展，RISC指令集也达到数百条甚至上千条(loongISA有1907条)，在指令集上殊途同归了。

　　超长指令集(VLIW)使用非常长的指令组合，把许多条指令连在一起，以能并行执行。因为和CISC和RISC软件生态不兼容的原因已经很罕见了，Intel的安腾，英伟达的丹佛都是其代表。

　　龙芯选择兼容Mips，一方面是因为课题组当时只有10余名成员，人力财力精力有限。另一方面，龙芯自己定义一套指令集技术上没有难度，但是无法兼容现有的计算机体系。

　　举例来说，你既可以用“+”、“-”、“*”、“/”来定义加、减、乘、除和也可以用 “-”、“+”、“/”、“*”来定义加、减、乘、除，既可以用大写汉字来“壹”来表示1，也可以用“一”来表示1。

　　1+1=2，这种表述方式全世界都看得懂。但是壹+壹=贰，就只有中国人才看得懂了。而你若将“-”定义为加，那么壹-壹=贰，就只有你自己看得懂了——因为你无法让全世界的人跟着你的指挥棒走，让全世界人民在日常数学运算中用“-”来表示加，无法让全世界学校的教科书中用“-”来表示加，无法让已经被证明的数学公式和定理中用“-”来表示加。

　　因此，重新定义指令集技术上难度近乎于零，美国也一度禁止将单独的指令集申请为专利，只有当指令集与实现方法相结合的时候才被允许申请专利。研发兼容Mips指令集的CPU，就如同我们在数学上放弃了传统的汉字而使用阿拉伯数字去证明数学定理，Mips指令集和阿拉伯数字只是知识的载体而非知识本身，真正具有价值的是指令集的实现方法和被证明的数学定理。

　　ARM于2012年购买了498条Mips指令专利，但这并不会对ARM的自主知识产权造成影响。同理，龙芯使用兼容Mips指令并不会对自主知识产权构成影响。而真正对龙芯自主可控路线产生影响的是指令集的发展权——是否有资格自主扩展指令，是否能让软件生态跟着你的指挥棒走。