如何突破芯片“卡脖子”？

众所周知，CPU芯片和操作系统是计算机领域最基础的核心技术，而中国在这方面受制于人，常被称为“缺芯少魂”。随着中美科技战的加剧，美国从今年9月15日开始正式实施针对华为的芯片管制升级令，如何突破芯片“卡脖子”的问题成了中国举国上下最关心，也是最迫在眉睫的问题之一。

11月3日在湖南长沙举行的2020年世界计算机大会上，81岁高龄的中国工程院院士倪光南表示，虽然芯片行业已形成垄断局面，但并不意味着中国就没有机会，中国可以效法开源软件的成功经验，推动开源芯片的研究，“开源芯片对中国和世界而言都是一种机遇”。

作为发展中国家，中国涉足芯片领域时，世界已经形成垄断体系，芯片设计门槛极高，以14纳米工艺为例，不仅需要投入上亿元的研发经费，还要投入大批的人力，这就导致只有少数企业能够承受中高端芯片的研发成本，从而制约了芯片领域的创新。

目前世界上常态最为成熟的两种指令集架构的CPU分别为intel x86指令架构CPU和ARM指令集架构CPU；前者的优势是历史悠久，垄断了桌面和服务器领域，被美国的intel和AMD两家公司拥有，罕有对外授权，后者则在移动和嵌入式等领域占垄断地位，世界上很多公司花费数百万至数亿美元费用向ARM公司购买CPU许可。

倪光南介绍说，开源即开放源代码，是一种开发模式和商业模式，以linux为代表的开源软件已成为软件产业的主流。开源可以降低互联网创新的门槛，三五名开发人员用几个月时间就可以快速开发创新业务，从而提高了互联网企业的自主创新能力。

然而，过去开源芯片的开发往往陷入一个“死结”，由于开发投入大，验证周期长，企业不愿自主开发，而是花高价购买IP，因而也就不愿开源。“因此这个循环不能形成，开源的生态系统建立不起来。”倪院士说。

他指出，一种名为RISC-V指令集的架构现在有望成为降低处理器芯片IP成本的新模式，而且中国在这方面已经有了很好的开端，主攻开源芯片的RISC-V基金会已经与中国团队成立了联合开发实验室。

倪光南院士认为，RISC-V有四大优势。一是设计优势，免除授权费用和知识产权风险的完全开源免费，是RISC-V存在的主要意义。“三五个人的小团队在三四个月内，只需几万元便能研制出一款具有市场竞争力的芯片。”

二是技术优势，RISC-V指令集在最初设计时，其研发团队就明确表示要追求简约，丢掉历史包袱。目前成型的技术代码集小，支持模块化，性能十分优越，能够满足从微控制器到超级计算机等各种复杂程度的处理器需求。

三是市场优势，随着人工智能和新一代信息技术的发展，各种场景下对于CPU的需求日益碎片化，嵌入式应用前景广阔，低功耗，低成本和定制化需求越来越大，这使得RISC-V的精简、低功耗，模块化和可扩展的优势与数字经济未来的发展方向十分契合。

四是管理优势，最初的RISC-V指令集开发于20世纪50年代，大多数专利早已过期，在商业化和开源使用方面不会存在大的技术壁垒和成本问题。很重要的一点是，RISC-V目前由一个成立于2005年的基金会管理，这是一个非营利的中立机构和开放社区。今年3月，为了寻求技术中立，总部位于美国特拉华州的RISC-V基金会迁至瑞士。该基金会采取会员制管理，目前共有235家会员单位，中科院计算所是发起和审计会员，阿里、华为是白金会员。这种开放式的管理模式能够有效地促进RISC-V社区的交流和创新，形成生态系统，从而降低研发成本，打破芯片市场的垄断局面。

RISC-V芯片目前在国内处于起步阶段，但前景良好，中科院计算所、阿里巴巴、华米科技、芯来科技都在积极推进RISC-V的开发，并已取得成果，比如华米研发的智能可穿戴领域首颗AI芯片“黄山1号”已于2019年量产落地。

责任编辑：haq