全球異構計算三強鼎立 我國高端芯片產業迎新機遇

　　國產高端芯片所要進入的市場是傳統處理器大廠已經幾乎壟斷的市場，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環境大家庭，注定沒有發展出路。唯有兼容主流，依靠其生態、發展其生態，才能使國產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，處理器對生態系統的依賴從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，國產高端芯片生態系統的問題都能夠相對容易解決。隨著HSA的建立與發展，HSA框架下的生態問題變得越來越小。在HSA框架下，生態系統支持由包括ARM、AMD、高通、Imagination、聯發科、華夏芯等數十家芯片公司在內的HSA直接提供，無需開發獨立生態系統。當前，CPU+GPU+DSP+FPGA的異構融合是芯片領域的主流發展趨勢之一，這對我國芯片產業既是挑戰又是機遇，需進一步加大布局，盡快推動異構計算芯片技術與產業生態建立。

　　發展異構多核計算芯片技術與產業，第一，可以擺脫我國在傳統架構芯片上與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，可以實現異構多核處理器與國產操作系統的無縫對接與共同支撐，基于國產操作系統和國產異構多核處理器，形成牢固支撐中國信息安全的技術和產業平臺。第三，可以構建由中國主導的異構計算應用生態系統。借助我國在市場、應用等方面優勢地位和影響力，形成完全自主可控國產高端處理器生態系統，推進產業自主創新，兼容并蓄，使之成為國際主流的技術路徑和生態體系。

　　應加快推進我國異構計算產業實力

　　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權異構多核芯片設計公司。當前我國發展芯片級異構計算技術與產業存在追蹤片內異構計算的大學和企業少、投入不足、整個產業鏈基礎薄弱、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，我國電子信息產業集團有限公司生產基于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，研發基于Intel X86構架超標量CPU處理器，蘇州中晟宏芯參加OpenPOWER聯盟，研制了IBM Power 8 CPU。以上成果主要集中在傳統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權異構處理器設計研發。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略，導致在核心技術領域自主創新能力弱，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議等。

　　一是對異構計算芯片的重要性認識不足，相關研發機構少。片內異構多核計算芯片是構建中國處理器產業全球優勢的重要機遇，但國內除華夏芯、華為、江南計算技術研究所等少數企事業單位外，大部分處理器設計企事業單位仍在花巨資許可、引進、研發傳統同構多核計算架構。這可能導致異構多核計算核心專利、生態系統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新。

　　二是異構計算系統技術包括芯片、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新投入大，一般企業承受力有限。在核心技術諸如異構多核架構指令集、微架構、工具鏈設計等環節需投入大量資金和時間以實現自主知識產權突破，導致企業自身壓力大。