科工力量：龍芯二十年磨一劍，衝擊科創板

【文/科工力量專欄作者 鐵流】

最近，媒體披露龍芯即將在科創板登陸，如果龍芯能夠順利IPO，將成為國產高性能CPU第一股。從計算所一個CPU項目課題組成長到一家可以衝擊科創板的商業公司，龍芯用了20多年時間，其過程可謂是艱辛曲折、飽嘗冷暖。目前，科創板魚龍混雜，不少公司打着芯片的旗號上市玩擦邊球炒股價，真正有深厚技術底藴從事芯片及相關行業的企業並不多見，希望龍芯登陸能夠成為一個信號——將來會有更多“硬核”芯片公司登陸科創板。

鐵流由衷希望科創板上少一些“水貨”公司，多一些“硬核”公司，希望國內從事CPU、GPU、DSP、FPGA等芯片，以及半導體設備和原材料研發的資深廠商能夠登陸科創板。

艱難困苦中茁壯成長

龍芯課題組成立於2001年，在課題組成立之初，龍芯只有十來個人和一間不到幾十平方米的實驗室。在人員方面，中科院計算所唐志敏研究員、胡偉武研究員，和客座研究員張志敏等幾人帶着研究生在做，曾在上世紀參與“兩彈一星”的老研究院員黃令儀聽説計算機所要設計CPU，主動帶着幾個學生加入課題組。

龍芯課題組從成立之初就有有很強的學術研究性質，大家邊做邊學邊研究，積累經驗，磨礪技術，培養人才帶隊伍。由於在資金和人力上都非常匱乏，想要把CPU做出來，那就只能拿命去拼。龍芯課題組成員每週工作六天，每天加班到凌晨，以辦公室為家。不少技術骨幹全年無休，甚至連春節都是守在單位做CPU。以胡偉武為例，由於常年加班加點，以至於女兒説：“你就知道做你的破CPU，不要我們了”。

隨着龍芯1號芯片的成功，龍芯也獲得了越來越多的國家資金支持，龍芯進入“小步快走”階段，相繼研發了龍芯2B、龍芯2C、龍芯2E、龍芯2F等數款芯片，其中，龍芯2E在IPC方面達到了同時期美國Intel公司CPU 50%的水平，雖然和美國的CPU依然有差距，但已經能夠滿足很多應用場景了。龍芯2F則是龍芯第一款商業芯片，銷量達數十萬片。在龍芯2E和龍芯2F相繼取得成功之後，龍芯課題組啓動了龍芯3號的研發。

正當龍芯欣欣向榮之際，爆發了大家耳熟能詳的“漢芯”事件，網上更是謠傳“漢芯龍芯，芯芯造假”，這一方面使國家嚴格審核芯片項目投資和資金補助，使國家資金遲遲無法到位，另一方面使社會上的客户對龍芯充滿懷疑，客户總是帶着有色眼鏡看待龍芯，這使龍芯市場推廣遭遇巨大阻力。

在這種情況下，時任計算所所長的李國傑院士給龍芯設立一個上不封頂的項目，由計算所的經費來支持龍芯的研發。在龍芯3號成功流片時，已經欠了所裏幾千萬元。依靠國家政策扶持，計算所的鼎力支持和龍芯團隊的“拼命三郎”精神，龍芯先後開發了3代CPU內核，十多款CPU，積累了CPU設計經驗，並且磨練出了一隻能打惡戰，打硬戰的隊伍。

政策轉向逼迫龍芯在市場中求生存

2010年前後，龍芯開啓了由學術團隊向商業公司轉型的歷程。龍芯課題組過去一直是研究團隊，低估了CPU商品化、產業化的難度，導致起初的產業化道路並不順利。

屋漏偏逢連夜雨，由於以龍芯、申威、飛騰為代表的本土CPU研發團隊在“十一五”期間表現不佳，特別是在產業化方面沒有達到預期要求，國內一些人藉此鼓吹自主研發沒有前途，必須走技術引進道路。

同時，以IBM、ARM、高通、VIA、AMD、英特爾為代表的境外CPU公司一改過去嚴密技術封鎖的策略，轉而拋出橄欖枝，到中國大陸開始合資公司，或開展技術合作扶持代理人，原本苗正根紅的飛騰則投奔了ARM陣營，宏芯、華芯通、兆芯、瀾起、華為等一批公司通過引進海外技術開發CPU，並標榜“自主可控”衝擊黨政國企採購。

雖然境外科技公司轉讓的都是在國際市場上缺乏競爭力的二流技術，而且境外公司基於“教會徒弟餓死師傅”的心理，技術轉讓或多或少都有一定保留，但經過精心包裝之後，具有非常強的迷惑性，比如從ARM購買技術授權的方式。

這些年，鐵流一直在抨擊各路馬甲CPU，堅定不移地支持自主技術，但依然遭遇各路牛鬼蛇神的攻擊。十年前的輿論環境比現在更加惡劣，加上國內有一批專家學者和產業界大佬對於中國做自主CPU一直持否定態度，這些因素共同導致國家政策從支持自主研發，變成了扶持技術引進CPU。

政策的180度轉向使龍芯告別了過去國家扶持的日子，必須完全依靠自己的能力到市場上求生存。針對辦企業和做研究不一樣的問題，龍芯的解決之策是要求絕大多數技術骨幹都從計算所辭職，像張戈18歲獲得學士學位，23歲獲得博士學位，25歲就已經是副高職稱，是學術上很有前途的苗子，毅然從計算所辭職。因為大家都意識到必須嘔心瀝血，破釜沉舟做芯片。

在最艱難的日子裏，龍芯技術骨幹沒有選擇散夥，而是選擇把自己的家當投入到公司中去，從龍芯招股書中可以看出，一大批龍芯技術骨幹拿出了幾十萬至上百萬的資金投入到公司中。正是依靠這種破釜沉舟、砸鍋賣鐵研發CPU的決心和魄力，龍芯走出了低谷。2015年，龍芯營收突破1億，基本擺脱輸血，實現自收自支，自負盈虧。

對於這段艱難困苦的日子，鐵流在“2015中國計算機大會”遠程採訪胡偉武老師時，他表示，“其實這也不是壞事，逼着龍芯只能在市場中謀生存、謀發展，逼着龍芯去服務客户，走市場化道路，而不是去服務領導、伺候領導，這其實也是件好事。就像60年代蘇聯撤走專家，逼着中國人憑藉自己的力量就把兩彈一星搞出來了。”

堅持核心技術自主研發 厚積薄發穩步發展

就CPU設計而言，要實現自主可控必須是基於自主指令，自主完成CPU設計。自主指令指的是CPU必須基於自主指令集，如果是基於X86、ARM設計CPU，等於是在洋人的地基上建房子，一旦遭遇風吹草動，就有可能房倒屋塌，這方面最典型的例子就是被英特爾專利大棒暴擊的VIA。CPU自主設計指的是自主完成前端設計和後端設計，前端設計不能是從外商購買授權，後端設計也不能外包給境外廠商，必須全部本土企業自己完成。

自“十二五”開始，國內一大批技術引進CPU公司大肆從ARM、高通、IBM、英特爾、AMD、VIA購買技術授權，採用外商的IP核設計CPU/SoC；一些廠商還將後端設計外包給世芯等境外公司，然後把這種CPU包裝為自研CPU衝擊黨政國企採購；在軟件生態上則完全依附於X86、ARM的成熟生態……這等於是給英特爾、ARM等外商當“皇協軍”，這種現象給本土CPU產業發展和技術進步帶來很大混亂。

相比於技術引進CPU公司在技術上高度依賴外商，龍芯則研發了自主指令集LoongArch。龍芯已經委託了國內知名知識產權評估機構，將LoongArch與國際上主要指令系統有關資料和上萬件專利進行了深入對比分析。2021年6月3日，龍芯公佈了LoongArch的基礎架構，有興趣的網友可以從龍芯官網下載，自行比對LoongArch的基礎架構與現有其他指令集的差別。

在CPU前端設計和後端設計方面，龍芯都實現了高度自主化，做到了核心IP自主掌握。特別是在CPU IPC方面，龍芯通過優化設計，使2020年的龍芯3A5000的IPC相對於2012年龍芯1000 增長了3倍。龍芯3A5000的SPEC06測試定點26分（base @2.5Ghz）。在採用12/14nm工藝的條件下，單核性能已經達到甚至超過技術引進的7nm ARM處理器水平，成為單核性能最強的國產CPU。

結語

中國CPU已經形成了涇渭分明的兩條發展道路，一條是引進X86、ARM、Power等CPU的技術引進道路，其代表為飛騰、兆芯、瀾起、華為、宏芯、華芯通等。一條是以龍芯和申威為代表的自主研發道路。由於技術引進可以買到國外二流水平的CPU技術，且可以由X86、ARM成熟生態做支撐，因而在過去幾年裏受到專家和大公司熱捧，相比之下，龍芯、申威這種自主技術路線的公司反而被嘲諷蚍蜉撼大樹，不自量力。

在交流中鐵流發現，即便是名校博士，有些業內人士在格局和眼光上也存在不足，只看到X86、ARM生態好、性能好，自主CPU性能和生態均存在不足，因而認為另起爐灶沒生態，自主技術路線前途未卜，因此成為技術引進路線的堅定支持者。

對此，鐵流曾反駁，一些業內人士只看到了自主CPU和X86、ARM的差距，但看不到國際政治風雲變幻，無視西方國家對我國的打壓和仇視，看不到中國崛起的歷史必然性，甚至主觀上不相信中國能在高科技方面超越美國，因此在思想上成為侏儒，喪失鬥志，信奉“融入國際主流”，主張“跟着ARM身後吃土”，在這種指導思想下，投入再多的人力物力財力，最終也只能是南轅北轍做無用功，融入國際主流所建立的海市蜃樓面對制裁轉瞬化為泡影。

相比之下，龍芯則選擇了一條更為踏實，更為艱難的道路，相對於那些“跟着洋人身後吃土”的技術引進CPU公司，龍芯的長遠目標則是奔着“讓洋人去吃土”去的，一旦龍芯做起來則直接和英特爾、ARM等國外寡頭競爭，這是最為艱難的，然而一旦成功，對國家和人民的貢獻是最大的。

近年來，龍芯營收穩步增長，在研發投入上，僅2020年就投入了2億元，比前兩年高出了近三倍。2億元的研發投入對於BAT這樣的大公司而言可能是九牛一毛，但對於龍芯這樣一家營收為10億多元的小公司而言，確實是下了血本。目前，龍芯的研發項目早已不侷限於CPU，研發GPU，開發Loongnix和LoongOS，打造龍芯生態都需要大筆資金投入。也許正是如此高額的研發投入，使習慣於坐冷板凳，二十年磨一劍的龍芯有了IPO的念頭。鐵流由衷希望，獨立自主另起爐灶有希望“讓洋人去吃土”的企業能夠做大做強。

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