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“中国芯”强劲搏动世界瞩目 (转)

原创 IT生活 作者:worldblog 时间:2007-12-04 10:29:57 0 删除 编辑
“中国芯”强劲搏动世界瞩目 (转)[@more@]

  “中国芯”强劲搏动世界瞩目

 

  1月14日,一则震动世界信息产业界的消息从北京大学传出:继1999年底研制出我国第一颗具有知识产权的16位嵌入式微处理器后,科研人员仅用一年多时间就研制出支持32位和16位两套指令系统的微处理器,并设计出操作系统和信息家电的原型。在鉴定会上,专家们认为,这标志着我国嵌入式微处理器研制达到20世纪90年代末国际水平。

  第二代“中国芯”的问世再次震惊世界。有评论认为,这表明中国人已经完全具备了自主研制微处理器——这一当今信息产业核心技术的能力。

  就在第二代“中国芯”诞生的前夕,本报记者赶到北京大学“中国芯”课题组的实验室里,和科学家们一起见证了这颗中国芯的诞生,并独家专访了课题组负责人——北京大学计算机系副主任、博士生导师程旭。

  新世纪第一项重大成果编号001

  作为北京大学在新世纪里组织鉴定的第一项重大成果,第二代中国芯也是教育部在新世纪里组织鉴定的第一项重大成果。编号001。

  “你们来一下我这里,我们又有新突破了。”手机里程旭的话音似乎有点颤抖。

  在北京大学计算机系的大楼里,程旭拉着我们直奔他的实验室。“你们是第一批看到这颗中国芯的记者。”在电脑前,他轻敲鼠标,一会儿,从桌上的音箱里,就传来雄壮的国歌声。“起来,不愿作奴隶的人们!”听着歌声,程旭激动地从椅子上站起来,“听到没有,这是用我们自己的解码器作出来的。”他指着电脑屏幕说,你们现在看到的是操作系统的最后收尾工作,再过几天,这个界面会最后完成。我们会在上面做一个大大的心形,代表“中国芯”。

  程旭说,和第一代“中国芯”——16位嵌入式微处理器相比,这次研制的支持32位和16位两套指令系统的微处理器,在性能和技术水平上都是一个飞跃。而与之同时完成的“机顶盒示范原型系统”,为我国自主开发信息家电产品提供了核心技术。

  正是中午,实验室里的工作人员正在吃盒饭。有些人还是稚气未脱的学生。程旭说,这里不少是他带的博士、硕士。一个学生突然说,“程老师,马上就大功告成了,我们是不是应该喝一杯。”

  “说得对。”程旭从柜子里拿出一瓶红酒,举起杯说,“来,我们大家喝一杯。”

  “你们可能不太理解做我们这行的兴奋,”程旭说,“每当取得一个阶段的突破时,大家都有一种颤栗的感觉。我们知道,自己离世界信息产业核心技术的高峰又接近了一步。”

  理解这种兴奋的还有北京大学计算机系主任杨芙清院士。正是她主持完成了中国第一套大型软件工程——青鸟工程。据说比尔·盖茨首次来中国访问时最想见的两位中国科学家,一位是周光召,另一位就是她。长期以来,杨芙清心中一直有个愿望:立足“青鸟工程”为我国计算机软件设计构筑的平台,把自主研制计算机的“心”和“脑”的微处理器和操作系统的两大课题推到前台。1994年,她把这个重负交给程旭和他率领的课题组。如今,他在实验室里的一举一动,都令大洋彼岸——硅谷的同行们瞩目。

  咱们的电脑受制于人家的人脑

  什么叫受制于人,在中国,干计算机这行的人最能理解这句话。

  在知识经济社会,计算机系统是信息处理的核心,而目前各类计算机都采用微处理器。现代通信设备、网络设备也无一不构筑在微处理器上,有人把微处理器称为知识经济的“脑细胞”。

  1998年,全球微处理器市场销售总额245.8亿美元,intel的营销额为196.3亿美元,处于绝对垄断地位。我国微电子产业每年虽以大于30%的增长率快速发展,但总体而言,产业仍处起步阶段,与国际先进水平相比差距甚大。产量小、产品技术低,设计能力、制造技术、产品、市场开发都缺乏自主能力,微处理器几乎全部从国外进口。

  与之相对应,中国的家电业和IT业都有一块“芯病”。尽管产品数量巨大,名牌也开始涌现,但产品的“心脏”都无一例外地掌握在外国人手里。计算机的cpuVCD的解码器。VCD大战,国内厂商拼得头破血流,真正“偷着乐”的是国外芯片生产厂商。

  前不久,又有一则消息让中国人猛醒:日立、松下等六大dvd技术开发商联盟宣布,到2001年3月为止,向中国国内的DVD整机生产厂家征收产品净售价的4%或每台4美元的技术专利使用费,向DVD解码器征收净售价的4%或每台1美元的技术专利使用费,向DVD光盘征收每碟7.5美分的技术专利使用费。

  国外巨头为何咄咄逼人,还不是因为他们手里掌握着核心技术。是研制开发有我国自主知识产权的微处理器,翻身做主人;还是继续做高级“打工仔”,赚点加工费?这成了中国计算机科学界“不得不思考”的问题。

  鉴于微电子产业对我国重要的战略地位,中国科学院、中国工程院去年专门成立了包括师昌绪、王淀佐、王越、王阳元等10位院士组成的专家咨询组。在大量调查研究的基础上,专家们建议,我国在“十五”期间要像当年搞“两弹一星”一样,集中国家有限的人力和财力,开发有自主知识产权的新一代微电子核心工艺技术及产品。

  1994年开始,程旭率领的科研小组在教育部和北京大学的共同支持下,在杨芙清和王阳元两位院士的指导下,开始向微处理器——这一当今信息技术的核心技术发起挑战。

  中国有了信息家电的“看家武器”

  什么叫嵌入式微处理器?

  目前国际上微处理器根据应用的领域不同分为三类:一是通用高性能微处理器,二是嵌入式微处理器,三是微控制器。通用微处理器追求高性能,主要用于工作站和高性能个人计算机系统。嵌入式处理器主要用于运行面向特定领域的专用程序,配备轻量级操作系统。它的应用极其广泛,像手机、VCD、机顶盒都是应用这类处理器。微控制器主要用于汽车空调、自动机械等领域的自控设备。

  随着“后PC时代”、“三网合一”的到来,数字化产品不断涌现,传统的WINTEL体系难以适应简易化、个性化、人性化等多种需求,嵌入式系统以其低功耗、高性能成为市场主流。更重要的是,在嵌入式微处理器领域,由于刚刚发展,市场巨大,还没有谁形成垄断。此时,我国以此为突破口,就可能在信息核心技术领域异军突起,打个翻身仗。正因为如此,1998年10月,王阳元院士敏锐地指出,嵌入式微处理器更适合中国国情。程旭带领的课题组马上把方向定格于此。

  嵌入式微处理器研制的突破,还使我国在正进行的信息化家电发展浪潮中掌握了自己的“看家武器”。目前我国信息家电市场方兴未艾,市场上需要这么一种产品,操作简单,无需升级,可接入互联网,能够与现有家电如电视、VCD结合起来,这就是机顶盒。现阶段信息家电产品主要是指网络机顶盒,目前世界上机顶盒操作系统种类众多,尚未形成垄断。中国拥有3.5亿台电视机和4000万VCD用户、2500万学习机用户,而上网用户只有几百万,更多的人可能会选择通过机顶盒等非PC手段上网。这个市场大得惊人:专家预测,机顶盒在中国的市场规模每年2000到3000万台。而程旭率领的课题组此次研制成功的“机顶盒示范原型系统”,大有用武之地。

  程旭说,按照计划,今年年底将生产出少量的产品进行测试,随后推出样品,估计不久即可推向市场。

  我们也会有自己的INTEL、微软

  在和程旭的谈话中,他反复强调一个词:正向设计。

  “这就好比造汽车,有几种方法:一是从国外引进一条线生产;二是买一辆回来拆开,看人家轮子怎么做、方向盘怎么做,模仿着做一辆;还有一种是形成了自己的汽车制造理论,按照自己设计的图纸制造。前两种是逆向的,而最后一种是正向的。这是模仿和原创的区别。”

  正向设计表明你有一整套的方法学,一整套的驾御事物的能力,自我发展能力非常强。更重要的是,掌握了这些,你就可能抓住世界信息产业发展的战略转折点,在某个关键时刻,抓住机遇,一举走在世界前列。将来有一天,中国会出自己的INTEL、微软。

  程旭说,为了这些,中国的计算机科学家们奋斗了近10年了。

  由于我国在这一领域底子薄,技术知识积累不够,因此科学家们从设计理论到方法,进行了七年多的探索和积累,终于在1999年完成了设计微处理器的一整套正向设计的软件协同设计环境、平台,为进一步研制微处理器提供了科学的依据、工具和环境。“它使我们能够不断地以科学的方法和手段研究新的微处理器。”程旭说。

  正如鉴定会上王阳元院士所说,“这表明我们完全有能力研制微处理器,发展我国的微处理器事业,不能仅仅是简单的模仿、跟踪,重要的是采用最新的设计理念和技术,突出自主创新。”这就是“正向设计”的意义。

  只要我们自己的产品在性能上和国外产品是平级的,就有巨大的市场。这一点可以看得很清楚,一旦我们在这一领域取得突破,国外的大厂家进入中国,他的产品可能不降价,但销售策略会发生战略性转移,以前以销售产品为主,现在会把设计基地放在中国,把部分关键技术向中国转移。不管我们对他形成什么样的竞争,都将对我国发展自己的信息产业核心技术起到促进作用。

  有了自主开发设计能力,生产制造业也十分关键。我国微电子制造产业近年来也取得突破性进展。去年4月,我国第一个集成电路设计产业化基地——“国家火炬计划”上海集成电路设计产业化基地,正式启动“多目标硅片计划”,我国众多产业目前急需的芯片,包括解密电路、来电显示多功能拨号电路等,顺利经过测试,标志着我国的国产芯片将逐步替代进口产品。

  去年11月18日,上海宏力半导体制造有限公司和中芯国际集成电路制造(上海)有限公司宣布,集合两家公司31.06亿美元资产,在张江高科技园区打造一艘微电子航母,预计今年底中芯国际即可建成第一条生产线投入试生产。事隔一个月,北京宣布首先以15亿美元启动北方微电子产业基地,未来10年准备投资近200亿美元建成20条拥有国际主流技术的大规模集成电路生产线,形成与世界先进水平同步的研发、设计中心。

  程旭说,今天我们终于可以说,中国已经有了完整的微处理器设计技术以及完整的软件开发技术,有一支有世界水平的软硬件协同设计队伍。有了自主知识产权的微处理器设计能力,有了大规模的微处理器生产制造能力,中国人在世界信息产业大潮中,就牢牢地掌握了自己的命运。

  “发展是硬道理,发展速度更是关键。”程旭说,“我们目前仍然落后国外很远,如果没有加速度,将会永远跟在后面。”正是在这样的思路下,北京大学“中国芯”微处理器研制小组宛如一辆战车,正按计划以加速度向前疾驶。

  “最可怕的,是他们具备的这种发展潜力。”一位国外业内专家评论说。

  建立起一支让硅谷羡慕的团队

  “我们还建立起一支让国际上任何微处理研发机构不敢小看的科研队伍。”说起自己的课题组,程旭充满自豪。“几年来,我们凝聚了一批非常优秀的人才,他们有很多机会可以出国,但他们不愿出国,他们觉得这里有自己的事业。”

  “这支队伍的水平在世界上也是不多见的,硅谷的人对我们的评价也很高。这几年,我一到硅谷,就有人对我说,程老师你不要太保守,他们想出国,就放他们出国。我说不是我保守,他们想出国,我非常希望他们到国外学习,再回国。你看到现有我这里也有两个硅谷的学生在学习,同样我的学生也会到外国学习。但现在他们的事业心在国内,现在大家真得从心里感觉到,国家的需要和自己的聪明才智能有机地结合起来。这是口号和金钱都无法换来的。”

  “我们课题组有30多个核心人员,大家的效率非常高。在国外,从16位嵌入式微处理器到同时支持32位和16位的微处理器的研制,至少要两到三年,而我们只用了一年。说到底核心技术是买不来的,技术要附加在科技人员身上,而我们这支队伍,在国际上也是非常自信的。”

  程旭那天边吃盒饭边和记者滔滔不绝地讲。他的办公室不大,除了桌上的一台电脑,堆满了书和资料。墙边的沙发上铺着被子。程旭说,有时在办公室里实在累了,就倒在沙发上眯一会儿。

  程旭的实验室里有一块牌匾格外醒目,上面写着“我的中国芯”。这块牌是他亲手设计的。程旭对记者说,这几字最能表达自己的心声。

 

  什么是微处理器

  我国科学家培育出新一代“中国芯”的消息,再次牵动了人们对微处理器技术的兴趣,究竟什么是微处理器呢?

  自美国贝尔实验室1947年发明晶体管以来,在50余年间,半导体技术由硅晶体管、IC(集成电路)到LSI(大规模集成电路)、VLSI(超大规模集成电路)、ULSI(甚大规模集成电路)换了数代,发展速度之快令其他产业望尘莫及。这期间,半导体技术不仅对电子工业,而且对所有产业的发展都带来了巨大影响。因而半导体,特别是集成电路被称为“产业的种子”。

  中央处理器(CPU)是指计算机内部对数据进行处理并对处理过程进行控制的部件。伴随着芯片集成密度越来越高,CPU可以集成在一个半导体芯片上,这种具有中央处理器功能的大规模集成电路器件,被统称为“微处理器”。

  当今微处理器的应用已经无所不在,无论是录像机、智能洗衣机、移动电话等家电用品,还是汽车引擎控制、导弹精确制导,都需要嵌入各类不同的微处理器。微处理器不仅是微型计算机的核心部件,而且也是各种数字智能设备的关键部件。说微处理器是数字时代产业的“心脏”,一点也不为过。

 

  财经人物:拥有中国心,研制“中国芯”

  和程旭聊天是件既兴奋又艰苦的事。他谈的都是当今世界信息产业的核心技术。而他的谈话速度和跳跃思维,像他研制芯片般的进度般飞快。

  和时下众多的留洋IT明星相比,程是地地道道的“土博士”。无留洋经历。毕业于哈尔滨工业大学后,埋头十年研究微处理器。1994年,他被当时的北大计算机系主任杨芙清院士看中,成为自己当年唯一的计划内博士后,出站后受命带队攻克微处理器难关。不过,如今这位土博士在实验室里的一举一动,都令大洋彼岸的硅谷同行们瞩目。

  33岁的程旭,至今未婚。“实在太忙了,顾不上。”他说。记者自告奋勇要为他在报纸上登个“征婚启事”,惊得程旭直摆手,“先别,这方面我是外行。”


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