文/孫福全 張換兆 董書禮

龍芯啟示：以我為主的開放式創(chuàng)新

文/孫福全 張換兆 董書禮

龍芯一向被認(rèn)為是我國自主創(chuàng)新的一面旗幟，但當(dāng)了解到中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所（即龍芯研發(fā)團隊所在的科研機構(gòu)）從微處理器架構(gòu)企業(yè)美普思公司購買了MIPS32TM和MIPS64TM架構(gòu)授權(quán)之后，輿論一片嘩然。龍芯簽約MIPS后是否仍然屬于自主創(chuàng)新?是否意味著“CPU核”自主創(chuàng)新戰(zhàn)略的失敗?國際科技合作在龍芯的自主創(chuàng)新中發(fā)揮了怎樣的作用?龍芯的自主創(chuàng)新對我們有怎樣的啟示?本文在對龍芯課題組和龍芯產(chǎn)業(yè)化基地進(jìn)行實地調(diào)研的基礎(chǔ)上試圖回答上述問題，并提出進(jìn)一步推動龍芯自主創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化的政策建議。

我國信息產(chǎn)業(yè)中許多核心技術(shù)及產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口，信息系統(tǒng)的安全乃至國家安全面臨潛在威脅。

龍芯研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的基本情況

龍芯是我國自主研發(fā)的第一款通用計算機微處理器。眾所周知，微處理器是計算機系統(tǒng)及各類電子設(shè)備的核心，其設(shè)計和制造是技術(shù)實力的象征。因為缺乏自主的微處理器設(shè)計技術(shù)，我國信息產(chǎn)業(yè)中許多核心技術(shù)及產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口，不僅技術(shù)上受制于人，信息系統(tǒng)的安全乃至國家安全也面臨潛在威脅。另外，微處理器具有廣闊的市場空間和巨大的市場價值，對于提高我國信息產(chǎn)業(yè)乃至國家競爭實力意義重大。2004年，我國芯片進(jìn)出口貿(mào)易逆差達(dá)400多億美元，芯片超過飛機、石油、汽車，成為我國第一大進(jìn)口貨物。

基于上述情形，中科院計算機所從2001年開始龍芯處理器的研制，2002年推出龍芯1號32位微處理器。其具有良好的低功耗性，平均功耗0.5瓦特。2005年推出龍芯2號，功耗為3-5瓦，并在此基礎(chǔ)上推出了90nm的龍芯2E（增強型）和龍芯2F（改進(jìn)型），性能達(dá)到“奔4”水平。當(dāng)前正在研發(fā)的龍芯3號處理器，是面向服務(wù)器和高性能機的高性能、低成本、低功耗的多核65nm CPU芯片。通過龍芯處理器的研制，中科院計算所建立了滿足自主高性能通用CPU研發(fā)的基礎(chǔ)設(shè)計平臺，取得了一批與CPU設(shè)計相關(guān)的發(fā)明專利，凝聚了一批CPU芯片設(shè)計人才。為了加快龍芯產(chǎn)品的應(yīng)

用，2002年在北京成立了北京神州龍芯集成電路設(shè)計有限公司，承擔(dān)產(chǎn)業(yè)化的重任，不斷基于CPU開發(fā)出多種自主知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品，如龍芯精簡電腦、龍芯監(jiān)控設(shè)備、龍芯網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。為了加速推進(jìn)龍芯的產(chǎn)業(yè)化，2005年與江蘇夢蘭集團合作，成立了中科夢蘭公司，2006年成立中科龍夢公司，2008年二者重組成立中科龍芯夢蘭科技股份有限公司。各級政府部門對龍芯的產(chǎn)業(yè)化給予很大支持。2009年4月28日，江蘇省常熟市政府與龍芯簽約采購1萬臺龍芯電腦用于當(dāng)?shù)刂行W(xué)教育；江蘇省政府采購龍芯電腦15萬臺支持龍芯電腦規(guī)?；\用推廣；2009年3月國務(wù)院9號文明確中央財政采購150萬臺電腦用于中西部教育，其中龍芯電腦屬于采購范圍?？偟膩砜?，龍芯的產(chǎn)業(yè)化剛剛起步，未來還有很長的路要走。

龍芯走的是開放式創(chuàng)新道路

1.技術(shù)研發(fā)：基于MIPS架構(gòu)進(jìn)行自主創(chuàng)新

龍芯的技術(shù)研發(fā)是基于MIPS架構(gòu)進(jìn)行的，并且得到了MIPS公司的架構(gòu)授權(quán)。據(jù)此，有人認(rèn)為龍芯不是自主創(chuàng)新，甚至認(rèn)為得到MIPS架構(gòu)授權(quán)意味著自主產(chǎn)權(quán)的“CPU核”戰(zhàn)略失敗。這種認(rèn)識錯誤主要源于對MIPS架構(gòu)和CPU技術(shù)的不了解。MIPS架構(gòu)實際上是一種指令集，決定一個CPU是否自主研發(fā)，不在于采用了何種指令集，而在于它對指令集的實現(xiàn)能力。譬如X86指令集，自1978年問世以來，Intel和AMD一直在使用，但CPU的性能卻每年都取得兩倍的改進(jìn)。由此可見，在芯片設(shè)計上，指令集的實現(xiàn)是自主研發(fā)的核心。拋開現(xiàn)行架構(gòu)進(jìn)行原始創(chuàng)新，自主設(shè)計新的處理器架構(gòu)，并非完全不可能，龍芯就曾經(jīng)試圖進(jìn)行這方面的工作。但完全原始創(chuàng)新的架構(gòu)可能面臨與現(xiàn)行主流信息系統(tǒng)存在對接的難題，很難將架構(gòu)原始創(chuàng)新技術(shù)轉(zhuǎn)化為實際生產(chǎn)力。

龍芯在選擇架構(gòu)的過程中，指令集存在X86和MIPS兩種選擇。X86市場化更好，與之相配套的軟硬件支持也較多。但X86是一個相對封閉架構(gòu)，基于X86設(shè)計芯片必然受到Intel和AMD的打壓，無法實現(xiàn)芯片設(shè)計的自主可控，在國家信息、國防、個人信息等方面存在潛在的安全隱患。而MIPS結(jié)構(gòu)是一個開放的架構(gòu)，經(jīng)過市場的長期考驗，非常成熟、先進(jìn)，且MIPS公司不從事芯片開發(fā)，龍芯的開發(fā)不會與之形成競爭關(guān)系。計算所購買的是MIPS公司的結(jié)構(gòu)授權(quán)，是永久性的，主要是為了使用MIPS兼容的品牌以及通過加入MIPS兼容聯(lián)盟共享知識產(chǎn)權(quán)，購買結(jié)構(gòu)授權(quán)后仍然需要我們自主設(shè)計處理器核，屬于自主可控的模式，核心技術(shù)并未受制于人。龍芯的自主創(chuàng)新體現(xiàn)在三個方面：一是在現(xiàn)有MIPS指令集的基礎(chǔ)上，按照技術(shù)需求新增了500多條指令，并在緩存和運算方面也進(jìn)行了一定的技術(shù)改進(jìn)；二是實現(xiàn)芯片設(shè)計技術(shù)的改進(jìn)，提高了運算速度，降低了功耗；三是自主設(shè)計處理器核和符合市場需求的CPU型號，并可以按照自身發(fā)展的要求與國內(nèi)外企業(yè)合作或自行生產(chǎn)流片，不存在今后龍芯發(fā)展受制的問題。另外，出于市場考慮，龍芯處理器走與MIPS兼容的道路比較容易開拓市場。

2.產(chǎn)品工程化：與意法半導(dǎo)體合作提高工程化和管理能力

意法半導(dǎo)體是世界第五大半導(dǎo)體公司，在很多市場占據(jù)領(lǐng)先地位，是世界第一專用模擬芯片和功率轉(zhuǎn)換芯片制造商，世界第一大工業(yè)控制芯片、機頂盒芯片和便攜設(shè)備及消費電子用MEMS芯片供應(yīng)商。意法半導(dǎo)體和龍芯2E的合作是在2004年中法兩國關(guān)于科技合作的大框架內(nèi)的合作，龍芯授權(quán)意法半導(dǎo)體代工并包銷。2006年9月25日，胡錦濤主席和法國總統(tǒng)希拉克會談后簽署了中法聯(lián)合聲明，并共同出席了合作協(xié)議的簽字儀式，涉及空間合作、核電項目開發(fā)、購買空客飛機、多核處理器開發(fā)等14個項目。這就標(biāo)志著龍芯成為國家外交合作戰(zhàn)略的一個重要部分。這對龍芯發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實意義。

龍芯2E初期只是實驗室產(chǎn)品，距離實際的市場化還存在較大的差距。在與意法半導(dǎo)體合作過程中，龍芯研發(fā)團隊與意法半導(dǎo)體的流片生產(chǎn)部門就芯片設(shè)計要求、需要達(dá)到的產(chǎn)品性能進(jìn)行了反復(fù)的溝通和交流，通過設(shè)計方案的不斷調(diào)整和修改，不斷掌握流片生產(chǎn)的工程化要求與質(zhì)量管理要求，使得龍芯研發(fā)團隊的芯片設(shè)計能力不斷提高，最終使得芯片設(shè)計滿足從實驗室產(chǎn)品向規(guī)?；?、批量生產(chǎn)所需要工藝和質(zhì)量管理的要求。因此，通過與意法半導(dǎo)體合作，提高了中科院計算所的工程化能力、設(shè)計能力和質(zhì)量管理能力，彌補了龍芯流片生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷和不足。

3.產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化：購買授權(quán)（MIPS）意在開拓市場空間

中科院計算所獲得MIPS結(jié)構(gòu)永久授權(quán)和版權(quán)，實際費用低于500萬美元，每銷售一個龍芯芯片支付1%的費用。龍芯獲得MIPS架構(gòu)授權(quán)，其主要用意不在于CPU設(shè)計本身，而主要在于產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品集成方面。在產(chǎn)業(yè)化方面，可以在龍芯產(chǎn)品中貼“MIPS”兼容標(biāo)簽，容易得到主流廠商的認(rèn)可，能夠進(jìn)一步得到國際自由軟件界的支持和幫助。在產(chǎn)品集成方面，能加入到使用MIPS結(jié)構(gòu)的技術(shù)聯(lián)盟中，將現(xiàn)有的軟件不斷集成到龍芯中。另外，也可以試圖與微軟等合作，將微軟的軟件嵌入到龍芯。這就使得龍芯不僅排除了在國內(nèi)與主流大廠商合作的障礙，團結(jié)國內(nèi)外的軟件設(shè)計公司，還使得在龍芯未來的國際化過程中減少了合作障礙。因此，龍芯通過MIPS架構(gòu)授權(quán)，不僅有利于改善龍芯的產(chǎn)業(yè)環(huán)境，更有利于開拓市場，為龍芯進(jìn)一步推進(jìn)自主創(chuàng)新戰(zhàn)略提供堅定的市場支持。

國際科技合作在龍芯的發(fā)展歷程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，也為其他產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的成長提供了重要經(jīng)驗和啟示。

龍芯的開放式創(chuàng)新和國際科技合作帶給我們的啟示

經(jīng)過8年的發(fā)展，龍芯實現(xiàn)中國通用芯片從無到有，芯片設(shè)計水平也得到了長足的提高，當(dāng)前正處于產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵時期。國際科技合作在龍芯的整個發(fā)展歷程中發(fā)揮了十分關(guān)鍵的作用，也為其他產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的成長提供了重要經(jīng)驗和啟示。

一是自主創(chuàng)新要選好創(chuàng)新路徑。自主創(chuàng)新并不是閉門造車，國際科技合作有利于減少自主創(chuàng)新的困難、少走彎路、降低成本，加速重點領(lǐng)域關(guān)鍵共性技術(shù)的跨越式發(fā)展。龍芯研發(fā)過程也是不斷調(diào)整創(chuàng)新路徑的過程。初期試圖實現(xiàn)全面的原始創(chuàng)新走“第三路徑”，然后學(xué)習(xí)國外的設(shè)計理念和思想，最后在現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新和發(fā)展，實現(xiàn)中國芯片設(shè)計技術(shù)的突破。龍芯的研發(fā)過程，一方面說明任何技術(shù)的研發(fā)都不能忽視開放，不能關(guān)起門來自己搞，要善于在國際科技合作中發(fā)展自己，在發(fā)展的過程中不斷進(jìn)行國際科技合作，只有這樣才能加快自主創(chuàng)新的進(jìn)程，減少自主創(chuàng)新的困難。

另一方面說明自主創(chuàng)新不等于一切從零開始，合理利用現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)，充分利用國際資源，才能找準(zhǔn)適合中國發(fā)展的自主創(chuàng)新路徑。

二是在合作中要做到自主可控。發(fā)展龍芯CPU及其產(chǎn)業(yè)環(huán)境的目標(biāo)：一方面在技術(shù)上接近或達(dá)到世界領(lǐng)先水平，為國防安全和國民經(jīng)濟發(fā)展提供信息安全保障；另一方面是形成自主的信息產(chǎn)業(yè)，增加國民經(jīng)濟發(fā)展的新的增長點。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，要求在實際的研發(fā)過程中必須實現(xiàn)自主可控。因此在龍芯的國際合作過程中，在架構(gòu)上選擇開放式的MIPS結(jié)構(gòu)，在處理器核等方面可以根據(jù)實際需要進(jìn)行自行設(shè)計，實現(xiàn)技術(shù)上的自主可控；在產(chǎn)品工程化方面，通過技術(shù)授權(quán)意法半導(dǎo)體并與Dexxon公司合作生產(chǎn)電腦，以龍芯CPU為核心，實現(xiàn)核心技術(shù)的自主可控；在人才隊伍上實行智力引進(jìn)，提高內(nèi)生的技術(shù)研發(fā)能力，實現(xiàn)研發(fā)隊伍的自主可控。

三是自主創(chuàng)新要在合作中取長補短并實現(xiàn)利益共享。龍芯作為一個技術(shù)研發(fā)團隊，質(zhì)量管理、工程化等非其擅長。龍芯與意法半導(dǎo)體合作生產(chǎn)龍芯2E芯片，通過與法國Dexxon合作生產(chǎn)電腦，通過與紅旗、永中等軟件設(shè)計商合作，使得各自的特點和優(yōu)勢在合作過程中得到充分的發(fā)揮，實現(xiàn)共贏。同時龍芯也在合作過程不斷學(xué)習(xí)提高了自己的質(zhì)量管理、工程化能力?！皼]有永遠(yuǎn)的合作，只有永遠(yuǎn)的利益”。美普思、意法半導(dǎo)體以及Dexxon等企業(yè)正是看到了龍芯的發(fā)展前景，才與龍芯合作，試圖在龍芯未來的發(fā)展中獲得利益。而龍芯當(dāng)前處于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展初期，可以通過合作與交流，為自身的發(fā)展創(chuàng)造條件。

四是注重內(nèi)生技術(shù)能力的培養(yǎng)。經(jīng)過8年的發(fā)展，龍芯的芯片設(shè)計取得了長足的進(jìn)步，也形成了一個芯片設(shè)計隊伍。而這個隊伍主要是中科院計算機所自身培養(yǎng)的。在龍芯研發(fā)隊伍的成長與成熟過程中，其核心的理念在于兩個方面，一是“又紅又專，紅重于?！?，二是能力培養(yǎng)遠(yuǎn)重于技術(shù)和人才的引進(jìn)。在人才培養(yǎng)的過程中，首先注重思想的統(tǒng)一。另一方面，在龍芯研發(fā)隊伍的建設(shè)過程中，主要是從對計算機所自身學(xué)生能力的培養(yǎng)開始，而不是直接從國外引進(jìn)人才和技術(shù)。與國外一流專家學(xué)者交流合作，高薪聘請其來計算機所講學(xué)，通過自身的努力和學(xué)習(xí)，達(dá)到知識的積累和技術(shù)水平的提高。兩方面的結(jié)合，形成了統(tǒng)一思想下具有獨立自主設(shè)計能力的芯片研發(fā)隊伍，實現(xiàn)了芯片設(shè)計的可控性。同時龍芯通過與意法半導(dǎo)體生產(chǎn)龍芯2E芯片、與法國Dexxon公司共同推出Gdium龍芯學(xué)習(xí)筆記本電腦等方式來提高自身技術(shù)能力。

龍芯成功的標(biāo)志不僅在于其技術(shù)水平達(dá)到國際領(lǐng)先，更重要的在于龍芯及其相關(guān)產(chǎn)品能否進(jìn)入千家萬戶，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

推動龍芯自主創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化的對策措施

龍芯對國家信息安全、國防等具有十分重要的戰(zhàn)略意義，對培育新興市場，形成新的經(jīng)濟增長點具有十分重要的意義。龍芯成功的標(biāo)志不僅在于其技術(shù)水平達(dá)到國際領(lǐng)先，更重要的在于龍芯及其相關(guān)產(chǎn)品能否進(jìn)入千家萬戶，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。當(dāng)前龍芯在自主研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化等方面需要做出艱苦努力。為進(jìn)一步推進(jìn)龍芯的自主創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化，發(fā)揮國際科技合作在龍芯自主創(chuàng)新中的作用，迫切需要采取相應(yīng)的對策措施。

一是對龍芯自主研發(fā)給予持續(xù)支持，實現(xiàn)龍芯自主研發(fā)的良性循環(huán)。Intel之所以能夠始終占據(jù)芯片市場的核心領(lǐng)導(dǎo)地位，主要是基于市場需求的企業(yè)開發(fā)理念，“永不停頓、不斷創(chuàng)新”，實現(xiàn)技術(shù)研發(fā)和市場的良性互動?；邶埿镜膽?zhàn)略意義和市場價值，政府需要對龍芯的自主研發(fā)給予持續(xù)穩(wěn)定的支持，使其技術(shù)水平處于國際前沿地位。同時從國家層面進(jìn)一步制定鼓勵參與研發(fā)和加大研發(fā)投入的優(yōu)惠政策措施，吸引社會資本參與，擴展研發(fā)投入?yún)⑴c主體并縮短研發(fā)周期，使龍芯的性能能夠滿足多層次的需求，保持技術(shù)水平的行業(yè)領(lǐng)先地位。在龍芯能夠在市場上立足并占據(jù)一定市場地位后，實現(xiàn)技術(shù)研發(fā)和研發(fā)良性互動時，政府再逐步減少研發(fā)投入的支持力度。

二是加大政府采購力度，推動龍芯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。龍芯是具有重大戰(zhàn)略意義的產(chǎn)品，政府從擴大市場需求角度的支持是十分必要的。

中央有關(guān)部門、江蘇省和常熟市通過政府采購方式支持龍芯及其相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，對保護(hù)民族新興品牌、發(fā)展新興的民族產(chǎn)業(yè)具有重要意義。今后，要進(jìn)一步擴大政府采購的范圍，不僅僅局限于教育行業(yè)，另一方面要擴大政府采購的地域，不僅僅局限于中央或江蘇省，要逐步擴大到全國其他省市。通過政府在龍芯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展初期的支持，加速龍芯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，推動以龍芯為核心的上下游產(chǎn)業(yè)鏈的形成，包括軟件設(shè)計、電腦生產(chǎn)及其他電子產(chǎn)品等。

三是打造成國際化的管理團隊，提高市場拓展能力。龍芯要在激烈的市場競爭中占有一席之地，并最終走向國際化，需要有一支具有國際化視野和市場運作經(jīng)驗的管理團隊。當(dāng)前龍芯是以技術(shù)研發(fā)為主體的團隊，實行課題組負(fù)責(zé)制，中科龍夢的主要管理人員大部分都是技術(shù)人員背景。從實際調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，龍芯市場化運作人才缺乏，市場拓展能力不足，也缺乏相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)化規(guī)劃，如果在市場拓展能力方面不能得到加強，龍芯的產(chǎn)業(yè)化必然面臨極大的困難，并可能喪失寶貴的市場機遇。四是找準(zhǔn)市場定位，培育核心市場競爭力。在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，龍芯實行的低成本、低價格等策略將在實際市場中遇到極大的困難。英特爾和AMD也可以通過相應(yīng)的策略來擠垮龍芯，畢竟英特爾和AMD損失的僅僅是短期的利潤，但能維持長期的市場，而龍芯失去的是市場機會。僅靠政府采購等方面的扶持顯然無法將以芯片為核心的產(chǎn)業(yè)鏈做大做強，新興市場的培育和新的經(jīng)濟增長點的形成也就無從談起。當(dāng)前龍芯以教育產(chǎn)業(yè)為突破口，提出“深耕教育行業(yè)，以整體解決方案取勝”，以教育產(chǎn)品作為其市場定位并據(jù)此培育核心市場競爭力。在初期，特別是通過政府采購的支持能夠迅速占領(lǐng)市場，并能夠獲得很大的經(jīng)濟利益，也能在很大程度上提高龍芯的市場競爭力。但從長期來看，龍芯應(yīng)該專注于芯片設(shè)計，以芯片技術(shù)與服務(wù)提供商為主體。

五是采取市場化運作，建立產(chǎn)業(yè)化基地。2008年重組成立的中科龍芯夢蘭科技股份有限公司主要承擔(dān)的是龍芯的下游產(chǎn)業(yè)，即電腦的產(chǎn)業(yè)化和方案集成，而芯片的產(chǎn)業(yè)化缺乏足夠的支撐。為了將芯片作為信息產(chǎn)業(yè)的核心環(huán)節(jié)做大做強，有必要建立相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)化基地，并以此為基礎(chǔ)形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈。當(dāng)前，龍芯已準(zhǔn)備聯(lián)合有關(guān)力量投資10億人民幣再建立一個產(chǎn)業(yè)化基地，需要加速推進(jìn)，否則會延誤產(chǎn)業(yè)化的時機；同時，中央政府和地方政府都要采取相應(yīng)的措施加以支持和引導(dǎo)，激勵國有資本和私人資本積極參與到整個產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)中。

（作者單位：中國科學(xué)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究院）