事關(guān)國計民生的關(guān)鍵技術(shù)必須掌握在自己手里，否則就會被別人“卡脖子”。
在剛剛過去的2020年里，在美國的種種打壓之下，中國高科技產(chǎn)業(yè)凌寒綻放，正迎來蓬勃的春天。
資料圖片：國產(chǎn)龍芯3號芯片。（新華社）
這場反擊戰(zhàn)，我們是怎么打的？
基礎(chǔ)硬件 彎路重重
基礎(chǔ)硬件在我國起步較早，但一直飽受質(zhì)疑。
首先，發(fā)展路線混亂模糊。
以CPU芯片為例，龍芯使用的是類MIPS指令集，申威是自主發(fā)展提出的類Alpha指令集，華為和飛騰使用的是ARM，宏芯采用的是Power 8，而海光和兆芯是PC上常見的X86?？上攵瑑H僅是為了適配這么多指令集，自主信息產(chǎn)業(yè)的操作系統(tǒng)和應(yīng)用開發(fā)者就要花費(fèi)多大的功夫。
資料圖片：2007年12月26日，采用國產(chǎn)高性能通用處理器芯片“龍芯2F”和其他國產(chǎn)器件、設(shè)備和技術(shù)的萬億次高性能計算機(jī)“KD-50-I”。（新華社）
[注：指令集即CPU中用來計算和控制計算機(jī)系統(tǒng)的一套指令的集合。]
其次，自主信息產(chǎn)業(yè)20年的發(fā)展，看不到明顯的回報。
也就是說，自主信息產(chǎn)業(yè)和國際信息產(chǎn)業(yè)頂尖水平的差距表面看來并沒有縮小。以國內(nèi)發(fā)展得相對較好的CPU為例。
目前，自主CPU每GHz主頻的單核性能大約為主流桌面市場水平的40%-80%；
自主CPU的主頻大約只有主流桌面水平40%-60%；
自主CPU中除了主打超算的申威和主打服務(wù)器的華為、飛騰、宏芯，大部分用于桌面的自主CPU只有4個核，這也低于現(xiàn)在主流的6個核。
這樣核算下來，自主CPU的性能只相當(dāng)于主流水平的10%-20%，和20年前相比，情況雖有所改善，但并未根本改善。
連綜合發(fā)展水平最好的CPU都有這么多問題，發(fā)展水平相對一般的高端DSP、FPGA、顯示核心（GPU）等存在的問題就更嚴(yán)峻了。
因此，如何提出符合中國實際情況的清晰發(fā)展路線、如何真正縮小與世界主流水平的差距，就成了關(guān)鍵。
認(rèn)識到這兩點(diǎn)不容易。此前，我們走了不少彎路：
最早我們以為核心關(guān)鍵是少數(shù)性能指標(biāo)。
2006年9月，中國自主研制的“龍芯二號”增強(qiáng)型處理器問世，性能達(dá)到了國際先進(jìn)水平——在特定優(yōu)化應(yīng)用下，“龍芯二號”增強(qiáng)型處理器（即龍芯2E CPU）每G主頻浮點(diǎn)運(yùn)算的性能可以與奔騰4的早期型號相當(dāng)。
但是，英特爾所具備的完善的生態(tài)鏈、上下游支持、高主頻等，龍芯都不具備。而基于龍芯的產(chǎn)業(yè)鏈更是完全沒有組織起來，想像英特爾電腦一樣，隨處可買，還能保證良好的兼容幾乎不可能。#p#分頁標(biāo)題#e#
于是我們把自主CPU的核心關(guān)鍵，重新定位為供應(yīng)鏈的組織。
龍芯先后組織起了產(chǎn)品、售后和下游配合的主板商，中關(guān)村大街上一度也有了龍芯電腦專賣店。此后，龍芯還與意法半導(dǎo)體公司簽訂了知識產(chǎn)權(quán)的授權(quán)。在此期間，意法半導(dǎo)體將向龍芯支付一次性的門檻費(fèi)，以及每枚芯片的專利許可費(fèi)用。這也是當(dāng)時IC領(lǐng)域（IC即自發(fā)明集成電路），中國對外授權(quán)最大的合同，創(chuàng)造了中國半導(dǎo)體行業(yè)歷史上首個對外收權(quán)利金的先例。
面對大好形勢，下一步，龍芯卻作出了誤判。
當(dāng)時，龍芯認(rèn)為英特爾幾乎已經(jīng)碰到了單核性能的天花板，龍芯的單核性能已經(jīng)是英特爾的一多半（某些指標(biāo)2F確實已經(jīng)達(dá)到了奔騰4的一多半），而且主要差距是在主頻上，每GHz主頻的性能已經(jīng)不是主要矛盾了。未來計算機(jī)的競爭是多核的競爭，而當(dāng)時英特爾采取的是單核到雙核到四核的策略，龍芯的策略是核心數(shù)增加的速度要加倍，是從單核到四核到八核的策略。
龍芯選擇的這條路，帶來了兩個問題：
一是英特爾從酷睿2開始另辟蹊徑，在主頻只增加了30%左右的情況下，通過提升微指令系統(tǒng)（也稱為CPU架構(gòu)）和中間件，在5年多的時間里實現(xiàn)了單核性能增加了5-10倍。由于英特爾有效地提升了單核性能，軟件開發(fā)者一般不愿意做多核優(yōu)化，龍芯運(yùn)行這些軟件的表現(xiàn)就更差了，多核優(yōu)勢完全停留在紙面上。
二是多核芯片的關(guān)鍵理論當(dāng)時還處于突破和探索階段。龍芯以超過市場主流的速度提升核數(shù)，必然要獨(dú)立解決這些新問題，這就不利于發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢。和英特爾相比，龍芯最大的劣勢是研發(fā)團(tuán)隊人數(shù)和研發(fā)資金完全不占優(yōu)勢。沒有錢去做快速迭代，在“核大戰(zhàn)”中勢必不會取得好成績。
龍芯3B1500就是一個典例，在市場上四核CPU價格尚且昂貴的情況下，龍芯拿出了八核CPU，但由于訪存部件沒有預(yù)見到帶寬不夠的問題，這個八核CPU在使用時不得不屏蔽兩個核心，如果開啟完整的八核心，在大多數(shù)情況下性能反而會有所下降。
多方求索 自主磨合
困境中的龍芯采取過渡路線，并向市場化進(jìn)行轉(zhuǎn)型。2010年后，龍芯團(tuán)隊轉(zhuǎn)型成立公司，開始市場化運(yùn)作。2014年前，在北京市政府牽頭下，部分民營企業(yè)跟進(jìn)，共對龍芯投入約2億元。這段時間，龍芯經(jīng)歷了從樣品到產(chǎn)品，從實驗室到企業(yè)的過渡，初步完成了與市場的結(jié)合。
資料圖片：2010年4月21日，裝配“龍芯3A”的國產(chǎn)萬億次高性能計算機(jī)。（新華社）
從2014年下半年開始，龍芯得到了國內(nèi)最大的私募基金的資金投入。
沒了資金后顧之憂，龍芯自主磨合軟硬件，取得了一些成績：
某大型數(shù)據(jù)庫，處理相同的數(shù)據(jù)，原來用惠普的X86服務(wù)器，需要50分鐘，而龍芯通過垂直磨合優(yōu)化只需要80秒；
某雷達(dá)顯控應(yīng)用，海量目標(biāo)場景下，X86商業(yè)CPU只能達(dá)到每秒10幀的速率，而使用龍芯CPU，經(jīng)過應(yīng)用開發(fā)單位聯(lián)合龍芯公司的深度優(yōu)化達(dá)到了每秒20幀；
……
這些事例充分說明了發(fā)展自主可控的信息產(chǎn)業(yè)是值得的，對國家安全和保障重大應(yīng)用的成功意義重大。
龍芯之所以能在絕對性能并不強(qiáng)的情況下，應(yīng)用表現(xiàn)超過X86的CPU，主要就是整體優(yōu)化磨合的結(jié)果。而整體優(yōu)化磨合的成本是很高的，一般只有局部優(yōu)化磨合達(dá)不到性能要求時，才會考慮進(jìn)行整體的磨合。蘋果的一些軟件確實也通過類似的方法，獲取了比類似平臺更高的性能，這背后都是由蘋果用戶真金白銀推動的。
但龍芯并沒有這樣的資金優(yōu)勢，因此只能是一種過渡時期的方法。#p#分頁標(biāo)題#e#
在完成市場化轉(zhuǎn)型之后，龍芯迅速提出了自主CPU的發(fā)展道路。
2019年，龍芯開始打“組合拳”，并迎來了巔峰。
*性能方面
龍芯收縮戰(zhàn)線。一方面只做28nm和四核以節(jié)約資金，另一方面拼命提升單核性能。
從龍芯3A1000升級到3A3000，在主頻只增加50%的情況下單核通用處理能力提升了近四倍。而3A3000升級到3A4000，又在主頻只增加1/3的情況下，單核通用處理能力提升了一倍。龍芯的性能除了與主流芯片的主頻差距外，其他差距已經(jīng)不大了。
*資金方面
對于在3A3000面世之前，龍芯如何養(yǎng)活自己，龍芯選擇做行業(yè)CPU。無論是北斗上的抗輻照CPU還是鉆井用的CPU，甚至是顯示屏、信號燈、電子水表和智能門禁所使用的芯片，龍芯都有對應(yīng)的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品支撐了龍芯的盈利，并支持了更高端CPU產(chǎn)品的研發(fā)。
*生態(tài)方面
對于如何建立自主生態(tài)的問題，龍芯認(rèn)為想要建立自主生態(tài)，就必須有良好兼容性，這樣才能吸引應(yīng)用開發(fā)者為龍芯開發(fā)應(yīng)用。
在這個問題上，龍芯有幾位老師：
英特爾和AMD的經(jīng)驗告訴龍芯應(yīng)該統(tǒng)一系統(tǒng)架構(gòu)，避免一款CPU一種甚至幾種主板，最好一種主板可使用多種CPU；
谷歌和微軟的經(jīng)驗告訴龍芯，應(yīng)該有穩(wěn)定統(tǒng)一的應(yīng)用接口，最好為一個版本開發(fā)的應(yīng)用，在多數(shù)系統(tǒng)版本中都能用；
蘋果的經(jīng)驗告訴龍芯，圖形系統(tǒng)要以用戶體驗為核心進(jìn)行梳理和優(yōu)化。英特爾、AMD、蘋果和英偉達(dá)告訴龍芯，必須要有好用的開發(fā)環(huán)境，要盡可能地減少遷移的成本和避免手動優(yōu)化。
龍芯為促進(jìn)生態(tài)發(fā)展采取的發(fā)展路線。
掌握核心 后發(fā)強(qiáng)勁
經(jīng)過漫長的摸索和試錯，2015年，龍芯繼續(xù)保持50%以上的銷售增長率，銷售收入突破億元大關(guān)，并實現(xiàn)盈利，實現(xiàn)了歷史性的跨越。
2019年度再次實現(xiàn)高速增長，龍芯的合作伙伴已經(jīng)增至近千家，其在政企、安全、金融、能源、交通、教育等各個應(yīng)用場景中都有了諸多廣泛的應(yīng)用，凈利潤首次突破億元。
2020年伊始，龍芯宣布要成立3A5000、3C5000、7A2000、2K2000、GPU、PCIE等六支突擊隊，作為全年的重點(diǎn)工作。
3A5000預(yù)備在主頻只增加1/4的情況下，單核通用處理能力在3A4000的基礎(chǔ)上提升50%。
從龍芯3A3000開始，龍芯的性能就超過了百元上下的Atom系列了，龍芯3A的價格一直穩(wěn)定在同時代的酷睿i5附近，如果性能超過奔騰接近i3的水平，那么加上扶持自主CPU的考慮，我們認(rèn)為龍芯此時就具備可討論的市場性價比了。
3A5000讓龍芯有望逐步達(dá)到這一期待。
3C5000是給中高端服務(wù)器預(yù)備的芯片，有十六核心?？紤]到龍芯現(xiàn)在的單核性能比較優(yōu)秀，這個產(chǎn)品在自主可控市場的競爭力非常強(qiáng)。
#p#分頁標(biāo)題#e#2K2000是預(yù)備為平板制作的芯片，其本身單核性能較強(qiáng)而價格并不昂貴，很可能成為普及龍芯的重要載體。
其中最神秘的是GPU團(tuán)隊。國內(nèi)的自主桌面GPU芯片水平有待提高，很多GPU芯片還跑不滿PCI通道，和國外5-10年前的主流產(chǎn)業(yè)依然有數(shù)量級的差異。龍芯的加入會不會改變戰(zhàn)局，尚未可知。
除此之外，龍芯的生態(tài)建設(shè)在2020年傳來了更多的好消息：
例如微軟推出的軟件開發(fā)框架。NET Core成功地向龍芯進(jìn)行了移植。要知道這一框架雖然是開源的，但是并沒有龍芯指令集（LoongArch）的版本，因此移植起來并不簡單。這一框架的成功移植，將有望降低軟件從Windows遷移到龍芯平臺的成本。
與此同時，通過努力攻關(guān)，一些應(yīng)用在虛擬機(jī)上的效率從88%提升到了98%以上，幾乎和原生應(yīng)用相當(dāng)。當(dāng)然某些特定應(yīng)用的效率代表不了其他應(yīng)用，但這一改進(jìn)至少說明某些無法移植的應(yīng)用在龍芯虛擬機(jī)上的效率增加了，這對繁榮龍芯的生態(tài)絕對是有好處的。
龍芯成立18年來，用有限的人力和財力研發(fā)了自己的指令集，設(shè)計了6個微結(jié)構(gòu)，研發(fā)了自己的LCC編譯器，開發(fā)了自己的社區(qū)操作系統(tǒng)Ioongnix。推出了幾十款產(chǎn)品，涵蓋裝備芯片、宇航級芯片、服務(wù)器芯片、桌面芯片、嵌入式芯片以及這些芯片配套的軟件生態(tài)。構(gòu)建了一個涵蓋兩三百家企業(yè)、上萬名技術(shù)人員的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。而這一切都是一支只有小幾百人的研發(fā)團(tuán)隊完成的。
在2021年，龍芯還有一個商業(yè)上的好消息。根據(jù)證監(jiān)會在1月披露的消息，國產(chǎn)CPU廠商龍芯中科擬在科創(chuàng)板上市，已啟動上市輔導(dǎo)。
也許，我們很快就能看到具備市場競爭力的高頻龍芯，填補(bǔ)國內(nèi)空白。
基礎(chǔ)軟件 早期低水平重復(fù)
除了基礎(chǔ)硬件，以通用操作系統(tǒng)為代表的基礎(chǔ)軟件，中國信息產(chǎn)業(yè)起步很早，但長期處于低水平的重復(fù)階段。
中國人自主研發(fā)通用操作系統(tǒng)的歷史，可以追溯到聯(lián)想的Happy Linux（幸福之家操作系統(tǒng)），這是一個從Linux修改而來的、定位非常超前的操作系統(tǒng)。
聯(lián)想在2001年末推出了最后一個Happy Linux版本，但直到2010年時筆者還看到有人在用這個系統(tǒng)。同時，目前所有的自主通用操作系統(tǒng)，幾乎都使用Linux內(nèi)核。
Happy Linux的成功，在于聯(lián)想敏銳地察覺到電腦的主要使用人群由專業(yè)用戶向大眾轉(zhuǎn)變的潮流。在Happy Linux里，有圖形界面和豐富的可交互應(yīng)用，有詳盡的軟件說明。相對于同一時代的Win98和DOS，簡直像來自于另一個時代。
不過，Win XP誕生后，Happy Linux最大的比較優(yōu)勢消失了。一方面，公司決策者對保留一個在通用市場有競爭力的操作系統(tǒng)，沒有足夠的重視。另一方面，聯(lián)想的基因就是“貿(mào)工技”，對操作系統(tǒng)的潛力缺乏想象，Happy Linux也無可避免地走向了消亡。
[注：“貿(mào)工技”即是指先做生意，實現(xiàn)一定的原始積累，求得生存，然后開發(fā)新技術(shù)、新產(chǎn)品，并進(jìn)行銷售，找到新的利潤增長點(diǎn)。]
之后又涌現(xiàn)出了一大批中國的Linux發(fā)行版，從自主性上說，它們只是基于其他版本進(jìn)行了微量修補(bǔ)，比如加入農(nóng)歷功能。并且，由于缺乏更新維護(hù)的力量，能夠安裝的軟件少得多。
而Deepin Linux（深度操作系統(tǒng)）的開發(fā)改變了這種情況。
首先，Deepin Linux最主要的特色就是易用性。早期Deepin Linux的口號就是：“免除新手痛苦，節(jié)約老手時間”，更加符合中國用戶的使用習(xí)慣。
其次，Deepin Linux是少有的非常注重關(guān)鍵應(yīng)用的Linux發(fā)行版。目前國際上主流的Linux發(fā)行版的開發(fā)商基本上已經(jīng)不會自己下場開發(fā)應(yīng)用，這點(diǎn)和微軟對Windows的作用是一致的，也符合信息產(chǎn)業(yè)專業(yè)分工的要求。
#p#分頁標(biāo)題#e#但是，對于自主的發(fā)行版而言，市場號召力不強(qiáng)，如果不自己下場進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)，可能不會有第三方愿意為自主的操作系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用。親自下場開發(fā)應(yīng)用，也有助于發(fā)現(xiàn)自主操作系統(tǒng)軟件開發(fā)流程中的問題，為潛在的應(yīng)用開發(fā)者降低開發(fā)門檻。
Deepin Linux團(tuán)隊先后自行開發(fā)了深度播放器、深度看圖、深度截屏、深度軟件商店等應(yīng)用，又通過模擬器或者與其他軟件企業(yè)合作的方式解決了在國產(chǎn)系統(tǒng)中使用輸入法、聊天軟件、炒股軟件的問題。
深度操作系統(tǒng) 快車道發(fā)展
Deepin Linux并不是孤軍奮戰(zhàn)。
2019年11月，統(tǒng)信軟件成立。這是一家由深度、中興新支點(diǎn)、CEC、武漢誠邁等國內(nèi)長期從事操作系統(tǒng)的公司組成的新企業(yè)，目標(biāo)是“解決目前中國信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的問題，尤其是在基礎(chǔ)軟件領(lǐng)域受制于人的心腹之患，在未來信息技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展路徑上要形成中國的話語權(quán)和優(yōu)勢”。
稍微早些時候，國產(chǎn)操作系統(tǒng)的兩大品牌——天津麒麟和銀河麒麟也宣布合并，成立了麒麟軟件。
中國信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)操作系統(tǒng)的雙強(qiáng)格局就此奠定，將自主操作系統(tǒng)的重要性空前凸顯。
2020年，中國自主基礎(chǔ)軟件行業(yè)步入發(fā)展的快車道。
首先，這一市場繁榮了自主操作系統(tǒng)的應(yīng)用。今年有幾十種熱門國產(chǎn)應(yīng)用向統(tǒng)信UOS操作系統(tǒng)進(jìn)行了遷移。暫時沒有原生版本的，應(yīng)用軟件企業(yè)也盡量和統(tǒng)信一起想辦法，先讓用戶們用上虛擬機(jī)或者模擬出來的版本。
接著，應(yīng)用的繁榮又?jǐn)U大了自主操作系統(tǒng)的影響力。2019年，Deepin Linux獲得了開源中國評選出的年度最受歡迎的中國開源軟件。入圍的名單中不乏阿里、騰訊、華為開發(fā)的大型軟件，在這樣的情況下Deepin Linux獲得這一殊榮并不簡單。
2020年，平均每天至少都有一項國產(chǎn)應(yīng)用向龍芯和UOS的組合進(jìn)行遷移，其中平均每月都有一項重量級的應(yīng)用。這無疑是在美國制裁下中國IT產(chǎn)業(yè)在危機(jī)下迸發(fā)出來的巨大力量。
國產(chǎn)應(yīng)用能夠這么快地向自主CPU和自主操作系統(tǒng)進(jìn)行遷移，說明自主CPU的基礎(chǔ)開發(fā)做得好，C語言編譯器、各種開發(fā)環(huán)境兼容度很高，龍芯甚至連微軟的很多開發(fā)環(huán)境和軟件都向本平臺進(jìn)行遷移。
中國自主信息產(chǎn)業(yè)大有可為，而且不得不為。總而言之，中國自主信息產(chǎn)業(yè)之所以能在嚴(yán)峻的外部條件下，迎來蓬勃發(fā)展的歷史機(jī)遇，既有空前團(tuán)結(jié)、抱團(tuán)取暖的因素，又有相關(guān)廠商厚積薄發(fā)、久久為功的堅持。
另外，我們發(fā)展自主信息產(chǎn)業(yè)，必須充分結(jié)合應(yīng)用、結(jié)合市場，如此，中國自主信息產(chǎn)業(yè)才能在變化多端的環(huán)境下不斷前進(jìn)。
來源 ：瞭望智庫