中國科研專家圓桌會:為什麼我們造不出美國人那樣的晶片?
李紫宸
2018年4月18日晚，即中興通訊被美國宣布”禁售”之後的第二天，在位於北京市中關村科學院南路6號的中國科學院計算技術研究所(簡稱”中科院計算所”)，一場由中國計算機協會青年計算機科技論壇臨時組織的會議正在舉行。
中科院計算所不僅雲集了中國一批計算機前沿技術領域的科研專家，十六年前，這裡還誕生了中國自主研發的CPU品牌”龍芯”:2001年5月，在中科院計算所知識創新工程的支持下，龍芯課題組正式成立，第二年8月，首片龍芯1號晶片X1A50流片成功。
胡偉武坐在嘉賓席的中間。他的身份是中科院計算所的研究員、”龍芯”品牌所屬公司龍芯中科的總裁，同時也一直擔任著國家龍芯課題組的組長。在中國的自主晶片領域，龍芯是一個既典型又特殊的樣本。十幾年來，這個名字連同它的創始者胡偉武，既被外界寄予了格外的厚望，同時也始終伴隨著不同聲音的評價。
2017年10月底，出席黨的十九大的胡偉武在”黨代表通道”接受採訪時表示，龍芯性能已超過國外主流CPU低端系列產品，2020年會向世界中高端產品逼近。
但眼下中興正在遭遇的危機，似乎在一瞬間將中國的信息技術產業拉向了一個”至暗時刻”。4月18日晚，在中科院計算所的會議上，當一張羅列著2017年中國集成電路產業現狀的圖表出現在了大螢幕上時，會場的氛圍一度安靜了下來。
圖表中的數據看起來令人悲觀:在中國的計算機系統、通用電子系統、通信設備、內存設備、顯示及視頻系統五大系統中，涉及到的伺服器、個人電腦、工業應用、可編程邏輯設備、數位訊號處理設備、移動通信終端、核心網絡設備、半導體存儲器、高畫質電視、智能電視等產品領域，有超過一半以上的核心集成電路晶片國產率為”0″，即便是國產率最高的移動通信終端處理器晶片，這一數字也只不過是22%。
” 為什麼造不出美國人一樣的晶片?”–這是當晚會議反覆討論的議題。
同樣作為信息技術企業，會場中的龍芯和會場外處於輿論風暴中心的中興通訊，身份似乎並不是很類同。十八年前由中科院和北京市政府共同牽頭成立的龍芯中科，從一出生就帶著濃重的”國家基因”和使命，而作為中國第二大信息設備供應商，中興的崛起則源自三十多年前新中國的第一代企業家從航天691廠車間走向深圳的創業故事。
但所有人的目光依然聚焦到了現場的核心胡偉武的身上。
胡偉武的表情看起來很平靜。他說:”如果將’0’後面的小數點再精確幾位，國產晶片的占有率就不是’0’了。”與會者隨即忍俊不禁，會場發出一陣低沉的笑聲。
胡偉武想表達的是，中國在高端晶片上在落後於美國的同時，也已經有所突破。但他不得不承認，被當晚的諸多業內專家定性為”國與國之爭”的壟斷技術封鎖事件發生得早了一些:”如果晚上五年，情況會有所不同。”
胡偉武說:”從CPU角度來說，屆時我們在兩個方面會基本完成。第一個是通用CPU的性能層面。我們有一個判斷，國際主流的通用CPU大概是2010年到2012年左右達到了天花板，我們則會在2019年到2020年逼近天花板。另外一個層面是生態，再有三五年，至少對於行業應用，例如能源、交通、金融、電信、國家安全等一些領域，能夠大量地應用，在此基礎上，再往開放市場去打開。”
美國對中興的最嚴厲處罰，引發了西安電子科技大學苗啟廣教授一次相當早期的回憶。22年前，也即1996年7月，包括美國、日本、德國、法國、英國、加拿大、澳大利亞等在內的33個國家在奧地利維也納簽署了《瓦森納協定》(簡稱”瓦協”WassenaarArrangement，又稱”瓦森納安排機制”)。這份協定規定，成員國自行決定是否發放敏感產品和技術的出口許可證，並決定從1996年11月1日起實施新的控制清單和信息交換規則。這份安排機制包含兩份控制清單:一份是軍民兩用商品和技術清單，涵蓋了先進材料、材料處理、電子器件、計算機、電信與信息安全、傳感與雷射、導航與航空電子儀器、船舶與海事設備、推進系統等9大類;另一份則是軍品清單，涵蓋了各類武器彈藥、設備及作戰平台等共22類。彼時中國就在被禁運國家之列。
中科院計算所控制計算實驗室主任、研究員韓銀和說:”中興事件針對的是一個企業的出口限制，還不是對整個國家禁令。瓦協出現的時候，中國的反應反而不如現在這麼明顯，彼時中國幾乎沒有還手之力，而今天，我們在討論採取什麼辦法能夠對美國進行反制。”
在討論中，胡偉武反覆用到的一個詞是”假以時日”。過去，因政府給予的科研經費支持，以及在通用晶片領域的市場表現始終沒有達到理想的效果，龍芯以及胡偉武也受到了來自市場的質疑。
儘管龍芯在2016年第一次實現了盈利，但在通用晶片領域，龍芯和國際對手相比，遠遠談不上成功。胡偉武還在技術、市場、政策種種方面不斷地用力，以期龍芯有一天真正獲得認可。
中科院計算所研究員、博士生導師包雲崗認為，論及差距，實際上中國的半導體產業遺憾地錯過了一個黃金的年代，目前國際上的半導體行業巨頭幾乎都在上個世紀七八十年代起步，用漫長的時間和巨量的人才投入，換來了今天的技術積累。事實上，曆數全球，只有美國有結構完整的計算機產業，英國、韓國、德國、法國都只是各有所長，現在，除了美國之外，只有中國具備這樣的全產業的潛力。
但疑問還不止於此。和相對年輕的龍芯相比，中興、華為起步於上個世紀80年代中期，至今已逾30年。與此同時，論規模實力，中興、華為這樣的企業，均已於數年前就進入了全球領先者的行列，為何在高端晶片領域的建樹依然乏善可陳?
示意圖
王加瑩曾經在中興通訊擔任光傳輸產品規劃總工、標準總監，在中興工作超過16年。在他看來，半導體產業的產業鏈長，研發投入巨大，研發周期長，試錯成本高，需要技術的積累，而企業永遠追求盈利，在這個方面，企業一定有其極為現實的考量。
二
所有有志於晶片業務的中國廠商都希望建立自己的生態體系。
胡偉武認為，中國的自主晶片遲早要走向自己的自由王國，儘管眼下的差距還是很大。在外界眼中，龍芯過去一直對標的是全球第一的晶片廠商Intel，而在龍芯追趕Intel的三代產品計劃中，也有著明確的時間計劃。
過去多年，胡偉武一直形象地比喻說，龍芯的第一代產品剛離開地板，第二代產品已在半空，第三代產品將會接近國際主流的”天花板”。第一代”地板上”的CPU，實現的時間是2013-2014，通用處理能力相對較低，滿足一些特定的需求，現在這個階段已經完成。第二代”空中”的CPU，實現的時間是2016-2017年，這個階段的任務是做一款能真正有人買單的CPU，這些晶片的性能算不上頂尖，但可以在更加廣泛的領域使用。現在，這個階段也已經實現。最後一步”天花板上”的CPU，實現時間是在2020年之前。根據龍芯此前的介紹:這一階段的CPU要追上AMD全系列的水平，如果能實現，距離英特爾頂尖的至強(Xeon)晶片差距不會很大。
2017年4月推出的3A3000，就是胡偉武口中的”在半空中的CPU”。說它在半空中，主要是指技術水平，沒有達到頂尖，但也已經很強。
在2017年10月底，胡偉武對媒體表示，十八大以來，龍芯邁出了關鍵一步，從科學院的”象牙塔”走向市場，包括國家戰略安全市場及開放的市場。現在龍芯已應用於包括北斗衛星在內的十幾種國家重器，以及黨政辦公等信息系統，還走向國外，實現從基本可用到可用的跨越。
但對於通用CPU而言，開放市場的難度遠大於行業的應用。一直以來，在PC市場，開放市場被Wintel(Intel+Windows)的體系把持，手機市場則有AA體系(ARM+Android)。胡偉武援引工信部此前的說法，在開放市場中，如果達到5%的份額之後，將能夠形成自己的生態。
根據胡偉武的介紹，現在可以看到，一些比較小的自主生態正在形成。以龍芯為例，胡偉武介紹說，在龍芯的下游，基於龍芯CPU做研發的各種軟體人員，已經有好幾萬人，這幾年的體會尤其會明顯一些，軟體廠商開始主動找上門來。
” 有些東西是不能強求的，只能通過市場來推動。這一塊兒最需要的就是時間。有可能是五年，也有可能是三年。”
在胡偉武的設想中，除了通用CPU的生態，製造業也需要另一個生態，不同的製造行業可以基於這一共同的平台獲得應用，否則同樣會面臨供應鏈的危險。過去，有一些行業在這方面推動得快，就是因為吃過這方面的虧。他向經濟觀察報表示，運用於製造業的這種平台是存在的，並且這方面在實踐中已經取得了一定的進展。
三
在並行科技總經理陳健的記憶中，”禁售”晶片不是第一次發生。
2015年4月9日，美國商務部發出一份公告，決定向中國四家單位禁售晶片，這四家單位包括國家超算廣州中心、長沙中心、天津中心以及國防科技大學。陳健向經濟觀察報介紹，彼時的起因是中國超級計算機在國際上四次拿了第一。但”禁售”之後的三年中，中國又拿了六次世界第一。2016年，由國家並行計算機工程技術研究中心研製、安裝在國家超級計算無錫中心的超級計算機”神威·太湖之光”問世。從問世到2017年11月，”神威·太湖之光”以每秒9.3億億次的浮點運算速度第四次奪冠。
陳健介紹，當時前三年的六次”世界第一”，用的都是美國的晶片，但到了”神威·太湖之光”，做到了搭載了全國產的晶片。陳健分析，這除了神威·太湖之光本身經歷了很長的研發階段之外，”禁售”似乎也成為一劑催化劑，在某種程度上加速了中國自主晶片的發展。
但到了通用晶片，這樣的催化劑很可能會遭遇失靈。原因在於，對於專用晶片，藉由足夠的人力能夠在技術上取得突圍，並實現終端的快速應用。但是對於通用晶片來說，難度明顯增大，這是因為通用晶片的應用系統更加複雜，在市場已經被優勢企業壟斷的情況下，後發的劣勢會更加明顯。
中國計算機學會秘書長杜子德向經濟觀察報表示，基於晶片研發的巨大投入，以及產業鏈冗長的特點，單個企業做研發投入很難投得起。與此同時，通用晶片如果在市場上不能獲得認可，做出來也沒有用，拿過去”兩彈一星”這樣集中力量辦大事的例證過來，以及不具有意義了。
胡偉武也十分清楚這樣的後發劣勢，產業化對於做CPU來說，重要性不亞於技術本身。他認為，困擾中國高端晶片產業做強的原因，正是產業化遲遲未能實現，要想成為對標Intel的偉大企業，必須進攻企業終端市場，進而開發個人市場，沒有市場，就意味著技術疊代的機會都沒有。
陳健建議，支持國產化，實際上是要的是全生態鏈的一個支持。即便是太湖之光，性能已經做到很好，但現在依然面臨生態環境的缺失。對於通用晶片更是如此，政策支持所要考慮的因素不僅僅是晶片本身，還有與晶片密切相關的軟體企業、應用行業等。只有解決生態問題，才能真正解決掉目前中國缺芯的這個問題。
苗啟廣認為，總體而言，中國對於半導體產業的支持很有力度，但現在更應該思考的是究竟怎樣才能科學地支持這一產業的發展。半導體產業鏈條長，如果全產業鏈的支持，會帶來很大的財務負擔，與此同時未必收到理想的效果。一方面爭取核心突破，另一方面爭取與競爭國的錯位發展，這樣在貿易戰發生之時，有展開談判的籌碼。
中國工程院院士、中國計算機協會名譽理事長李國傑提醒，對半導體產業的支持要在方向上有所堅持，防止政策上的反覆和搖擺，這樣的情況在過去並不是沒有發生過。李國傑同時強調了核心技術的試用，產品是用出來的，可以考慮優先採購這樣的辦法。
基於晶片這樣一種複雜的產品試錯機會寶貴，國外的晶片巨頭已經走在了前面，中國的晶片廠商疊代的機會很少，胡偉武希望，在加大自主研發力度的同時，政策能夠考慮幫助中國的晶片企業獲得更多的疊代的機會。
他說，對於晶片產業來說，國外廠商早已站在了二樓，中國企業需要爬上去，才能與之平等地對話。沒有樓梯，可以考慮給一根繩子。