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我在做开源芯片

2019-12-01
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来源:内容来自「CSDN」公众号,谢谢。



受访者 | 包云岗

采访者 | 伍杏玲

出品 | CSDN(ID:CSDNnews)


20多年前,“中国Linux第一人”宫敏博士用手提肩背的方式,将20盒磁带背回中国,磁带里装着80G容量的自由软件,正由于宫敏博士,组建起中国第一个自由软件库,引领中国开源软件的发展。


20多年后,有一个人带领团队研究开源芯片,想打破当前芯片领域封闭的现状,加快开源芯片生态的发展。他便是中科院计算所研究员包云岗。


在IT界,CPU是“心”,操作系统是“魂”。可一直以来,这两者的核心技术是掌握在国外技术人手里,从去年的中兴事件,到今年华为被ARM釜底抽“芯”的事件可看出:一旦国外不对我们开放关键技术,这无疑是扼住我们开发者和企业的咽喉。


因此,包云岗和团队不惜花费漫长的时间,欲尝试用开源思路改变中国芯片被“掐脖子”的局面,这是一个用代码照亮未来之路的故事:


程序人生,从科学报刊开始


早在包云岗的童年,父母便给他种下计算机兴趣的种子:


那时还是90年代,普通农民出身的父母每个月会为三年级的小包云岗订阅三四份科学读物,“现在家里还有二三十年前那种老报纸。”包云岗怀念道。


纵然包云岗家境普通,却早在他念初一便拥有人生的第一台电脑:


初一的包云岗先是从学校机房学习计算机,通过一段学习、拿过一些竞赛奖项后,他对计算机的兴趣愈来愈浓。


上初二时,他非常想要一台属于自己的计算机。但当时一台计算机要价1万多元,这对于90年代的普通家庭来说,是非常昂贵的“稀罕物”。


当时父母不清楚什么是计算机,亲自向当时教计算机课程的物理老师了解后,他们毅然花费1.1万“巨款”买下小镇子上第一台家用电脑。


“父母给我很大支持。”包云岗说道。


因为在90年代市面上非常流行游戏机,一台大概两三百块钱,小包云岗看到小伙伴玩也非常想拥有,但父母坚决不同意。一台电脑要上万块钱,他们居然没有犹豫买下了。


假如说开明的父母为包云岗种下计算机兴趣的种子,那么上文提到教计算机的物理老师姚小新便是包云岗走向计算机之路的引路人:


姚小新老师每周末去无锡上函授班学计算机,有趣的是,每回都会带上小包云岗,一大一小去上课。


上完课,两人一起去市里卖电脑零件的地方,淘一些光盘磁盘和软件回家。


回头看包云岗的成长之路,每一步都跟计算机有关系,在开明的父母和老师春风细雨地栽培下,包云岗内心里关于计算机梦想的种子慢慢长大,高考报考志愿,到后来读研读博,包云岗坚定地走上计算机科研之路。


毅然走上开源芯片科研之路


目前包云岗团队中有约100人研究开源芯片,欲打造开源芯片生态,为何他们不遗余力地做这件事呢?


包云岗表示,参照开源软件的发展历程,目前开源软件已经是一个非常庞大的体系,有人统计过这些软件的价值至少超过150亿美元。


它相当于一个巨大的人类共有知识库,当开发者开发一款App时,直接从这个知识库里拿到对自己有帮助的知识,并且开发者所需的90%技术已存在,开发者仅需在这个基础上,加上10%自己的业务,便很快完成一款App产品。


开源软件有两大价值,一是将互联网的创新门槛给降低,我们经常听到互联网+,其实是用互联网去帮助不同的领域,提高他们的效率,所以说现在3到5个人便可很快地完成一款App。


二是开源软件让我们有机会去消化、吸收,然后再去改造、创新。像一些大企业的系统是大量地运用了开源软件的组件来构建自己的系统。


反观目前芯片的每个环节都需要收费,即使是开放芯片设计的源码,后续的工具链是要收费的,即便是使用一个已有的模块,假如开发者想集成到芯片里,这个模块也需收费的。


所以说,开源芯片还处于一个起步阶段,远不能达到上述开源软件的状态。包云岗的目标是未来芯片也可以像开源软件那样,拥有自己开源的知识库,满足开发者90%的技术需求使用,然后专注于技术创新剩下的10%。


以后不仅有互联网+,还有开源芯片+。且芯片设计可以应用到不同的领域,比如智能窗帘或智能空调等都有芯片,未来有可能三五人的团队便能做面向特定场景的芯片,设计出芯片解决方案。


纵然愿景描绘得很美好,在开源芯片的道路上,包云岗也饱受质疑:很多人认为开源芯片太难,这条路走不通。


说到这,包云岗豁达地说:“总是要有人去走一走,你一直说走不通,自己先放弃掉这条路。


况且在包云岗背后,还有100人的团队一起研究开源芯片,每个人都在蓝图里面,像拼图一样,每个人分别专注与不同的技术研究。


开源芯片不等于RISC-V


谈到开源芯片很多人会想到RISC-V,包云岗表示,开源芯片不等于是RISC-V,其实RISC-V只是一个指令集,基于这个指令集可以做具体设计,这两者不一样。


它仅是开源芯片生态的一块拼图,整个开源芯片要把它生态构建起来,需要有四个要素:开源ISA/IP/SoC、开源EDA工具链、高效低成本的仿真验证、系统软件。



除了RISC-V,还需要开源硬件开发的语言以及开源EDA工具链,如Chisel、PyMTL等高级的语言可以提高芯片开发的效率,从设计到网表,从网表到GDS的版图,都可以找到开源工具。


而针对软件工具链,需要分三个方面来做:一是面向芯片,针对新扩展的指令或者新加的传感器来扩展,使用Linux、LLVM等软件;二是功能软件层,使用Apache、MySQL等;三是面向用户和程序员,需要提供更好统一的API。


技术壁垒:缺乏完整的开源芯片研发流程


尽管如此,目前开源芯片面临最大的问题是:没有完整能跑得通的开源流程。

因为当人们看不到一颗全是用开源技术做出来的芯片时,大家并不相信这件事。


包云岗表示在研发开源芯片的过程中,需要打通的环节太多了,每个环节有各种商业和技术的门槛,其中更多的是商业上的门槛,所以打造开源芯片生态在他看来,就是颠覆掉原来的商业模式,同时也要创造出新的商业模式,这样才能够让别人看到开源芯片的价值。


包云岗认为这种新的商业模式和互联网的相似:羊毛出在猪身上。


技术设计本身是开源的,但在其他方面可将价值放大。与20年前软件版权需收费不同的是,开源软件本身不挣钱,而是出售服务。


芯片设计以后也会如此,以前只是底层服务,未来可以提供软硬件的整体解决方案。且在多领域里,提供更加便利的服务。


2030“三步走”规划


开源芯片的蓝图很大,目前包云岗和团队分阶段来分解成短期、中期、长期目标,逐步去落地。


第一步:开源SoC,用3-5年为社区提供经过流片验证的高质量RISC-V开源核、开源SoC设计。如RISC-V处理器核IP、外围IP等。


第二步:用开源工具链构建开源SoC——用5-7年逐步构建一套基于开源EDA工具链、开源IP、开源工艺库的开源SoC芯片设计流程。


  • 将商业版工具、IP逐渐替换为开源版。

  • 实现本科生用全开源工具开发开源芯片,带着自己的芯片毕业。


第三步:用开源工具链自动化构建开源硬件——用10-15年开发更智能、更自动化的开源工具,提高设计验证效率。


芯片人才薪资低的窘境如何破解?


据《2019芯片相关人才数据观察报告》,芯片人才平均招聘薪酬10424元,芯片人才薪资整体上升空间不容乐观,也常有开发者用户反映芯片、半导体的薪资比不上互联网公司。


对此,包云岗反问道,互联网产业为什么如此繁荣?


因为它将技术门槛降低后,大家很容易地对接用户的需求和创新,并且资本门槛不高,资本会愿意投入,开发者很快做出成果,接着又挖掘用户的新需求,企业快速成长,成长过程中可能又有更多的资本愿意投入进来,这样形成一个良性循环的发展。


如此一来,互联网吸引优秀人才参加,薪酬待遇也相对较高。


而芯片领域目前技术和资本门槛较高,在尚未没做出芯片原型时,已需要几千万美元的投入。


所以我们要做开源芯片,将芯片设计的门槛降下来,降低几个数量级,未来只要几百万甚至几十万就能做,然后配合软件形成一个解决方案。


如果未来能做到上述情况的话,芯片领域将会变得比现在要繁荣的多。未来如果创业芯片的话,它也许变成App企业里的一部分。目前App企业招人只招前端后端就够,也许以后可能再多招一个做芯片的,一起形成高效的解决方案的。如果能做到这一点,市场对芯片人才的需求量就会非常大,薪酬也会上升。

 

“慢跑者”不慢


包云岗除了是中科院研究员外,还是博士生导师、先进计算机系统研究中心主任、中国开放指令生态(RISC-V)联盟秘书长、中国计算机学会(CCF)普及工作委员会主任、《中国计算机学会通讯》编委等多重身份,他是如何平衡这些工作的?


包云岗分享他的时间表:晚上1点多睡觉,早上六点多起来,周末照样加班是很正常的事。


他表示,在中国做科研需付出较多,并且工资跟工业界不能比,有时候学生毕业去企业工作,工资都会比老师高。


但令他欣慰的是,还有很多热爱科研的人愿意留在研究所。例如有一位研究人员,少年时期热爱计算机,后高考志愿被母亲偷偷改为医学,他只能硬着头皮学了四年医学,毕业后分配到县医院里骨科医生。一年后,他辞职自学计算机考研、读博、创业。


创业数载后,他内心仍是想做一些真正对我们业界产生重大影响改变的事,于是从公司回来研究所,一起做开源芯片。令人吃惊的是,一个40多岁的人每晚凌晨一两点仍在群里面讨论技术问题和交流研究进展。


包云岗给笔者看了眼微信群,凌晨一点,凌晨四点仍有人在谈技术问题。


“有一群人默默地在努力工作,也许社会上会有人嘲讽或者怎么样。


但大家心里是有梦想,觉得这样做是值得的,有时候我们也在给自己打气,觉得只要踏实真心地做,所有的付出都是有回报的,可能不是立刻给你回报,也许要几年以后。


我们都属于慢跑者,可能跑一天、两天、一星期是看不出来效果的,但是等你跑了半年后,便会觉得效果很明显。”包云岗说。


正是有了这些专注执着研究开源芯片的“慢跑者”,让笔者期待在不久的将来,我们也能构建起开源芯片生态,摆脱“卡脖子”的局面。


祝福包云岗。


*免责声明:本文由作者原创。文章内容系作者个人观点,半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点,不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持,如果有任何异议,欢迎联系半导体行业观察。


今天是《半导体行业观察》为您分享的第2145期内容,欢迎关注。

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