中电14所打破中国雷达依赖进口DSP芯片的历史

日前，为期一周的第三届军民融合发展高技术装备成果展览暨论坛活动正在北京举行，来自全国354家企业的422项技术成果参展，一大批国之重器、强军利器、创新锐器集中亮相，众多前瞻性、颠覆性、创新性成果均为首次公开展示，大部分是我国近年来在信息技术领域军民融合发展的具有自主知识产权的核心关键技术。

　　中国电科14所也携带众多技术成果参加了这次展会。在展会上，由中电14所联合清华大学、龙芯中科等单位研发的华睿DSP虽然并不起眼，但这款小小的芯片，却结束了中国国产雷达长期依赖进口DSP的历史。


　　雷达依赖进口DSP风险大

　　中国国产DSP在商业领域目前国内依旧是空白，市场份额基本被美国德州仪器等厂商垄断。在雷达、电子对抗等领域的电子装备中，长期以来一直采用国外的DSP 芯片，一些装备在过去一度使用飞思卡尔公司的MPC8640D等DSP芯片。国产雷达使用进口DSP显然是存在一些问题的。

　　由于政治方面的因素，外国政府禁止出口军品级DSP芯片，使中国的武器装备不得不使用低等级芯片代替高等级芯片使用，这样依赖就影响装备的性能。如果采取从商业芯片筛选的做法，又会因为商业芯片相对于军用芯片较短的生命周期和稳定性，加大了装备使用期内的维护保障困难。

　　而如果通过非正常途径获得国外性能优异的DSP也存在两个问题，一是无法保障供货渠道稳定，二是无法获得国外公司的技术支持，导致国产雷达装备发展更新不具备可持续性。毕竟国外设计公司不可能对中国军工企业提供“双归零”级别的技术支持。

　　另外，DSP也可能像CPU一样被预留后门。由于美国诸多科技公司都有配合美国情报部门收集情报的惯例，这些芯片巨头极有可能恶意植入后门。退一步说，即便不考虑恶意后门问题，也无法保障安全。因为在芯片的设计过程中，设计单位设计一些冗余模块，平时这些模块的功能在应用中用不上，主要用于性能分析和产品检测等方面，这些模块适当开发就可以作为后台监控。这也是为什么国内一部分学者认为：自主研发的芯片不一定安全，但买来的芯片一定不安全。

　　华睿1号与龙芯3号有很深的渊源


　　华睿1号在2009年列入国家“核高基”重大专项。2009 年8 月完成芯片的系统设计。2009 年12 月完成芯片的物理设计。2010 年1月进行芯片流片。2010 年6 月完成芯片的封装及成测。芯片的测试工作于2010 年12 月完成。

　　在2012年，华睿1号核高基课题验收会在北京举行，验收专家组对课题成果给予了高度评价和一致认可，成为“十一五”国家“核高基”高端芯片重大专项中首个通过验收的DSP项目。

　　华睿1号的成功，既有中国电子科技集团公司第十四研究所、北京国睿中数科技股份有限公司（该公司是14所子公司）、清华大学、龙芯中科几家单位的携手奋进和辛苦付出，也和华睿1号与龙芯3号有很深的渊源密不可分。

　　在2009年，北京国睿中数科技股份有限公司与北京龙芯中科技术服务中心有限公司签订无形资产使用许可协议。国睿中数和龙芯两家单位以共同享有华睿1号DSP芯片的知识产权的方式进行合作，共同研发这款DSP芯片。

　　在具体研发过程中，国睿中数和龙芯选择了基于龙芯3号通用处理器的架构，结合实际应用提取和增加了一些专用指令和运算单元的方式开发华睿1号DSP芯片。

　　之所以选择基于龙芯3号的基础进行改进开发，主要是因为中国电子科技集团公司第十四研究所试图以国内现有的技术条件和能力去实现自己期望的技术目标，具有试水性质，而结果则是证明自主研发之路完全可行，一些人鼓吹“自主研发芯片是不行的”完全是患上了软骨病。这也为之后选择自主研发华睿2号，而非选择技术引进铺平了道路。

　　在华睿2号的研制中，龙芯和中国电科十四所没能实现华睿1号研制中的倾力合作。原因在于龙芯的目标是做通用处理器，主要考虑面向各个市场的通用性。而华睿的主要用于雷达，选择了专用通用结合的道路，从华睿1号到华睿2号的发展历程来看，华睿系列DSP逐渐更为专用化。

　　专用和通用有啥区别呢？通用处理器好比是一把瑞士军刀，几乎什么都能干，但比起专用的工具来，性能就差一截了。这就使龙芯和中国电科十四所必然走向两个不同的目标。

　　不过，各走各的路并不意味着龙芯和中国电科十四所分道扬镳，龙芯的一批技术骨干就留在了中国电科十四所，继续为华睿系列DSP的研发呕心沥血，并在华睿2号的研制中发挥了重要作用。


　　值得一提的是，在北京人民大会堂北京厅举行的华睿1号DSP芯片发布会上，华睿方面表示：借今天这个良机，我代表华睿1号的研制团队，感谢“核高基”专家组的悉心指导和支持，感谢以胡伟武研究员为代表的中科院计算所设计团队的支持和帮助。谢谢！

　　十四所和华睿这种诚恳的态度，与国内某通信巨头明明使用别人的IP，而不是像14所这样合作开发，却在发布会上对IP的来源只字不提，还将其改头换面，使大众误认为这是该公司的技术成果的做法形成鲜明对比。

　　性能达到国际先进水平

　　华睿1号采用65nm CMOS工艺，工作主频为550MHz，处理能力32GFMACS，功耗为10W。就技术指标而言，华睿1号DSP 性能明显优于飞思卡尔公司的MPC8640D、ADI 公司的TS201 和美国德州仪器公司的C6701。根据南京电子技术研究所的研究显示：华睿1号总体性能优于国内外同类处理器，适用于对实时性要求较高的雷达信号处理和电子对抗等领域。

　　正是因为华睿1号优异的性能，这款DSP已经成功应用于十四所十多型雷达产品中，创造了国产多核DSP芯片产品应用的“三个之最”：雷达装备应用型号最多、单台套应用数量最多和总应用数量最多。

　　在华睿1号取得成功之后，中国电科十四所再接再厉，成功研制出华睿2号，华睿2号是在实现华睿1号基本功能的前提下，进一步改进了专用指令和向量运算单元，同时加入了可重构的运算核，更高效地面向专用领域的计算，在通用的基础上更偏向专通结合。目前，华睿2号还在调试中，据小道消息，多型新装备将采用华睿2号DSP。除了已经研发成功的华睿1号和华睿2号之外，14所正在研发华睿3号，让我们一起期待华睿2号大量应用和华睿3号研发成果的好消息。