清华大学国产CPU有望三年内进入手机中

2004年2月18日?由清华大学自主研发的32位微处理器THUMP芯片终于领到了由国家教育部颁发的“身份证”：典型工作频率400MHz，功耗1.17mW／MHz，芯片颗粒40片，最高工作频率可达500MHz，是目前国内工作频率最高的微处理器。

 
　　“这标志着我国在自主研发CPU芯片领域迈开了实质性的一大步。”教育部对THUMP的诞生给予了较高评价。

　　领跑自主知识产权运动

　　清华大学对自主研发CPU芯片准备已久。2000年国务院18号文件?即《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》?出台后，清华大学便决定研制一种具有自主知识产权的32位嵌入式微处理器芯片，由副校长龚克亲自带队。经过多名专家院士的讨论到报请校方批准，2002年7月1日，该研究项目正式启动。

　　2003年7月，研究组送出TSMC流片，同年9月返回测试成功，实际的研发过程不到一年半时间，比预期的两年缩短了半年。据清华信息研究院科研人员介绍，在Intel、AMD等大公司相关人员到清华信息研究院参观时，他们最大的反应莫过于惊奇。“如此短的时间、如此少的经费研制出这样指标的CPU芯片，在他们看来简直是不可思议的。”但研究组不愿透露此次THUMP研发所花费的具体金额。

　　在微处理器问世三十年的今天，要推动一个全新的指令集架构是一个耗资百亿元，费时数年而结果难测的冒险。显然，这不符合飞速发展的中国经济对片上系统嵌入微处理器的要求。曾经辉煌的数字设备公司Alpha架构的烟消云散很清楚地证明了这一点。因此，拟定研发兼容性CPU是“中国芯”赶超国际先进水平的极佳路径。而THUMP芯片正是基于经济效益和技术效益的考虑，实现了与MIPS(目前唯一面向通用处理器和嵌入式处理器的体系结构)兼容。

　　据了解，伴随THUMP芯片的问世，一套完整的CPU设计验证开发平台和系统应用调试平台也已建立起来。清华大学有关研究人员称，清华有望在推广该平台的同时，还将进行其他更多CPU芯片项目的研发。

　　此次32位嵌入式微处理器的自主研发，是否意味着我国计算机相关产业自主知识产权的形成胜利在望？业界对此讨论颇为热烈。

　　清华大学微处理器与系统芯片技术研究中心主任、此次CPU科研小组负责人汪东升教授介绍，THUMP芯片拥有全部自主知识产权，到目前为止，已有6项专利在接受审核。作为一个开端，THUMP芯片的自主研发当之无愧成为我国计算机相关产业自主知识产权运动的“领跑者”。

　　3-5年手机用上“中国芯”

　　对THUMP芯片的市场前景和经济效益，汪东升信心十足，“这是毋庸置疑的”！他称，目前THUMP芯片已经通过个别企业和技术部门的应用检验，满意度较高。他还透露，清华近期和国内多家生产设备厂家、销售单位及配套单位都有一定的接触，双方将致力于建立产业化联盟。

　　据汪东升介绍，THUMP芯片可以应用在数码相机、DVD、HDTV?高清晰度电视?等数字消费类产品，打印机、扫描仪等办公自动化产品，以及掌上电脑、个人数字助理、可视电话、3G手机等移动设备产品上。清华已经研制出了一种网络流量分配器和网络计算机，将在今年3、4月正式对外宣传发布。

　　显然，国内最高频率的微处理器研制成功，对于科研小组来说只是一个阶段性的胜利。汪东升介绍说，科研小组将对THUMP芯片进行更加详细的性能分析和测试以及可靠性设计。然后进一步完成针对THUMP微处理器的应用开发，提供一批有关网络流量分配器、网关等应用样机，供应用单位试用，为THUMP的推广应用作好技术准备。

　　另外，THUMP微处理器芯片的兼容性和低功耗优势，使它在嵌入式应用系统方面大有用武之地。Intel加Windows架构长期垄断着通用微处理器市场，但由于嵌入式CPU面向的是一定领域的应用，垄断局面很难形成。有关专家称，目前制造、仪器仪表、军工等领域具有广阔的嵌入式数字化产品市场，以此作为切入点，能够更有效地抢占市场。

　　“我们将完善THUMP微处理器芯片对Linux和其它国产嵌入式操作系统、Windows CE等操作系统的支持，在国防应用、工业控制、终端和外设产品等领域大面积地推广应用。”汪称，“在进一步开发性能更高的嵌入式微处理器芯片或通用微处理器芯片等领域，我们已经着手展开了科研工作。”

　　汪东升还表示，目前我国在CPU研发上基本形成了一种群体突破的局势，预计在今后3-5年里，我国嵌入式CPU市场将会占据很大份额，国产CPU将会越来越多地取代国外品牌，应用在手机、数字电视、电冰箱、洗衣机等产品中。以手机为例，其芯片供应商主要由德州仪器、飞利浦、摩托罗拉等少数国外厂家垄断。

　　10-15年计划

　　在汪东升看来，清华自主研发32位嵌入式微处理器的初衷其实是培养人才，积蓄力量，以备将来厚积薄发。

　　艰苦而复杂的科研工作给科研人员提供了一个锻炼和提高的机会。汪东升称：“让我们自主研制CPU是以前根本不敢想的事，但是经过这次研发，我觉得以后什么都敢去做了。”他表示，随着我国CPU研究领域的不断深入，大量的高端信息人才也会不断积累更多技术知识和经验，使其整体素质得以飞跃。

　　汪东升认为，大批集成电路设计人才的短缺是我国CPU研制发展的瓶颈。“这正是我们为何把培养人才作为此次研发THUMP芯片的首要目的所在。”汪还告诉记者，我国信息人才流失现象十分严重，如清华、北大等院校培养出来的优秀人才都陆续被Intel等国外先进企业挖出去，造成国内信息企业高端人才的大缺口。

　　“Intel、AMD等在设计、软件、经验积累上业已成熟，在这些技术领域，我们存在差距是不容否认的。”汪东升冷静分析这次研发的不足。他坦言，由于刚开始担心较大，顾虑较多，所以研发过程总的来说是比较保守的，理所当然会在一定程度上制约科研成果的水平。

　　此外，任何CPU研制起步都不可逾越的过程：不能找到一个应用切入点。当然，随着我国微处理器研制的不断发展，这是可以逐渐克服的，因为用户也要有一个适应过程。

　　对于目前我国微处理器研制所处的水平，汪东升的评价是：设计上尚有国际水平，技术基础还较好。“Intel、AMD等在设计、软件、经验积累上业已成熟，在这些技术领域，我们存在差距是不容否认的。”他估计，“从总体水平看，我们与国际最高水平的差距大约在10年左右。”

　　对于国内整个微处理器研制的发展，汪东升有着自己的想法。他认为人才的培养是当务之急；其次，国家要加大投入，保证充足的科研资金。汪东升还指出，目前我国各CPU研发机构在国内市场上属于一种竞争关系，他希望各CPU研发机构变竞争为联合，大家优势互补，成立一支全国性的研发队伍，避免造成资金和人才的浪费。如何加强各产业与研发单位的联盟，形成产业链结构，也是他考虑最多的问题。