圖為“魂芯二號A”樣品展示。(資料圖片)
“魂芯二號A”意味著什麼？
——“中國芯”每秒運算千億次，採用全自主體系架構，普適性更好，目前已具備量產能力，充分驗證了國產處理器的可用性和可靠性
4月23日，中國電科38所在福州舉行的首屆數字中國建設峰會上，隆重發布了實際運算性能市場同類產品最強的數字信號處理器——“魂芯二號A”。該芯片由38所完全自主設計，每秒能完成千億次浮點操作運算，單核性能超過當前國際市場上同類芯片核性能的2.5倍。 “中興事件”發生後，這一“中國芯”的推出，更是受到社會各界的廣泛關注。
“中國人可以做出自己的芯片，‘魂芯一號’‘魂芯二號A’的陸續推出，充分驗證了國產處理器的可用性和可靠性。 ”洪一表示。2012年，中國電科38所推出我國自主研發的首款實用型高性能浮點通用DSP(數字信號處理器)芯片——“魂芯一號”。 “魂芯一號”每秒能完成300億次浮點運算或80億次浮點乘法累加運算，可謂真正的中國“芯”、民族“魂”，其成功應用打破了國外高性能芯片在中國的壟斷地位。
就性能而言，“魂芯一號”的性能高於同期市場同類DSP芯片3倍至4倍，併成功應用在我國空警-500預警機雷達等多個國防科技裝備上，讓空警-500實現了“小平臺、大預警、高性能、新一代”的戰略目標，成為我國首款廣泛應用於國防科技裝備的高端自主數字信號處理器。“與‘魂芯一號’相比，‘魂芯二號A’的性能和普適性更好，目前已具備量產能力。
”洪一透露，“魂芯一號”是我國首款從指令集、體系結構、開發環境均自主設計的DSP芯片，“魂芯二號A”同樣採用全自主體系架構，外觀只比一元硬幣稍大一點，但其運算性能是“魂芯一號”的4.8倍，而且接口更多更好用，具有相對良好的應用環境和調試手段。比如，“魂芯一號”當時採用的是單核處理器、68個運算部件、600多條指令、24Mb存儲容量，而“魂芯二號A”在這些方面已經全面升級，單核變成了雙核，運算部件擴展到84個，指令增加到1400多條，存儲容量擴大到48Mb。
“魂芯二號A”到底好在哪？
——擁有當前國際市場上性能最好的DSP核，可靠性、綜合使用成本等全面超越進口同類產品，未來可覆蓋C波段、X波段等更高頻段美國德州儀器公司生產的TMS320C6678芯片，是目前國際市場上通用的DSP產品。與國際市場同類產品相比，“魂芯二號A”同樣表現出色，並且實現性能的全面超越。
洪一介紹，“魂芯二號A”通過軟件單核實現1024浮點FFT (快速傅里葉變換)運算僅需1.6微秒，運算效能比德州儀器公司這一產品高3倍，實際性能為其1.7倍，器件數據吞吐率達每秒240Gb。在實際運算性能與德州儀器公司產品相當的情況下，功耗下降三分之一，在可靠性、綜合使用成本等方面全面優於進口同類產品。“國外產品一般需要通過可編程邏輯陣列器件，來連接模擬數字、數字模擬信號變換器，‘魂芯二號A’可與高速模擬數字、數字模擬信號變換器直接互聯，具備相關時序接口，可以實現P波段射頻直採軟件無線電處理形態。 ”洪一說，“魂芯二號A”明顯更好用，未來可以覆蓋C波段、X波段等更高的頻段。
目前，“魂芯二號A”擁有當前國際市場上性能最好的DSP核，實現了市場上同類產品性能指標的超越，榮獲國家技術發明專利、軟件著作權等科技成果30餘項。 “‘魂芯二號A’不僅支持多種協議，而且支持片上網絡調試、遠程調試，為系統維護開發提供便捷和快速實現手段。”洪一表示，這一芯片在數據吞吐、靈活性、易用性等方面獲得了良好的平衡。
成功並非一蹴而就。從研發“魂芯一號”到推出“魂芯二號A”，中國電科38所的科學家們用了整整12年。 “這兩種芯片的研發均歷時6年，匯聚了眾多科研人員的心血和汗水。”洪一坦言，芯片的成功推出得益於集團良好的容錯環境和豐厚的技術積累。早在1986年，中國電科38所就推出我國首款客戶定製集成電路，目前在集成電路領域，他們已耕耘了30餘年。
“魂芯二號A”有哪些應用前景？
——將廣泛運用於雷達、電子對抗、通信、圖像處理、醫療電子、工業機器人等高密集計算領域，為我國建立自主體系高端DSP產品譜系奠定堅實基礎高性能芯片被譽為“工業糧草”，代表了一個國家信息技術水平。一直以來，我國在高性能DSP芯片方面始終依賴進口，國內的廠商只能進口芯片生產整機，產業結構在中低端徘徊，尤其在國防安全、公共安全、重大經濟安全等領域，“缺芯少魂”成為威脅我國國防安全和經濟發展的“心病”。
“魂芯二號A”的推出，表明中國電科38所正在努力破解這種困境。作為通用DSP處理器，“魂芯二號A”將廣泛運用於雷達、電子對抗、通信、圖像處理、醫療電子、工業機器人等高密集計算領域。目前，正在多種重大裝備以及圖像處理領域中推廣使用。洪一介紹，“魂芯二號A”的推出，使得軟件無線電從理想走向現實，芯片功能逐漸取決於軟件算法的更新成為可能，為我國建立自主體系高端DSP產品譜系奠定堅實基礎。
根據摩爾定律，芯片每兩年更新一代。每隔兩年，芯片的性能提升一倍，價格、功耗減少一半。“我們產品迭代會越來越快，但做到金字塔頂端時，靠一己之力很難突破，必須凝心聚力方能啃下‘硬骨頭’。 ”洪一說，他們的夢想是打造自主處理架構的軟件無線電處理平臺，實現裝備硬件統一，功能取決於硬件上運行的算法軟件，即硬件和軟件升級相互獨立，不斷完善自主DSP的生態環境，為軍民電子信息裝備的發展提供持續的基礎支撐。
“國外的封鎖，的確給中國敲響了警鐘。但對我們而言，首先要不斷優化算法，提升產品性能，讓產品本身更具競爭力和生命力，只有這樣客戶才會選擇你。 ”洪一表示。
核心技術要握在自己手裡
創新是引領發展的第一動力。在當前激烈的世界競爭中，核心技術花錢買不來，核心技術受制於人是最大的隱患。 “中興事件”的發生，讓“缺芯少魂”的問題，再次嚴峻地擺在人們面前，也再次提醒我們，解決痛點必須靠自主創新。中國電科38所最近發佈完全自主研發的“魂芯二號A”高性能芯片，外觀雖然只比一元硬幣大一點，但運算能力達到每秒千億次浮點運算。這是我國科學家通過自主創新掌握核心科技的生動實踐，既提振了中國人自主創新的信心，也充分證明只有把核心技術掌握在自己手中，才能真正掌握競爭和發展的主動權。暫時落後不等於永遠落後。面對技術壁壘，不能盲目悲觀，也不必走極端之路。中國實現高質量發展，既要堅定不移地堅持改革開放，又要用好國際國內兩種科技資源，激發國人理性自強的心態與能力，通過自力更生掌握核心科技。
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