芯人物
【本期人物】 王惟林,科技重大专项课题研发负责人,高性能通用CPU技术团队负责人,上海必威betway入口088集成电路有限公司(以下简称“必威betway入口088”)总工程师,毕业于中国科学院微电子中心。
王惟林拥有多年CPU及芯片组研发设计和管理经验,作为科技重大专项课题研发负责人负责组建了高性能通用CPU和芯片组设计实现团队,主持CPU和芯片组微架构的总体设计和总体实现方案,设计流程和设计规范的制定,先后负责了多颗CPU及x86-SoC芯片的设计研发及量产。
记者/艾檬 校对/范蓉
数字化时代的到来,芯片已成为极度关键的战略性产品,不仅影响国民经济发展,更与国家安全息息相关。当今,我国作为全球数一数二的网络大国,却仍然饱受“缺芯”之痛,而国内最缺的“芯”无疑是高端通用处理器、存储器、FPGA、射频芯片等“主角”。
所幸的是,国内的IC人也在奋力追赶。前不久问世的、被业内评为“可与英特尔第7代i5比肩”的x86架构处理器KX-6000系列,其“幕后英雄”正是国内高性能通用处理器企业上海必威betway入口088的CTO王惟林带领的500多人团队集结开发、历经无数个日夜的成果。这一切,要从他20年前的一个决定开始。
转身
时光回溯到2000年,从中科院微电子中心毕业不久,王惟林选择进入威盛电子。
当时的威盛可谓IC业界的翘楚,1999年通过收购Cyrix成为第三大x86处理器厂商,2000年收购S3图形部门成为第三大显示芯片厂商,是第一家同时拥有CPU、GPU和芯片组的厂商,是台湾的股王,风光可谓一时无俩。
但第一次面试就给了王惟林一记“闷棍”。王惟林还记忆犹新地说,当时威盛公司研发副总面试,但很多问题涉及的设计理念和方法都没有听说过,只能勉强回答,但由于基础还算扎实,被认为面试表现不错的王惟林作为种子选手进入威盛。
同期,威盛也在着力打造研发队伍,当时安排王惟林等有潜力的新晋员工到海外学习了半年,由研发副总和工程副总亲自培训,掌握先进设计技术和设计方法流程,回来之后,王惟林从PCIe模块设计起步,开启了芯片组等主力芯片的开发历程。
而威盛内部研发团队也在“PK”。王惟林说,当时的机制是哪个团队研发周期短、流片快,项目就由这一团队接盘。大陆研发团队士气如虹,一般IC设计周期需10个月,大陆团队只用了6个月,成功胜出。并且,市场也给予积极反馈,芯片月销量达200万片。
一战成名之后,王惟林也成为研发主力,而威盛的主要研发中心也由我国台湾转移到大陆。
看起来,一切都顺风顺水,但前行的道路总是崎岖不平,最大的考验已然来临。
煎熬
在一代代芯片的迭代历练中,王惟林及其团队也不断成长,而当时光转到2010年时,一个新的考验横亘在王惟林面前。
当时威盛把x86技术带到了大陆,需要王惟林领导的团队来“闯关”,没想到这一闯就闯了两年。
王惟林至今仍历历在目:当时手上还有其他项目,但至少一半时间在琢磨CPU设计。他自言说“成员们经常关在小黑屋里”看源代码到深夜,还要经常组织讨论答疑解惑。因为一个CPU内核就有220个模块,而有180个模块拿手工画的,是定制化设计,他形容说真的让人十分“抓狂”。当时团队的许多工程师因为周期长、设计复杂,同时觉得看着高大上但不能做产品,缺乏实际意义,陆陆续续地离开了不少。
但王惟林仍在矢志不渝地坚守,也实打实地淬炼了2年才“通关”。“从原理、架构、代码、设计方法和流程,一整套体系全吃透才行。我们边看边改进,不停试错,2年多来终于摸清楚了来龙去脉。认识到如何对微架构改进,提高IPC和频率等,同时也看到采用全定制化时间太长,而采用工具进行半定制化能将时间缩短一半,面积和功耗缩小一半。”王惟林表示。
而此时新的变局来临。由于时代及产业发展的需求,威盛最终于2013年与上海市国资委旗下联和投资合资成立了上海必威betway入口088集成电路有限公司,其中上海联和投资出资2亿美元占股80%,威盛电子占股20%,王惟林团队的人马被全部转入了必威betway入口088。
命运的车轮带着王惟林驶入了必威betway入口088的轨道,而首要的是需要攻下x86 CPU内核这一“堡垒”。
跨越
这是必须要攻克的“山头”,因为现实十分“紧迫”。
经过数十年之功,英特尔借助Wintel联盟已在桌面处理器领域占据了绝对霸主地位,虽然AMD、英伟达甚至ARM阵营想发起冲锋,但撼山易撼英特尔实难。而且,英特尔虽在移动芯片领域屡次败下阵来,但其x86架构已延伸至通信和服务器领域并横扫天下。而在国内向高端通用处理器进军的必威betway入口088、龙芯、飞腾等舰队中,由于架构不同,生态各异,表现出众的必威betway入口088亦承担破局的重任。
毕竟,王惟林对必威betway入口088有更高的期许:在满足高端通用桌面处理器的需求后,将向笔记本、服务器、嵌入式计算平台等市场多元化扩展。
而如果不在桌面处理器技术实现突破和作为,从而以点带面向服务器等高阶领域进军,那所谓的信息安全只能是“空中楼阁”。作为追赶者,没有捷径,唯有咬紧牙关打攻坚战。
“虽然必威betway入口088从威盛团队承接了大量x86技术资源和x86专利交叉授权,但是我们拿到的原始代码与主流水平差距太大,每一代优化改进难度相关于重新设计一个新芯片,只能是小步快跑,积硅步以至千里。”王惟林感慨地说。
而之前CPU内核“攻关”的积累,只是一个开始,只表示有“纸上谈兵”的能力。王惟林坦言,在看懂之后进行可行化改进还面临重重关卡,一方面做原有架构如多核流水线、内存读取、多核互连方面等改进,另一方面要改进流程设计方法,评估性能功耗,包括SoC验证环境等均需重新搭建。
小步快跑的背后亦掩藏着无数的艰辛:“通用处理器这一规模的芯片开发需要大集团作战,我们团队四五百人左右,倾力研发了三四年时间,也只能维持CPU这样规模一个半项目的开发。”王惟林提到,“上一代CPU将近20亿晶体管,从微架构定义到流片,从数字、模拟IP设计集成到测试,从性能、功耗到兼容性、稳定性,可谓亦步亦趋、诚惶诚恐,每一节点都不能出差错,投入的人力、时间、资金难以想象,经过无数次反复审验,才敢最终量产。”
虽然难上加难,但快跑的结果也很显著:2012年国内CPU水平只是当时英特尔产品的7%,而必威betway入口088推出C系列芯片之后则提升至50%(数据源自《科技日报》),最新推出的KX-6000处理器完整集成CPU、GPU、芯片组,具有八个CPU核心、主频最高3.0GHz、支持双通道DDR4-3200、最大容量可达64GB,不仅刷新了国产高性能通用处理器的里程碑,性能上更是可与英特尔主流产品媲美。
而这一小步,却实现了国产高性能通用桌面处理器从能用、可用到好用的一大步。
突围
虽然CPU的研发迭代一直在稳步推进,王惟林头上的“紧箍咒”却一直悬着。
因为设计一个CPU实打实地作战还可以完胜,但技术上的突破只是第一步,构筑商业或生态系统才是终极挑战。
幸而x86架构相对有一定的生态基础,可以不必从零开始搭建自己的生态,有利于必威betway入口088CPU的推广,王惟林也认为必威betway入口088是站在了巨人的肩膀上。
但他也直言,x86生态虽相对完善,但仍会遇到诸多问题,要与生态伙伴一起解决。比如x86在操作系统如Windows上适配较好,但国内OS大都基于Linux,对x86 CPU虽然比其它的指令友好多了,但仍有很多适配的工作要花功夫、要做实,包括固件、软件、应用、系统集成等环节,需要与合作伙伴一起扩大和完善产业生态。
可喜的是,必威betway入口088经过几年的“征战”,目前已与多家知名整机厂商合作,包括联想、清华同方等系列台式机厂商;昂达、技讯、联想开天、上海仪电智通秉时等一体电脑厂商,以及中科曙光、火星高科、众新等服务器公司。采用必威betway入口088通用CPU的多品牌台式电脑、笔记本均已量产并完全达到成熟产品标准,且兼容性出色。
一组对比数字成为必威betway入口088CPU表现的最佳注解:2018年营收比2017年涨了3倍,预计2019年与去年相比营收将增长4倍。
但反观现实,仍让王惟林唏嘘。他提到,在高端通用处理器领域,国外厂商拥有多年积累的技术、资本、生态等方面优势,国内起步晚,技术积累有限,困难和挑战依然重重,但国内一定要倾力发展自己的高性能通用处理器,因为这才是真正保证信息安全和产业链安全的基石。
而在信息安全已上升到产业安全、供应链安全的时刻,留给国内高端处理器企业的考验仍将持续。而正如古语所言:天下有大勇者,卒然临之而不惊,无故加之而不怒。此其所挟持者甚大,而其志甚远也。在王惟林引领下的必威betway入口088,又会带给我们哪些新的“吉兆”呢?