华夏芯获选2020年度“五大中国创新IC设计公司”(组图)

“当今世界8位复杂指令集cpu设计，一些重要科学问题和关键核心技术已经出现革命性突破的迹象。” “科技界要齐心协力，树立强大的创新自信，敢于质疑现有理论，勇于探索新方向……”

今年，我国芯片进口额达到2313亿美元，具有自主知识产权的芯片“缺芯”之痛正在逼近。一年前，全球异构系统架构（HSA）联盟成立。次年，一家名为华夏芯（北京）通用处理器技术有限公司（以下简称华夏芯）的中国公司成为该组织的成员之一。

2020年，世界正在发生百年未有之大变局。逆全球化浪潮席卷全球，COVID-19疫情震动全球。一方面，中国已成为全球最大的芯片市场，但芯片自给率仅为12%左右；另一方面，人工智能、5G、大数据等应用场景越来越丰富，对芯片算力提出了更高的要求。这一切都预示着芯片领域正在酝酿一场“革命性的突破”，而这一突破的实现，迫切需要能够质疑“传统”和“巨头”的创新者。

如今，华夏芯在异构计算领域深耕六年，申报全球专利100余项，构建了自己的知识产权体系，填补了国内异构处理器领域的空白。树”的问题。

华夏芯片入选2020年“中国IC设计创新五公司”

据此，《环球》杂志记者专访了华夏芯（北京）通用处理器有限公司董事长李克一。

一问：华夏芯是一家什么样的公司？

李克仪：在介绍华夏核心之前，我想简单介绍一下发展背景。在华夏之前，中国的高端处理器芯片企业要么基于海外公司现有架构进行研发，要么通过获得知识产权（IP）授权来设计芯片。而华夏芯选择了自主创新的道路，已经拥有完全自主知识产权的中央处理器（CPU）、数字信号处理器（DSP）、通用图形处理器（GPGPU）和神经网络处理器（NPU）IP权利。国内最早从事异构计算研究的芯片公司之一，是创新的异构处理器IP提供商和芯片解决方案提供商。

此外，华夏芯片在北京注册成立。公司员工来自全球8个不同国家，客户和合作伙伴遍及国内外多个国家。它是一家国际芯片公司。

第二个问题：华夏芯为什么选择自研指令集？

李科毅：指令集是异构处理器原始创新的基础。华夏芯的核心技术之一是其独创的“统一指令集架构”，称为“Unity”。

目前全球通用指令集有十几套，除华夏核心的Unity指令集和美国的Risc-V指令集外，均接近或超过30年历史包袱沉重，创新空间有限。几年前，我参加了一个高级研讨会。会上，中国最大的芯片设计公司提出，希望国家有关部门与ARM协商，允许ARM增加指令。这在一定程度上反映了国内企业在全球授权量最大的指令集上创新和改进的难度。

近日，不少人强烈要求中国商务部否决英伟达收购ARM。毕竟，中国本土芯片企业大多依赖ARM的IP授权。任何改变ARM独立的举动都可能给中国集成电路产业带来灾难。性风险。在我看来，与其把命运交给别人掌控，还不如自己动手，从自研指令集入手，构建完全属于自己的生态，走出自己的开发模式。

这里还需要指出一个误区。人们常说，设计一个通用指令集并不难，而是如何构建一个生态。这句话更准确的表达是，模仿现有通用指令集的设计并不难，但设计出一个全新的多功能通用指令集，能够构建强大的商业生态系统。当然，构建生态系统更难。

四年后，ARM再次从软银集团“转移”到英伟达

三问：华夏芯自研指令集的创新点在哪里？

李科毅：基于对异构计算发展趋势的预测，华夏芯在公司成立之初就提出了用统一的指令集和工具链来支持异构计算的想法。目前，ARM等传统处理器IP设计公司使用不同的指令集来设计CPU、GPU、DSP等不同的计算单元。华夏酷睿采用新一代统一处理器架构设计理念和全新指令集，支持异构计算。虽然建立一个强大的生态系统需要时间，但多年的实践证明，多处理器是基于统一的指令集设计的。可行性和技术优势。

因为没有历史包袱，华夏核心的统一指令集后发优势明显，指令集设计高度精简、规整，扩展性高。通过使用基于相同指令集的IP，即使是小规模的芯片设计团队也可以设计出复杂的异构芯片，并且可以通过设计创新而不是完全依赖新工艺来提高计算性能，减少芯片设计投入；同时，使用相同的基础工具链来支持异构计算单元，避免了为每种类型的计算单元开发不同的工具链，降低了开发和维护工具链的成本。

疑问四：华夏核心指令集需要与国际巨头竞争，能否成功？

李科仪：确实有很多人对华夏芯的指令集持怀疑态度，因为在华夏芯之前没有成功案例。就像马斯克的 SpaceX 处于起步阶段一样，它也受到了第一个登上月球的人类宇航员阿姆斯特朗的质疑。

事实上，新指令集成功的前提是新兴应用和市场的发展对处理器指令集提出了新的要求。以ARM的成功为例，本世纪初，ARM很好地利用了英特尔指令集不擅长低功耗处理技术的短板，抢占了智能终端的市场需求。如今，人工智能、5G通信、边缘计算等新兴应用领域需要各类处理器集成并高效协同工作。一方面，这些应用领域对新的处理器架构提出了强烈的需求；另一方面，物联网、无人驾驶、机器视觉等诸多单一应用场景，

华夏芯不是与在传统市场形成垄断的指令集竞争，而是在新兴应用需要新指令集的机会下，在新赛道上比国际巨头更早起步。今天的华夏核心就像在黑暗中举着蜡烛，而今天的蜡烛是明天隧道尽头的光。

就像20年前的通信领域一样，没有人能想象中国有哪家通信产品公司能够挑战并击败摩托罗拉、诺基亚等国际巨头。中国已经是全球最大的芯片市场。在异构计算的新赛道上，出现了一个由中国企业指令集构建的生态。为什么不可能？

问题五：华夏酷睿的异构计算与英特尔等巨头有何不同？

李克仪：异构计算的使用面临两个主要挑战。一是编程开发极其复杂，二是异构计算需要解决生态碎片化的问题。近日，英特尔在业界率先推出了针对不同计算架构的统一编程环境——OneAPI。华夏芯的 Unity 和 OneAPI 都是为了简化编程环境而设计的，但是两者的实现方式和成本有很大的不同：

1、OneAPI是针对不同架构的统一编程环境；Unity是针对不同微架构的统一架构和统一编程环境；

2、OneAPI 需要一种新的语言（DataParallel C++）来编程，并且只支持这一种语言；Unity 支持常见的编程语言；

3、OneAPI为多个独立工具链的集成又增加了一层，其开发投入巨大；Unity是一个工具链，比OneAPI简单很多，开发成本也相应低很多。

基于华夏核心统一指令集的用户软件可以运行在集CPU、DSP、GPU于一体的片上系统（SoC）上。由于应用程序开发使用统一、简化的编程开发环境，可以大大降低异构编程开发的门槛，提高应用程序开发效率，缩小开发团队规模，实现软件开发实现一次多终端部署。最重要的是，针对不同的碎片化应用场景，可以构建统一的一、协调异构计算生态系统。

英特尔于 2020 年 12 月发布的异构架构统一简化编程模型 – OneAPI

第六个问题：华夏的创新对中国集成电路产业有什么价值？

李科毅：据我们所知，华夏芯是目前国内唯一一家开发基于完全独立指令集的异构处理器的公司。从技术上看，华夏芯所倡导的异构计算路径是全球主要热点技术之一，能够有效缓冲无法使用先进技术带来的影响。

对先进技术的投资越来越高。以台积电的5纳米芯片技术为例，一次流片的成本就高达1亿元。芯片面临的应用场景越来越碎片化，使得芯片的输入和输出越来越难以平衡。因此，对于中国乃至全球的中小芯片企业来说，采用设计创新比工艺创新更可行，而目前主流的设计创新之一就是异构计算架构。

然而，随着芯片上不同类型计算单元的增多，不仅基于异构计算架构的芯片设计复杂，而且编程开发的门槛也非常高。例如，一些人工智能（AI）计算需要先在 CPU 或 DSP 上进行任务分割或处理，然后在 GPU 或 AI 加速器上进行目标识别，再将结果反馈给 CPU 进行下一轮计算。这需要 AI 开发人员熟悉不同计算单元之间数据流的调度、交换和决策机制。此外，每个处理器平台不仅需要开发者维护独立的代码库，还需要使用不同的语言，用于编程的库和软件工具。这些开发工作需要大量的人力、物力和时间，大大降低了开发速度，抑制了中小企业的创新能力。因此，只有少数有实力和财力的巨头能够推出异构架构的产品。针对以上问题，华夏芯片开发了高效、简单、统一的芯片设计平台和应用开发平台，特别适合中小企业进行异构芯片设计和异构编程开发。大大降低了发展速度，抑制了中小企业的创新能力。因此，只有少数有实力和财力的巨头能够推出异构架构的产品。针对以上问题，华夏芯片开发了高效、简单、统一的芯片设计平台和应用开发平台，特别适合中小企业进行异构芯片设计和异构编程开发。大大降低了发展速度，抑制了中小企业的创新能力。因此，只有少数有实力和财力的巨头能够推出异构架构的产品。针对以上问题，华夏芯片开发了高效、简单、统一的芯片设计平台和应用开发平台，特别适合中小企业进行异构芯片设计和异构编程开发。

Q7：华夏芯在人才、资金、产品方面如何与巨头竞争？

李克仪：所有颠覆性创新都必须由顶尖人才团队来实现。大公司集中了很多高端人才，他们的目的往往不是为了颠覆自己，而是为了保持垄断地位。在大公司，人才服务于现有的制度，而在华夏芯，我们需要做的是打破现有的制度。

我们热爱创新，没有太多功利用心，为热爱而奋斗。我们知道这个过程是艰难的，如果一开始就做好心理准备，三五年内是不会成功的。我们的团队成员也已经在这个领域工作了很长时间。

我们核心团队的人才分布在中国、美国和欧洲，其中中国团队占90%以上，承担了90%以上的任务。在人力资源和资金投入规模上，华夏芯暂时还无法直接与巨头抗衡。我们的应对策略是首先着力突破核心点。华夏核心使用的人力资源和资本投入不到巨头的 1%。经过6年多的潜心研究，取得了两大突破。一是开发一套完全独立的CPU、NPU、GPGPU和DSP。二是选择CPU、NPU、GPGPU、DSP几个设计点，用实际IP和产品验证统一指令集的可行性和优势，并积累了很多宝贵的经验，为后续的爆发打下了坚实的基础。基础。

华夏芯接下来的任务是将“点”连接成“线”，最后“多线成面”。随着华夏芯突破更多“点”，在机器视觉、边缘计算、5G通信等应用领域形成完整的产品“线”，最终将与异构CPU、NPU、GPU、DSP等合作伙伴展开合作。在生态建设方面，通过积极建立生态联盟，充分发挥集体智慧和群众力量，实现全面突破。

八问：华夏芯如何构建自己的生态系统？

李科毅：和全球其他处理器厂商一样，华夏芯片也将与高校、科研院所合作，推动和建立自己的开发者社区。华夏芯还将为下游主要客户提供定制化设计服务。此外，华夏芯一直强调生态共建和资源共享（包括软件库复用和共享）的战略发展定位。时机成熟，华夏芯将发起开源异构计算联盟，鼓励大家使用华夏芯的“统一指令集架构”8位复杂指令集cpu设计，共同开发产品和应用。需要指出的是，对于基于华夏核心统一指令集的芯片，虽然底层微架构随着应用场景的不同而有所差异，但上层软件生态是统一的。华夏芯片与开发者社区将提供统一的开发环境，包括丰富的编程模型、软件库、开发工具等软件栈，支持下游开发者开发不同的终端产品和解决方案。

此外，华夏核心支持全球异构系统架构（HSA）联盟的标准。在SoC中，除了华夏酷睿的IP核外，还可以同时集成其他厂商（如ARM）的IP核，更具生态效益。在应用场景上，华夏芯片也有切入的机会，但芯片设计和应用编程比较复杂。华夏芯目前担任HSA联盟主席，并已将HSA引入中国。HSA 设计了一套免版税的开放式应用程序编程接口 (API)。针对不同的指令架构，HSA的API提供了统一的编程环境，支持python、C++等多种语言，也在一定程度上实现了异构。

九问：华夏芯有哪些产品，主要应用场景在哪里？

李克仪：华夏核心完全是自己的原创技术。与竞争对手相比，形成了一套异构计算IP平台，可以在更短的时间内、更少的投入支持多种类型的计算单元。核心已申请100多项国际专利，开发了多种CPU核心、神经网络处理器（NPU）核心、通用图形处理单元（GPGPU）核心和中高端处理器DSP核心. 此外，还开发了现场可编程门阵列芯片（FPGA）上的AI VHDL（一种用于电路设计的高级语言）的自动生成工具等IP。

华夏新的异构计算IP平台就像一个“基础”。现阶段，我们不仅要打基础，还要建设建筑和样板间，为客户提供良好的用户体验。除了授权我们的IP核外，华夏的人工智能芯片及解决方案目前涵盖机器视觉、智能物联网、机器人、智能物流、智能制造等众多应用领域。

华夏酷睿是一款基于自有64位CPU、NPU等IP核的人工智能芯片。

十问：华夏芯的创新是巨大的挑战。为什么这些大公司不由这些大公司来承担？

李科毅：首先，按照历史规律，包括芯片在内的全球硬技术的发展，是一个不断创新和挑战垄断的过程。我们今天在高级计算中看到的许多颠覆性创新都是由挑战者完成的。通常，巨头处于食物链的高端，他们关心的是维持食物链的秩序，而不是自我革命。比如ARM最高端的授权只给苹果、三星、高通、华为等少数能负担得起授权费用的公司，让授权公司在ARM的基础上进行优化；其他较小的公司 不允许；小公司的 ARM 许可证可能是上一代架构。

然而，正如数字影像的出现导致了传统电影巨头柯达的灭亡一样；SpaceX的成功取代了美国国家航空航天局（NASA）的相当一部分职能；特斯拉的崛起让传统化石能源汽车巨头们相形见绌。在这些成功挑战巨头的案例背后，有一条共同的路径——巨头掌控的技术体系被新兴企业通过独创的技术和完全不同的技术路径颠覆，进而影响整个行业的发展趋势。我们把这种创新称为原始领先创新。真正由原始主导的创新具有三个关键的共同点：相对于它所取代的技术的明显优势，