國家“十二五”科技創(chuàng)新成就展期間，核高基成果受到廣泛關注。

　?、俪売嬎銠C神威·太湖之光

　?、诨ヂ?lián)網(wǎng)汽車駕駛展示

　　③互聯(lián)網(wǎng)汽車手機操控軟件

　?、苌虾８咝阅芗呻娐吩O計中心科研人員

　　隨著社會的飛速發(fā)展，人們面臨一次又一次的機遇和挑戰(zhàn)，科技領域也在不斷地前進和突破。近年來，我國在核心電子器件、高端通用芯片方面取得的進展日新月異，而經(jīng)過多年蓄力，國產(chǎn)基礎軟件的發(fā)展態(tài)勢已有所好轉(zhuǎn)，尤其一批國產(chǎn)基礎軟件的領軍企業(yè)發(fā)展勢頭給中國軟件市場打了一劑強心針，而“核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產(chǎn)品”國家科技重大專項的適時出現(xiàn)，猶如助推器，給了它們更強勁的支撐力量。

　　年初，國家超算無錫中心主任楊廣文透露，繼摘取“世界最快計算機”并贏得中國在全球高性能計算應用領域最高獎——戈登貝爾獎桂冠、實現(xiàn)我國29年來在該獎項上零的突破之后，我國首臺全自主可控的十億億次超級計算機“神威·太湖之光”，又向著下一代超級計算機發(fā)起了沖擊。

　　“核高基”的成績單還可以列得很長很長……

　　“十年來，核高基專項在核心電子器件、高端通用芯片和基礎軟件這三個方面都取得比較大的突破。”清華大學教授，“核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產(chǎn)品”國家科技重大專項（簡稱專項）技術總師魏少軍教授總結。

　　把住核心元器件命門 滿足國家戰(zhàn)略需求

　　“核高基”是對核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產(chǎn)品的簡稱，在2006年發(fā)布的《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020年)》中，它與載人航天、探月工程等并列為16個重大科技專項。

　　這個聽上去“高大上”的名詞其實與每個人的生活息息相關。從手機到電腦，從冰箱到汽車，甚至每一個U盤，都離不開芯片和軟件。對于所有整機設備而言，芯片是‘心’、軟件是‘魂’，如果沒有這兩樣，這臺機器就無法工作，所以它們是信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎與核心。眾所周知，在相當長一段時間內(nèi)，我國信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一直被人貼上缺“芯”少“魂”的標簽。

　　但專項實施近十年來，情況已經(jīng)和正在發(fā)生一些改變。

　　“我們在核心電子器件關鍵技術方面取得重大突破，技術水平全面提升，與國外差距由專項啟動前的15年以上縮短到5年，一批重大產(chǎn)品使我國核心電子器件長期依賴進口的‘卡脖子’問題得到緩解。”魏少軍說，在專項的支持下，我們成功構建了系列高端技術平臺，產(chǎn)品水平提升顯著，核心電子器件的總體技術水平實現(xiàn)了跨越發(fā)展，在重大工程和裝備中應用成效顯著。具體說來，型號器件首次實現(xiàn)批量應用，提升了現(xiàn)有裝備的水平，促進現(xiàn)有體制的更新?lián)Q代，有效提升新型裝備與系統(tǒng)整體性能；部分核心器件拉開了全面國產(chǎn)化應用序幕，徹底解決了對進口產(chǎn)品的依賴，改變了受制于人的局面。

　　采用全國產(chǎn)CPU處理器的“神威·太湖之光”超算整機在2016年的第47次和第48次世界超算TOP500排名中位列第一；基于“神威·太湖之光”超級計算機完成的“全球大氣非靜力云分辨模擬應用”獲得2016年度戈登貝爾獎，實現(xiàn)中國這一領域零的突破。“十二五”期間，部分采用國防科技大學“飛騰1500”CPU的“天河二號”超級計算機也曾多次排名世界超算第一。

　　“這些突破極大地提升了我們很多裝備的網(wǎng)絡安全水平。”魏少軍說。

　　技術突破帶動產(chǎn)業(yè)化

　　專項立項之初就強調(diào)面向市場，解決實際需求問題。正因此，核心技術突破推動產(chǎn)業(yè)化發(fā)展更值得高興。

　　自專項實施以來，基于國產(chǎn)基礎軟硬件的桌面計算機在產(chǎn)品上實現(xiàn)了“從基本不可用到基本可用”的跨越，在應用上實現(xiàn)了“從單點試用到行業(yè)示范應用”的跨越。飛騰、龍芯、申威和兆芯等國產(chǎn)CPU的單核性能從“十二五”初期不到Intel i3CPU的10％分別提升到36.4％、33.3％、25.8％和51.5％。

　　魏少軍說，采用以上國產(chǎn)CPU、操作軟件、數(shù)據(jù)庫及辦公套件的服務器和桌面計算機系統(tǒng)已在黨政軍辦公和電力、民航、交通等重點行業(yè)進行了批量部署。

　　其中，國產(chǎn)兆芯x86通用處理器的成功自主研發(fā)和量產(chǎn)，令國產(chǎn)桌面處理器在性能方面完成了一次跨越式的提升，從“十二五”初期的不足國際整體水準的7％提升到了目前的50％，綜合性能體驗達到80％。目前，兆芯處理器芯片已在聯(lián)想、長城、同方、曙光等主流整機廠商的產(chǎn)品中得到應用。

　　我國是電視機生產(chǎn)大國，但其使用的核心芯片卻長期依賴進口。在專項的支持下，海思半導體和創(chuàng)維等廠商共同努力，攻克了這一長期困擾我國電視機產(chǎn)業(yè)發(fā)展的難題。憑借優(yōu)良的品質(zhì)和豐富的功能，國產(chǎn)智能電視核心芯片市場占有率從“十二五”初的零，到“十二五”末達到10％，進入“十三五”后，呈現(xiàn)出加快發(fā)展的態(tài)勢，可望在2020年在市場上發(fā)揮更大作用。

　　與此同時，國產(chǎn)關鍵技術的突破也正實實在在地改變?nèi)藗兊纳?。海爾此前推出的首款云廚吸油煙機，配有一塊4.3英寸高清觸摸屏，內(nèi)置1.5萬條視頻菜譜，用戶還可以邊烹飪邊聽新聞和有聲書。當抽油煙機感知到廚房空氣質(zhì)量欠佳，還會自動開啟通風換氣。這臺“智能”抽油煙機的“大腦”正是阿里巴巴的YunOS智能操作系統(tǒng)。

　　作為2012年專項課題“移動智能終端操作系統(tǒng)研發(fā)”的核心成果，YunOS已經(jīng)成為繼Android、iOS之后的中國市場第三大智能終端操作系統(tǒng)。

　　信心是黃金 思路轉(zhuǎn)變是財富

　　相比于以上這些成績單，魏少軍更看重的是專項帶來的社會效應。“中國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)讓西方世界著急了。”他給出的數(shù)字是，2008年至今，我國集成電路產(chǎn)業(yè)年均復合增長率接近20％，同期全球的增長率則不到4％。

　　另一個數(shù)字是，1999年我國芯片設計業(yè)的產(chǎn)值僅為一兩個億，去年則達到1644億元，從價值上看，芯片自給率超過25％。

　　“專項的實施，給集成電路從業(yè)人員帶來極大信心，同時也帶動了大量社會資本的投入，促使這一行業(yè)快速發(fā)展。”魏少軍說。

　　不久前，體量為1380億元的國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金成立。目前全國約有4360億元各類基金支持集成電路發(fā)展。這與專項的引導密不可分。

　　“另一個重要收獲是專項的實施改變了部分科研人員的創(chuàng)新思路。”魏少軍說，雖然國家一直在強調(diào)產(chǎn)學研結合，但不可否認的是，相當大一部分科研人員考慮問題還是習慣從技術到技術，對產(chǎn)品、對市場沒有太多概念。

　　“專項始終在推動解決這一問題，從我的感受看，經(jīng)過這么多年市場的歷練，不少科研人員的想法已經(jīng)發(fā)生變化。”魏少軍說，他們意識到在實驗室做出很牛的技術和做出讓市場認可的產(chǎn)品是兩回事，“只有做出比別人更好的產(chǎn)品才會被接受。不可否認的是，部分產(chǎn)品沒有進入市場正是因為離好產(chǎn)品還有相當差距”。

　　談到下一步計劃，魏少軍說，一是要繼續(xù)深化對CPU技術的引進、消化吸收和再創(chuàng)新工作，加強軟硬件融合發(fā)展，并圍繞產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設進行統(tǒng)籌和部署；二是與相關部門協(xié)同加快推進國產(chǎn)自主可控替代計劃，及國產(chǎn)計算機設備的政策支持和優(yōu)先采購政策的制定，推動國產(chǎn)CPU及基礎軟件產(chǎn)品的規(guī)?；瘧?；三是加強與集成電路裝備、寬帶移動通信專項及重點研發(fā)計劃的銜接和配合，促進產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展。

　　典型案例

　　有了它，汽車成了智能平臺

　　2013年底到2014年初，車聯(lián)網(wǎng)概念鋪天蓋地而來，車企和互聯(lián)網(wǎng)公司都意識到，這應該是個重大機會。

　　在核高基專項2012年“移動智能終端操作系統(tǒng)研發(fā)”課題支持下，YunOS確立了在手機行業(yè)的發(fā)展模式，尋求向其他行業(yè)擴展，汽車是重點之一。而上汽管理層委托張新權牽頭、以上汽集團車聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略為方向做一次調(diào)研。在跑遍了國內(nèi)外幾十家互聯(lián)網(wǎng)公司后，上汽再次找到了此前有過一次交流的阿里巴巴。在與阿里巴巴技術委員會主席王堅第二次見面后，雙方基本達成了共識——讓操作系統(tǒng)進車。

　　2014年5月，張新權代表上汽開始與阿里巴巴探討戰(zhàn)略合作。2014年7月23日，阿里巴巴與上汽集團正式簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，意味著首款互聯(lián)網(wǎng)汽車的落地計劃正式開啟。

　　和外界猜想的不同，這款車的操作系統(tǒng)并不是將一個現(xiàn)成的操作系統(tǒng)簡單改造、移植到車里，而是采用YunOS正在研發(fā)的全新4.0架構作為基礎進行產(chǎn)品開發(fā)。2015年上半年，新系統(tǒng)提供給互聯(lián)網(wǎng)汽車團隊做上層開發(fā)，同時，新系統(tǒng)繼續(xù)進行完善。

　　2015年3月12日，上汽集團與阿里巴巴集團共同宣布，將合資設立10億元互聯(lián)網(wǎng)汽車基金，該基金將推進互聯(lián)網(wǎng)汽車開發(fā)和運營平臺建設，未來將是開放式的資本平臺，吸納更多互聯(lián)網(wǎng)汽車參與者。

　　2015年4月，產(chǎn)品開發(fā)啟動。上汽派出三輛大巴，將團隊所有人送到了杭州的阿里濱江園區(qū)封閉開發(fā)。到了6月中旬，產(chǎn)品第一期完成了技術架構，系統(tǒng)具備了開發(fā)環(huán)境，團隊成員又移師上海申通信息廣場封閉。

　　在通常的車機里，導航只是一個普通應用，但互聯(lián)網(wǎng)汽車項目決定把地圖當成系統(tǒng)桌面，這是一個顛覆性的設計。而且，這個地圖還要提供遠遠超出手機導航精度的用戶體驗，YunOS第一次實現(xiàn)了在線地圖＋慣性導航的結合，地圖被更多傳感器驅(qū)動，在沒有衛(wèi)星導航信號的環(huán)境下，比如在地下車庫和高架橋下，仍然能夠?qū)囘M行準確的導航。

　　這款互聯(lián)網(wǎng)汽車的另一個亮點——車是一個新的開放平臺。以前車不是平臺，一輛車的所有能力在出廠之前已經(jīng)確定了，特別是硬件能力，改裝不過也就是加個屏幕、換個收音機。而有了操作系統(tǒng)之后，車成為了平臺：智能手表、智能手機、無人機等都可與車相連。此外，ETCP與YunOS合作，可在全國10大城市、全國5000家以上停車場實現(xiàn)預約、支付服務。而YunOS也是在全球范圍內(nèi)第一個實現(xiàn)車輛自預約車位、自支付的廠商。

　　目前，YunOS已經(jīng)攜手上汽陸續(xù)發(fā)布多款搭載YunOS Auto的互聯(lián)網(wǎng)汽車，包括榮威RX5、名爵ZS、榮威i6、大通D90等，皆取得了出色的市場成績。今年4月更創(chuàng)新發(fā)布搭載YunOS Auto的純電動超級轎跑SUV概念車榮威“光之翼”Vision-E、電動概念超跑名爵E-Motion。

　　核心技術

　　國產(chǎn)x86處理器完成自主研發(fā)

　　x86是目前全球范圍內(nèi)唯一的復雜指令集架構，x86通用處理器是全球網(wǎng)絡和信息產(chǎn)業(yè)范圍內(nèi)最為核心、最具代表性的技術密集型產(chǎn)品在桌面辦公、云計算等技術領域占絕對主導地位，經(jīng)過30年的發(fā)展，已經(jīng)具備有強大的生態(tài)系統(tǒng)和廣大的用戶群。

　　上海兆芯集成電路有限公司在與中國科學院高等研究院、聯(lián)想集團和上海華力微電子有限公司共同承接核高基重大科技專項“面向事務處理型桌面計算機關鍵軟硬件研發(fā)與規(guī)模應用”課題的過程中，完成了國產(chǎn)x86處理器的自主設計研發(fā)工作，并基于國內(nèi)生產(chǎn)工藝實現(xiàn)了芯片的量產(chǎn)。此外，采用兆芯國產(chǎn)x86處理器、并搭載中科方德國產(chǎn)操作系統(tǒng)的一系列聯(lián)想整機在可靠性上亦達到國際品質(zhì)。

　　國產(chǎn)x86處理器的成功自主研發(fā)，令國產(chǎn)桌面計算機取得了重大突破，除國產(chǎn)CPU性能較“十二五”初期顯著提升外，芯片工藝、操作系統(tǒng)優(yōu)化創(chuàng)新、整機可靠性、產(chǎn)業(yè)生態(tài)及應用等方面均得到顯著改善。其中，整機平均無故障時間超過10萬小時；產(chǎn)業(yè)生態(tài)各個環(huán)節(jié)持續(xù)優(yōu)化；整機產(chǎn)品應用領域覆蓋及延伸至黨政軍辦公及國家電網(wǎng)、財稅、教育等關鍵行業(yè)。

　　創(chuàng)新團隊

　　十年“芯”途閃光芒

　　“十五”計劃初期，863信息技術領域?qū)＜医M經(jīng)過深入調(diào)研，確立研制方向，設立了超大規(guī)模集成電路設計專項。在該專項支持下，計算機軟硬件技術主題專家組精心制訂課題指南，先后確立了“國產(chǎn)高性能SOC芯片”“面向網(wǎng)絡計算機的北大眾志863 CPU系統(tǒng)芯片及整機系統(tǒng)”“龍芯2號增強型處理器芯片設計”等課題，支持上海高性能集成電路設計中心、北大眾志、中國科學院計算技術研究所等單位研發(fā)國產(chǎn)CPU。“申威”CPU正是在此背景下創(chuàng)建起步，一大批朝氣蓬勃、熱情洋溢的年輕人在以胡向東同志為首的技術專家?guī)ьI下，開始了中國“芯”途上的漫漫征程。

　　上海高性能集成電路設計中心在體系結構以及微結構方面進行自主創(chuàng)新，實現(xiàn)CPU設計技術新的突破，特別是在處理器系統(tǒng)結構設計中，堅持“兼容與創(chuàng)新”的設計原則，在兼容主流高性能微處理器的基礎上，形成各具特色的微處理器體系結構，保證CPU結構的先進性和高效性，實現(xiàn)性能、功耗和設計復雜性等三方面的平衡；針對國內(nèi)工藝不足的現(xiàn)狀，創(chuàng)新性提出“工藝不足設計補”的觀點，加強設計技術的創(chuàng)新，在CPU結構、邏輯、物理設計各個階段，前后端協(xié)同進行優(yōu)化設計。

　　2006年，在科技部、信產(chǎn)部等國家部委和上海市政府的大力支持下，中心立足國內(nèi)工藝條件，自主研制出全國產(chǎn)64位高性能通用CPU“申威1”，最高工作頻率達1.25GHz，處于國內(nèi)領先，被科技部評價為“Aa”級成果。

　　2010年，在國家“核高基”科技重大專項支持下，基于65納米代工工藝，研制完成國際上第一款實用化的16核高性能通用CPU“申威1600”，使國產(chǎn)CPU性能提升了兩個數(shù)量級，達到國際先進水平。同時“申威1600”還應用于科技部863計劃“神威藍光”高效能計算機系統(tǒng)，在國內(nèi)外產(chǎn)生重大反響。

　　“十二五”期間，上海高性能集成電路設計中心于2015年完成國際首款超高性能異構眾核CPU——申威26010研制。該處理器基于自主指令系統(tǒng)，集成260個運算核心，峰值性能突破每秒3萬億次浮點運算，單芯片計算能力相當于3臺2000年全球排名第一的超級計算機，居國際領先水平。2016年，位于無錫超算中心的“神威·太湖之光”超級計算機再次全面采用“中國芯”——申威26010，系統(tǒng)峰值速度、LinPack實測性能、性能功耗比三項指標均居世界第一。