晶片技術深度解析（範東睿從設計到產業）

2023-05-28 14:55:48

晶片技術深度解析?人物檔案範東睿：中國科學院計算技術研究所高通量計算機研究中心主任，北京中科睿芯科技集團有限公司創始人主要從事眾核處理器體系結構研究，目前已在國內外期刊等發表論文100餘篇，獲授權/受理髮明專利50餘項主持和參加了「973」「863」、核高基、自然科學基金重點項目等十多項國家級項目榮獲中國科學院青年科學家獎、國家重大人才計劃領軍人才、北京市技術發明一等獎、入選科技部創新人才推進計劃等，今天小編就來聊一聊關於晶片技術深度解析?接下來我們就一起去研究一下吧!

晶片技術深度解析

人物檔案

範東睿：中國科學院計算技術研究所高通量計算機研究中心主任，北京中科睿芯科技集團有限公司創始人。主要從事眾核處理器體系結構研究，目前已在國內外期刊等發表論文100餘篇，獲授權/受理髮明專利50餘項。主持和參加了「973」「863」、核高基、自然科學基金重點項目等十多項國家級項目。榮獲中國科學院青年科學家獎、國家重大人才計劃領軍人才、北京市技術發明一等獎、入選科技部創新人才推進計劃等。

受訪者供圖

很多人對於美國的「信息高速公路」計劃並不陌生，可是你聽說過「信息高鐵」計劃嗎？

「為突破美國規劃的『信息高速公路』技術體系制約，中國科學院計算技術研究所（以下簡稱中科院計算所）提出了符合中國國情的『信息高鐵』計劃。」日前接受科技日報記者採訪時，中科院計算所高通量計算機研究中心主任、北京中科睿芯科技集團有限公司（以下簡稱中科睿芯）董事長範東睿興致勃勃地說起這個大計劃，「相比『信息高速公路』，『信息高鐵』更強調數據處理的吞吐量（計算又快又多又穩）和服務保障（像高鐵一樣有保障地計算和網絡）。而『信息高鐵』的核心屬性就是高通量。」

目前，他們已完成高通量計算機原型系統研製，形成了從晶片、加速卡、一體機到數據中心的一整套高通量產品線。目前已在深度學習、高通量音視頻處理等典型場景開展示範應用，未來將逐步拓展到更多行業場景中，讓「信息高鐵」技術在國民經濟主戰場發揮重要作用。

作為「信息高鐵」計劃的主要執行人之一，從晶片到加速卡再到數據中心，範東睿已經在這條路上走了20年。一切看起來都順理成章，但他坦言「每一步都經歷了要死的狀態」，不過「做技術創新、把研究成果落地、創造實際價值的過程太有吸引力，你抑制不住那種衝動」。

換條路，跑到別人前面 研製我國最早期高處理性能眾核晶片

在中科睿芯標誌性的小白樓一樓，一進門展示牆上幾枚鑲嵌起來的晶片格外引人注目。從第一代晶片到第二代晶片，再到加速卡、伺服器，體量變大，邏輯變複雜，產品也從產業鏈上遊延伸到了下遊，範東睿十幾年的工作和心血都在這裡了。

這也是中國晶片產業發展史的一組特寫。2000年，範東睿和幾個二十出頭的年輕人剛到中科院計算所，給新生開會的李國傑院士說「咱們要做晶片，晶片會很牛」。「我們聽得熱血沸騰。散了會問李老師誰在做，老師說就你們做啊！但我們誰也不知道怎麼做。」範東睿說，那時候高端晶片邏輯設計、物理設計，都是大家完全沒接觸過的新鮮事物。

學數學出身、從沒接觸過硬體的他，從最基礎的晶片設計教科書學起。「中科院計算所給了我們非常好的平臺，我2000年入學，2002年開始發表學術論文，還出國開會。」範東睿說，他第一次去日本參加CoolChips會議讓他「明白了斤兩」：「人家每個公司都能展示出創新性很強的晶片，從而共同支撐起了一個大的產業基礎。雖然我們在國內做得很出色了，但跟別人比仍有明顯的差距。」

那趟日本之行帶給他的收穫至今受用：「那次讓我體會到兩點不容易，一個是生態，生態基本決定一個晶片能不能用起來；另一個是設計，不能先設計再去找用戶，必須根據應用場景來做創新設計，做需求驅動的設計。」

2005年前後，畢業留所的範東睿開始了眾核晶片技術路線的研究，繼而開展了高通量計算方向的工作，這個選擇的價值在日後不斷凸顯。

高通量計算擅長「高並發」和「不規則運算」，可以在同等時間內處理更多請求，是不同於傳統高性能計算的另一條技術路線。2009年，範東睿帶領不到十人的科研小組研發的SmarCo-1（Godson-T）眾核處理器成功流片，成為我國最早期的具備高處理性能的眾核晶片，這款64核的高端眾核處理器相當於「換了個創新性技術路線去處理新興應用，就跑到別人前面了」。

2011年，在史丹福大學舉辦的HotChips會議上，SmarCo-1與各晶片巨頭的最新產品同臺亮相，被計算機領域國際知名雜誌 MICROPRPCESSOR REPORT 評選為「全球十大伺服器處理器」設計之一，為中國在全球眾核處理器結構研究領域贏得一席之地，它也是同期入選的唯一出自學術界的眾核處理器晶片。

不讓「故事」斷片 邊做科研邊做企業，讓技術成果有用

「成果做到一定程度，就要把它用起來，這好像都寫到中科院計算所的基因裡了。」範東睿說，這是一條水到渠成的路，「一個年輕人進來，可能前10年都在玩命做基礎性研究，但這畢竟是個應用科學，你研究再先進，文章發了幾十篇，專利申請幾十項，這個時候你說我的技術用不上，這個故事就不完整。」

但創業只是一個更複雜艱難的新故事的開篇。「完全的平衡是不可能的。」他這樣形容一邊做科研、一邊做企業的生活。科學家進入商場，不適應在所難免，範東睿同樣可以舉出一堆例證，但「讓技術有用」的誘惑太強，他漸漸找到適合自己的節奏。

「從個人興趣出發，做產業能發現新機會，把新技術用上去，這個過程給我帶來的愉悅感很強。」他說。

2014年11月，範東睿作為創始人成立了中科睿芯，擔任董事長和首席科學家。中科睿芯成立當年就實現盈利，至今每年營收都以300%左右指數級增長，該公司也因此獲得了「海澱高科技高成長20強」，成為2019年獲此殊榮的唯一做計算機高端晶片與系統的硬科技公司。

「無論學術論文還是企業收益，其實都是附屬品。如果把附屬品當作目標來追求，我覺得是捨本逐末。你花人生非常寶貴的精力追求一些很虛無的東西，沒把他們用在真正對國家產業有貢獻的地方，是沒做到位的。」他說。

「現在我們正努力把『信息高鐵』的事做成。」範東睿說，「信息高鐵」是中科院計算所孫凝暉院士力推的項目。

人類產生的數據量正以驚人速度遞增。專業報告預測，從2016年到2025年，全球數據量將出現10倍的增長。範東睿說，在5G智能物聯時代，網絡連接並發與計算載荷將提升10000倍，要想改變對國外信息基礎設施核心器件的依賴，必須從「信息高速公路」的構建轉變為具備更強吞吐能力的「信息高鐵」的基礎設施構建上來，提供以高通量眾核晶片與系統為核心技術的高吞吐能力的、強實時的、高確定性的新型信息技術基礎設施，實現信息基礎設施的全部自主構建能力。「我們做『信息高鐵』，就是要儘量採用自主技術成體系地建設新型基礎設施，建成以後，『信息高鐵』站，也就是各種數據中心，可以為關鍵產業、關鍵行業提供服務，實現用自己的體系去支撐自己的創新產業。」

2019年7月31日，首個高通量數據中心在江蘇鹽城落成並投入應用。該中心擁有1千個計算與存儲節點，3萬個處理器核，每秒鐘能處理1千萬路網際網路實時傳輸視頻流，而功耗僅為750千瓦，展現出超高能效比。

「在信息領域誰也不能高枕無憂」 艱苦攀登過程，稍有不慎就可能墜落

範東睿說，好比登山，他現在還處於艱苦攀登的過程，稍有不慎就可能墜落，「技術晶片只有階段性的成功或者階段性的進展，在信息領域誰也不能高枕無憂，很多知名的大公司都曾一夕之間倒掉。」他說。

回首過去20年間，晶片本身從冷門發展成為如今備受矚目的焦點，不過範東睿自己好像對此並不是很「敏感」。他說自己單純就是喜歡研究這個事，能在發現和解決問題的過程中感受到單純又富足的樂趣。跟隨中國晶片從無到有、起起伏伏，見證環境變遷，他既是參與甚至掀起晶片熱潮的人，也在熱潮之外。

在這個前所未有敏感和重要的行業，他說自己「不太可能歇一歇腳」。他提到，李國傑院士、高光榮老師至今還會發郵件，推薦一些文章給他讀，孫凝暉院士經常與他討論學術思想和具體技術難題。學術的傳承和家國的傳統在中科院計算所走出的一代代人身上完整保留。

「現在希望通過『信息高鐵』的建設，真正把創新型產業的應用從底層的晶片、主機等物理基礎設施、到平臺層的軟體、再到上層的應用服務全部打通。這可能是我們能為國家作的最直接的貢獻。」範東睿說。（記者 崔 爽）