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胡偉武:為中國人造中國芯

由 新京報 發表于 明星2023-01-29
簡介胡偉武明白,現在中國大部分高校的老師自己也沒有造過計算機,沒做過CPU和作業系統,自然無法向學生展示這一內容

大年三十可以洗頭髮嗎

胡偉武:為中國人造中國芯

承擔了研發CPU的課題之後,胡偉武幾乎把所有時間都交給了實驗室。

寫程式碼寫到深夜,就去空無一人的走廊盡頭泡泡麵充飢;除錯程式至清晨,能看到陽光斜斜地照射進來;衣服全部黏在身上,蚊子在一旁嗡嗡亂飛,就知道最悶熱的夏天到了;也有時無風無雨,在寂靜黑暗的走廊裡,胡偉武想起自己快要成了旅館的家。

2002年8月10日清晨6時8分,中國科學院計算技術研究所北樓的一間實驗室裡,在胡偉武的主持下,安裝了“龍芯1號”CPU的計算機正常啟動工作。“龍芯1號”是我國首枚擁有自主智慧財產權的通用高效能微處理晶片,終結了中國人只能依靠進口CPU製造計算機的歷史。

而後,胡偉武繼續主持研製了龍芯1號、2號、3號三個系列處理器和龍芯橋片系列,並創立龍芯中科技術股份有限公司,擔任董事長。2022年6月,龍芯中科在上交所科創板上市。

如今的胡偉武已年過半百,他將科研交給了團隊的夥伴們,自己主要承擔公司的管理職能。頭髮已然接近全白的他,依然一副儒雅樣貌。和年輕時一樣,胡偉武還戴著一副眼鏡,穿著和往常一樣的襯衫,步履匆匆地走在路上。

他有時會想起童年。每當提起“夢想”一詞,畫報和電影裡那些穿著白大褂的科研人員、拿著圖紙的工程師,總會浮現在他腦海裡。如今,他覺得,自己不僅實現了兒時的夢想,而且還走得更遠。

胡偉武:為中國人造中國芯

胡偉武在辦公室。新京報記者 吳瑜 攝

“第一名”

關於讀書時代,胡偉武想不到自己遇到過什麼困難。

1968年,胡偉武出生於浙江永康的一個小鄉村。父親是鄉村語文教師,總在家裡鼓勵他看書寫字。那個年代資源匱乏,沒有什麼課外書可以看,他就去背成語詞典。有一年大年初一,親戚朋友來家裡拜年,一群人圍坐著熱鬧聊天,胡偉武便拿著成語詞典出了門,冒著大雪到山上去看。

沒有課外輔導書,他就看父親的教師培訓書籍和應用題集。小學三年級的暑假,他把兩本應用題集全部做了一遍。成績果然回報了他,在中小學階段,胡偉武的成績從來都是第一名。由於父親工作調動,胡偉武也跟著轉了不少學校。但是每到一個新學校,那裡的第一名就成了他。“那時候年輕氣盛。”胡偉武說,如果哪次考試成績沒有把第二名甩開很多分,他心裡都會不舒服。

“夢想”是每個孩子逃不開的作文話題。胡偉武坦言,小時候的他,對夢想沒有太大的概念,他只是明確地知道,父母常鼓勵他,別繼續走老路當農民,但對於自己究竟要做什麼,他還沒有太多想法。每當提起這個詞,胡偉武總會想起畫報和電影裡那些穿著白大褂的人,他們拿著圖紙,也不知道是工程師還是科學家。

到了高中,胡偉武投身題海,把所有時間都放到了學習上。到了後期,買來的新資料裡,已經沒有他沒做過的題了。1986年,胡偉武考出了永康市理科第一的成績,在浙江省排第29名。

本著對數學和物理的興趣,胡偉武很堅定,打算就填報這兩個專業。可是父親認為這兩個專業不好找工作。胡偉武的哥哥已經讀完了大學一年級,他的意見是,現在計算機領域很熱門,而這是一個和數學、物理都有關係的專業。

最終,胡偉武填報了中國科學技術大學計算機專業,並被錄取。就這樣,從未見識過什麼叫計算機的他,和計算機結了緣。

胡偉武:為中國人造中國芯

2022年9月30日,胡偉武在公司展廳向記者介紹公司產品。新京報記者 吳瑜 攝

接過接力棒

讀了大學,胡偉武也沒有絲毫鬆懈。

當時計算機專業剛設定不久,還是個新興學科。“有點像現在的人工智慧,很交叉的一個學科,什麼知識都涵蓋一些。”胡偉武很快提起興趣,開始在實驗室裡學著造印表機、運算機,不同老師教了不同部件的製造方法。不上課時,他就待在圖書館,有時去看場電影,事後都會想辦法把這兩個小時補回來。

1991年,胡偉武免試進入中科院計算所攻讀博士學位,師從著名計算機系統結構專家夏培肅院士。在夏培肅的言傳身教下,胡偉武體會到了中國計算機發展的不易。

如今回望,他將中國計算機事業發展分為三代。第一代計算機人在改革開放前完全自主地造計算機,但是沒有市場化,由國家下任務,給相關單位研製計算機使用。第二代中國計算機人的階段,則是完全市場化,但喪失了自主性,到了上個世紀八十年代,中關村一條街出現,國外批次工業化的產品進入中國市場,中國計算機從CPU和作業系統兩大核心技術退出了。

此時的中國計算機事業,總是受制於人。

20世紀90年代,《瓦森納協定》對包括計算機在內的中國尖端科技實施全面封鎖。“我們國家那時候進口美國的高效能計算機,用於天氣預報、石油勘探,有時候還需要透過元首外交才能解決。”胡偉武說,由於進口時承諾過不能用於軍事目的,機房外面需要蓋一個玻璃牆。玻璃裡面,中國科學家上機操作,而玻璃外面,美國派來的專家盯緊他們的一舉一動。

即便如此,國內對於買CPU還是造CPU,仍然沒有達成共識。有人認為“造不如買”,也有人認為中國造不出晶片。

但不少中國科研人員已經意識到,應該自主研發CPU。1998年4月,夏培肅聯合金怡濂院士、周毓麟院士召開香山科學會議,研討我國高效能計算機怎麼發展,這次會議便討論了CPU的自主研發。1999年,時任中科院計算所所長的李國傑也開始呼籲,在“十五”期間做中國自主的CPU。

已經博士畢業,留校當研究員的胡偉武,就是在這樣的時機接過接力棒的。

由於博士論文入選“首屆全國百篇優秀博士學位論文”,胡偉武有機會出國做科研,或者在外企謀得一份高薪工作。然而在導師夏培肅的勸說下,最終他決定留在中科院計算所,拿著800元一個月的工資,如夏老師所說,“為國家做貢獻。”

2000年10月,胡偉武回到母校中國科技大學。望著眼前的晶片、電阻、電烙鐵,他想起了自己當年動手造機器的日子。恰逢中科院計算所正在籌備CPU設計專案,胡偉武便萌生了這一想法,一回去就主動請纓。

在李國傑的堅持下,CPU設計最終是作為計算所的內部專案先開展起來的。這是胡偉武在計算所的十來年裡,第一次體驗不用立項申請就直接開始做一個課題。2001年5月,在中科院計算所知識創新工程的支援下,龍芯課題組正式成立。

時年33歲的胡偉武,承擔了研發CPU的課題,並獲得100萬的資金支援。十來個人,一間五六十平方米的實驗室,第三代計算機人就此接過接力棒,開始了在市場化條件下實現自主性的嘗試與探索。

胡偉武:為中國人造中國芯

胡偉武在接受採訪。新京報記者 吳瑜 攝

實驗室的日與夜

2001年5月,胡偉武開始全力投入做CPU設計。在那個掛著“人生能有幾回搏”的牌子下方,胡偉武和團隊成員們夜以繼日。

由於時間緊張,在確定流水線結構時,團隊來不及看論文,也來不及做實驗,胡偉武和夥伴們靠著過去的知識積累,摸著石頭過河。每次出了錯,就得從頭再來,幾乎所有人,都把時間交給了實驗室。

胡偉武強硬地規定,每天晚上和週六都算工作時間,週日才算加班日,只有加班會另行通知。他和大家一塊兒熬夜通宵,夜深人靜時,在空蕩的走廊盡頭吃泡麵充飢,等到天亮了,看著太陽斜斜地照射進來。

除錯階段是一個比較大的挑戰。每次遇到問題,都需要再次對應用程式、作業系統或處理器進行分析。一個小錯誤,就需要花費大量的時間。他曾多次把已經回家的團隊成員喊來實驗室,有時甚至是晚上十二點多,胡偉武也無奈,“他們的老婆肯定罵死我了。”

最後一次驗證處理器功能正確性時,他們使用FPGA驗證系統執行LINUX作業系統,發現了一個很小的錯誤。但光是修改設計形成新的FPGA燒製檔案,就需要至少8個小時。

“只有一天工作24小時,才能保證一天有幾次修改設計的機會。”熬通宵成了常態,好幾個早晨,胡偉武在六七點鐘開啟實驗室的門,發現夥伴們又沒回家,就靠在椅子上睡覺,手裡還扶著滑鼠。他有些心疼,但又急於瞭解進度,只能把他們叫醒,討論了頭天晚上的進展後,幾個人繼續埋頭苦幹。

後半夜的走廊,總是更空、更長、更靜。有一次回家路上,胡偉武突然懷念起以前正常上下班的日子,坐班車回家後幫妻子做飯,飯後躺在躺椅上,邊看新聞聯播,邊看老婆哄孩子吃飯。他有大把時間給女兒講故事,教她背三字經,週日還能去爬香山。而現在,家好像只是一個旅館。

女兒長期見不到胡偉武,每當他問女兒想要什麼獎勵,女兒都會說,就要爸爸在家裡陪我。胡偉武聽了很難過,從2001年開始,連續五年的時間裡,龍芯全組只休過四次假,兩個春節、一個五一假和一個十一假。2004年春節前夕,胡偉武打電話回家解釋,由於任務很緊,春節回不了家,電話那頭,母親跟父親說,“叫他能回家還是爭取回來,在一起過不了幾個年了。”

可CPU的事業還是要繼續做下去,這是一項與國家有關的大事業,家人還是體諒了胡偉武。照顧不過來家庭時,胡偉武的妻子辭了職,專門在家照看孩子。女兒也漸漸理解了父親,有一次胡偉武遇到困難,在家悶悶不樂,女兒跑過來安慰道:“爸爸,你做CPU做不過外國人沒有關係,我長大後接著做。”

他總是把憂愁放在心裡。有時候凌晨三四點鐘驚醒後,就再也睡不著了。尤其是等待工廠加工晶片的過程中,胡偉武變得有些精神緊張,他總會在噩夢中驚醒,突然想起一個設計上可能存在的疏忽,躺在床上總也想不明白,就一直想到天亮,到單位就從機器中翻出相關部分來看,才發現是虛驚一場。這樣的經歷,至少有十次以上。

只有後續加入了龍芯團隊的科學家黃令儀知道,胡偉武承受的壓力與挑戰非常多。結果沒出來之前,胡偉武一直心驚肉跳地度日,除了做噩夢,有時還會流淚。有一次,她以為胡偉武已經受不了了,然而第二天卻見他依然樂觀開朗地指揮工作。

好在計算所也給了特別多幫助,讓專案得以加速進行。CPU設計專案設立之後,作為專案負責人的胡偉武,卻從來沒寫過專案相關的材料。專案申請書、每月課題進展及支出情況表等,全由時任系統結構室主任唐志敏完成。那時,他是胡偉武的領導。這讓胡偉武能把90%以上的時間用在程式設計和邏輯設計上。

通宵加班多了,胡偉武和團隊成員在桌子上鋪了鋪蓋,搭了幾張簡陋的床。計算所知道後,立刻找人騰出一間房,放了六張床,還在一旁準備了餅乾、泡麵等食品。

無論是需要接10000瓦的專線,還是急需的老顯示卡,又或者是組裡需要添置的新微機,同事們都會立刻幫忙想辦法辦到。

除錯主機板時,由於辦公場地緊張,團隊只能臨時找地方,結果經常把主機板燒壞。萬般無奈下,胡偉武去計算所找到分管領導,希望借一間房子。回來不到半小時,同事就打來電話說,一樓有一間原來放檔案的房間騰出來了。次日,沿牆一圈的地線已經接上。

就是在這間房間裡,“龍芯1號”CPU最終除錯成功。2002年8月10日清晨6時8分,“login:”的字樣出現在用“龍芯1號”作CPU的計算機螢幕上。這個提示符意味著,安裝了“龍芯1號”CPU的計算機成功啟動工作。

蚊子成群的中科院計算所北樓105房間裡,傳出一陣歡呼,胡偉武迫不及待地開啟文字編輯工具vi,編輯了龍芯1號產生的第一個檔案,“Though this is only a little step of a long march,it indicates the glorious future of our own CPU。”(雖然這只是萬里長征的一小步,但它預示著我們自己的CPU會有美好的未來。)

這款晶片採用了0。18微米工藝,包含近400萬個電晶體,主頻最高可達266MHz。雖然效能上仍與市場主流產品存在較大差距,但中國人只能依靠進口CPU製造計算機的歷史終結了。

樂觀的掌舵人

這一成果激勵了很多人。

2002年,龍芯1號被兩院院士評為當年的中國十大科技進展。實際上,自龍芯1號釋出後,胡偉武就開始收到越來越多的信件,其中有一份電子郵件是這樣說的,“我是一位退休工人,退休金不高,你們都很忙,我不想打攪你們的工作,請把你的通訊地址告訴我,我給你寄1000元。”

龍芯課題組也為之振奮,胡偉武和團隊繼續樂觀地前行。他沒有忘記一直在背後支援著的家屬,2003年加入團隊的李曉鈺記得,除了家屬答謝會,胡偉武還安排統計團隊成員家屬的生日。在他們的生日當天,把鮮花和巧克力送到家屬所在的公司去。

不久後,時任上海交通大學微電子學院院長的陳進教授發明的“漢芯一號”造假,他曾藉助“漢芯一號”申請了數十個科研專案,騙取了高達上億元的科研基金。原本該給國人帶來自豪感的“漢芯一號”,變成了讓人瞠目結舌的重大科研造假事件。

輿論的矛頭再次指向自主處理器的研發。由於龍芯和漢芯名字相似,直到現在,仍有人混淆二者。“話說得很難聽,你們就是造假。”李曉鈺記得,團隊成員一時間委屈不已。有人跑去找胡偉武抱怨,胡偉武也只是淡淡地說,“我們沒有別的辦法,只有做下去,才能讓別人相信我們。”

他仍堅定地繼續走自主研發的道路,而且決定跳出學校辦企業。“CPU設計技術是核心技術,但市場壁壘很高,即便現在已經投片出很好的CPU,如果沒人用,就會走入以前‘鑑定會就是追悼會’的怪圈”。2010年,胡偉武和龍芯課題組成員一同辭職,下海創辦企業,繼續深入研發的同時,讓龍芯走向產業化。

四處湊錢解決了資金困難後,2012年,龍芯中科再遇困境。研發了十年,國產CPU的效能仍與市場流通的CPU相差幾十倍,國家的專項資助縮緊,“這意味著,國家對你的信心減少了。”

很長一段時間裡,為節約成本,龍芯科研團隊的薪酬都不高,直到2015年,團隊的平均收入也只是行業平均水平的幾分之一。

總有人想從龍芯中科挖人,工資開價高達五倍、十倍。有一次,電話直接打到了胡偉武那裡,問他,願不願意去做另一家網際網路企業的CPU主管。胡偉武拒絕後,對方又說,“那你有沒有同事、學生推薦來?”胡偉武一口回絕,“他們也不去,他們也要為自己的國家做貢獻。”也有外企遞來的合作意向,提出技術授權的合作模式,全都被胡偉武一一拒絕。

由於產品的效能差距,開放市場仍然被國外公司佔據。胡偉武開始主動去了解市場的需求。他發現,市場需要少量安全性要求較高的、自主性要求比較高的、軟體比較簡單的產品,如果將這些市場填滿,也能獲得一些收入。

原先龍芯一直在做專用的高效能產品。這一次,胡偉武決定“俯下身去”,調整了產品定位後,2015年,龍芯銷售額過億元,龍芯系列產品被應用在交通、黨政、能源、電力、石油等領域,龍芯中科終於實現了盈虧平衡。

與此同時,胡偉武也開始整頓公司氛圍。他努力去平衡市場人員與科研人員的地位,拋開“萬般皆下品,唯有讀書高”的心態。李曉鈺記得,團隊有些成員對此不解,胡偉武便勸說,“你賣的是頭腦,他們賣的是尊嚴。”

龍芯的效能在持續研發中不斷提高。2021年8月19日,是龍芯誕生的20週年,龍芯團隊宣佈完成技術補課。當時釋出的產品,與市場主流產品的效能已經相差不到一倍。在軟體生態方面,也有了完整的基礎軟體體系。到了現在,胡偉武說,國產的CPU效能,已經逼近市場主流的CPU產品了,目前已經開始希望提高性價比,在市場化條件下實現自主性。

這意味著要讓龍芯被更多人認可,“以後的研發,會更注重價效比。”胡偉武坦言,龍芯有兩條銷路,一個是政策性市場,另一個是開放性市場,以往更多集中在前者。而現在,他希望龍芯能在開放性市場佔據更多份額。

他將做CPU比喻成養孩子,“比如說,有的產品像養豬一樣,一年就能出欄。有些產品像養牛,養三年就能下地幹活。但有些產品像養孩子,得養個三十年,才有出息。這就是養孩子的耐性,做CPU就像養孩子一樣。”

第三代人的使命

胡偉武的腳步再沒停下。

2012年上半年,胡偉武在機房待了整整兩週的時間,那是他最後一次寫龍芯CPU的程式碼。此後,他便將技術交給了團隊的年輕人,讓他們擔當技術負責人,甚至專案負責人。而胡偉武主要承擔公司的管理職能。

從週一到週六,都是他的工作日。成了總裁辦主任的李曉鈺,熟知著胡偉武的全部工作日程。在出差和企業日常管理之間,胡偉武還得抽空配合記者採訪。只有週六是相對清閒的。日常工作不多,胡偉武的辦公室清淨了不少。這一整塊時間可以被他自由支配。最近,他重新找出了《費曼物理學講義》,閒來無事便獨自閱讀。

他有時也會去課題組走走看看。王銘劍和呂晨都是胡偉武的學生,他們加入課題組之後,和胡偉武的日常接觸多了起來。只要胡偉武不出差,就總會去走廊裡來回走走,觀望他們的進展,有時走到工位旁,便叮囑一句,“你們現在有條件流片了,多自己動手試試。”

實際上,不用做科研時,胡偉武的生活是低調而傳統的。他不用智慧手機,只在需要做核酸檢測時特意帶上一個智慧手機。多數人和他聯絡,都主要透過郵箱。

但在學校裡,他的課堂卻是“明星課”,學生們總是慕名而來。今年在中國科學院大學雁棲湖校區,胡偉武的第一堂碩士研究生的課就被擠得爆滿。沒座位了,學生們就站在教室裡聽,還有人搬來樓道的長椅。王銘劍記得,他讀研一時,胡老師的每節課也都是這樣,很多沒搶到課的人,就站在走廊和樓梯上聽講,一站就是三小時。由於經常搶不到位置坐,王銘劍有時就在寢室看直播課。

教書育人始終是胡偉武生活的另一半。今年下半年,每週一的下午、晚上和每週三的上午,胡偉武總要驅車趕往懷柔區,為中國科學院大學的本科生和碩士生授課。

教學時,他總會格外注重實踐。從教二十餘年,胡偉武總結出計算機教育領域的痛點——高校基本上都在教大學生怎麼用計算機,而不是怎麼造計算機。這是長久以來的現狀。胡偉武明白,現在中國大部分高校的老師自己也沒有造過計算機,沒做過CPU和作業系統,自然無法向學生展示這一內容。

為此,胡偉武還促成了一項大賽的誕生。2017年,在教育部高等學校計算機類專業教學指導委員會的指導下,第一屆“龍芯杯”全國大學生計算機系統能力培養大賽啟動。每年,都有上百家高校的大三、大四的學生參加這項大賽。

在中國科學院大學,本科生和研究生的課程也被重新編寫,造計算機的過程被體系性地表現出來。今年暑假,胡偉武還參與了導教班的教學,和全國計算機體系結構的老師一起研討,該如何教學生造計算機。龍芯電腦也走進了一些中小學,孩子們開始在國產的自主平臺上使用計算機。

“沒有在市場化條件下實現自主性之前,中國都會處於第三代計算機人的階段。”胡偉武的心中始終有一個目標,那就是在國外的Wintel(微軟+英特爾)體系和AA(ARM+Android)體系之外,建立起第三套體系,用屬於中國自身的技術底座來支撐自主的產能發展。他認為,自己和這些學生們,都是第三代計算機人,這是他們的共同使命。

人物簡介

胡偉武,中共黨員,龍芯中科技術股份有限公司董事長,中國科學院計算技術研究所研究員,博士生導師。在他的帶領下,“龍芯1號”研發成功,這是中國第一枚擁有自主智慧財產權的通用高效能微處理晶片,而後又主持研製了“龍芯”系列晶片,實現了我國CPU關鍵核心技術的突破。

國家傑出青年科學基金獲得者,2018年“CCF王選獎”獲得者,第九、十屆全國青聯委員,第十一屆全國青聯常委,第十一屆全國人大代表,中共十八大、十九大、二十大代表。2020年8月,榮獲北京市突出貢獻中關村獎,摘得北京科學技術最高獎桂冠。先後承擔國家863專案、國家傑出青年基金、中科院知識創新工程方向性專案等課題。

新京報記者 汪暢  編輯 陳曉舒  校對 賈寧