A. 「芯人物」兆芯王惟林：破解「缺芯」之困 引領高端CPU新突破
【本期人物】 王惟林， 科技 重大專項課題研發負責人，高性能通用CPU技術團隊負責人，上海兆芯集成電路有限公司（以下簡稱「兆芯」）總工程師，畢業於中國科學院微電子中心。王惟林擁有多年CPU及晶元組研發設計和管理經驗，作為 科技 重大專項課題研發負責人負責組建了高性能通用CPU和晶元組設計實現團隊，主持CPU和晶元組微架構的總體設計和總體實現方案，設計流程和設計規范的制定，先後負責了多顆CPU及x86-SoC晶元的設計研發及量產。
校對/范蓉
數字化時代的到來，晶元已成為極度關鍵的戰略性產品，不僅影響國民經濟發展，更與國家安全息息相關。當今，我國作為全球數一數二的網路大國，卻仍然飽受「缺芯」之痛，而國內最缺的「芯」無疑是高端通用處理器、存儲器、FPGA、射頻晶元等「主角」。
所幸的是，國內的IC人也在奮力追趕。 前不久問世的、被業內評為「可與英特爾第7代i5比肩」的x86架構處理器KX-6000系列，其「幕後英雄」正是國內高性能通用處理器企業上海兆芯的CTO王惟林帶領的500多人團隊集結開發、歷經無數個日夜的成果。
這一切，要從他20年前的一個決定開始。
轉身
時光回溯到2000年，從中科院微電子中心畢業不久，王惟林選擇進入威盛電子。
當時的威盛可謂IC業界的翹楚，1999年通過收購Cyrix成為第三大x86處理器廠商，2000年收購S3圖形部門成為第三大顯示晶元廠商，是第一家同時擁有CPU、GPU和晶元組的廠商，是台灣的股王，風光可謂一時無倆。
但第一次面試就給了王惟林一記「悶棍」。王惟林還記憶猶新地說，當時威盛公司研發副總面試，但很多問題涉及的設計理念和方法都沒有聽說過，只能勉強回答，但由於基礎還算扎實，被認為面試表現不錯的王惟林作為種子選手進入威盛。
同期，威盛也在著力打造研發隊伍，當時安排王惟林等有潛力的新晉員工到海外學習了半年，由研發副總和工程副總親自培訓，掌握先進設計技術和設計方法流程，回來之後，王惟林 從PCIe模塊設計起步，開啟了晶元組等主力晶元的開發歷程。
而威盛內部研發團隊也在「PK」。王惟林說，當時的機制是哪個團隊研發周期短、流片快，項目就由這一團隊接盤。 大陸研發團隊士氣如虹，一般IC設計周期需10個月，大陸團隊只用了6個月，成功勝出。 並且，市場也給予積極反饋，晶元月銷量達200萬片。
一戰成名之後，王惟林也成為研發主力，而威盛的主要研發中心也由我國台灣轉移到大陸。
看起來，一切都順風順水，但前行的道路總是崎嶇不平，最大的考驗已然來臨。
煎熬
在一代代晶元的迭代歷練中，王惟林及其團隊也不斷成長，而當時光轉到2010年時，一個新的考驗橫亘在王惟林面前。
當時威盛把x86技術帶到了大陸，需要王惟林領導的團隊來「闖關」， 沒想到這一闖就闖了兩年。
王惟林至今仍歷歷在目：當時手上還有其他項目，但 至少一半時間在琢磨CPU設計。他自言說「成員們經常關在小黑屋裡」看源代碼到深夜， 還要經常組織討論答疑解惑。 因為一個CPU內核就有220個模塊，而有180個模塊拿手工畫的，是定製化設計，他形容說 真的讓人十分「抓狂」。當時團隊的許多工程師因為周期長、設計復雜，同時覺得看著高大上但不能做產品，缺乏實際意義，陸陸續續地離開了不少。
但王惟林仍在矢志不渝地堅守，也實打實地淬煉了2年才「通關」。「 從原理、架構、代碼、設計方法和流程，一整套體系全吃透才行。 我們邊看邊改進，不停試錯，2年多來終於摸清楚了來龍去脈。認識到如何對微架構改進，提高IPC和頻率等，同時也看到採用全定製化時間太長，而採用工具進行半定製化能將時間縮短一半，面積和功耗縮小一半。」王惟林表示。
而此時新的變局來臨。由於時代及產業發展的需求，威盛最終於2013年與上海市國資委旗下聯和投資合資成立了上海兆芯集成電路有限公司，其中上海聯和投資出資2億美元占股80%，威盛電子占股20%，王惟林團隊的人馬被全部轉入了兆芯。
命運的車輪帶著王惟林駛入了兆芯的軌道，而首要的是需要攻下x86 CPU內核這一「堡壘」。
跨越
這是必須要攻克的「山頭」，因為現實十分「緊迫」。
經過數十年之功，英特爾藉助Wintel聯盟已在桌面處理器領域占據了絕對霸主地位，雖然AMD、英偉達甚至ARM陣營想發起沖鋒，但撼山易撼英特爾實難。而且，英特爾雖在移動晶元領域屢次敗下陣來，但 其x86架構已延伸至通信和伺服器領域並橫掃天下。而在國內向高端通用處理器進軍的兆芯、龍芯、飛騰等艦隊中，由於架構不同，生態各異，表現出眾的兆芯亦承擔破局的重任。
畢竟，王惟林對兆芯有更高的期許： 在滿足高端通用桌面處理器的需求後，將向筆記本、伺服器、嵌入式計算平台等市場多元化擴展。
而 如果不在桌面處理器技術實現突破和作為，從而以點帶面向伺服器等高階領域進軍，那所謂的信息安全只能是「空中樓閣」。 作為追趕者，沒有捷徑，唯有咬緊牙關打攻堅戰。
「雖然兆芯從威盛團隊承接了大量x86技術資源和x86專利交叉授權，但是我們 拿到的原始代碼與主流水平差距太大，每一代優化改進難度相關於重新設計一個新晶元，只能是小步快跑，積硅步以至千里。 」王惟林感慨地說。
而之前CPU內核「攻關」的積累，只是一個開始，只表示有「紙上談兵」的能力。王惟林坦言， 在看懂之後進行可行化改進還面臨重重關卡，一方面做原有架構如多核流水線、內存讀取、多核互連方面等改進，另一方面要改進流程設計方法，評估性能功耗，包括SoC驗證環境等均需重新搭建。
小步快跑的背後亦掩藏著無數的艱辛：「通用處理器這一規模的晶元開發需要大集團作戰，我們團隊四五百人左右，傾力研發了三四年時間，也只能維持CPU這樣規模一個半項目的開發。」王惟林提到，「 上一代CPU將近20億晶體管，從微架構定義到流片，從數字、模擬IP設計集成到測試，從性能、功耗到兼容性、穩定性，可謂亦步亦趨、誠惶誠恐，每一節點都不能出差錯，投入的人力、時間、資金難以想像，經過無數次反復審驗，才敢最終量產。 」
雖然難上加難，但快跑的結果也很顯著：2012年國內CPU水平只是當時英特爾產品的7%，而兆芯推出C系列晶元之後則提升至50%（數據源自《 科技 日報》），最新推出的KX-6000處理器完整集成CPU、GPU、晶元組，具有八個CPU核心、主頻最高3.0GHz、支持雙通道DDR4-3200、最大容量可達64GB， 不僅刷新了國產高性能通用處理器的里程碑，性能上更是可與英特爾主流產品媲美。
而這一小步，卻實現了國產高性能通用桌面處理器從能用、可用到好用的一大步。
突圍
雖然CPU的研發迭代一直在穩步推進，王惟林頭上的「緊箍咒」卻一直懸著。
因為設計一個CPU實打實地作戰還可以完勝，但技術上的突破只是第一步，構築商業或生態系統才是終極挑戰。
幸而x86架構相對有一定的生態基礎，可以不必從零開始搭建自己的生態，有利於兆芯CPU的推廣，王惟林也認為兆芯是站在了巨人的肩膀上。
但他也直言，x86生態雖相對完善，但仍會遇到諸多問題，要與生態夥伴一起解決。比如x86在操作系統如Windows上適配較好，但國內OS大都基於Linux，對x86 CPU雖然比其它的指令友好多了，但仍有很多適配的工作要花功夫、要做實， 包括固件、軟體、應用、系統集成等環節，需要與合作夥伴一起擴大和完善產業生態。
可喜的是，兆芯經過幾年的「征戰」，目前已與多家知名整機廠商合作，包括聯想、清華同方等系列台式機廠商；昂達、技訊、聯想開天、上海儀電智通秉時等一體電腦廠商，以及中科曙光、火星高科、眾新等伺服器公司。採用兆芯通用CPU的多品牌台式電腦、筆記本均已量產並完全達到成熟產品標准，且兼容性出色。
一組對比數字成為兆芯CPU表現的最佳註解：2018年營收比2017年漲了3倍，預計2019年與去年相比營收將增長4倍。
但反觀現實，仍讓王惟林唏噓。他提到， 在高端通用處理器領域，國外廠商擁有多年積累的技術、資本、生態等方面優勢，國內起步晚，技術積累有限，困難和挑戰依然重重，但國內一定要傾力發展自己的高性能通用處理器，因為這才是真正保證信息安全和產業鏈安全的基石。
而在信息安全已上升到產業安全、供應鏈安全的時刻，留給國內高端處理器企業的考驗仍將持續。而正如古語所言： 天下有大勇者，卒然臨之而不驚，無故加之而不怒。此其所挾持者甚大，而其志甚遠也。 在王惟林引領下的兆芯，又會帶給我們哪些新的「吉兆」呢？