从摩尔时代驶向后摩尔，国产芯片开荒者汤博士仍在前行

芯片揭秘主播 幻实（右）对话 广东跃昉科技有限公司CEO、前中芯国际执行副总裁汤天申（左）

三十多年前的国产半导体行业可以说就是一片贫瘠的荒土，能够坚持在这片荒土上耕耘至今的前辈们都值得我们去尊敬。

汤博士从事半导体行业三十多个年头，是多个国家01、02重大专项项目负责人，2015年获选科学中国人年度人物，曾参与了全世界第一个64位CPU的设计，如今仍在为国产半导体行业不断努力着。

本期节目就让我们来听听汤博士从事半导体行业三十多年来的芯路历程以及他眼中的中国芯片产业。

芯片揭秘 – 第254期：从摩尔时代驶向后摩尔，国产芯片开荒者汤博士仍在前行!（上）.m4a11:44来自芯片揭秘

以下内容由对话音频整理

探秘世界首个64位CPU研发历程！

完善产业链，从Foundry开始！

新的时代，新的使命，RISC-V带来新的希望

奋斗二十载，更加辉煌的“芯”故事交由年轻人书写

探秘世界首个64位CPU研发历程！

幻实（主播）

欢迎大家收听芯片揭秘，本期节目非常开心见到了一位久未相见的老朋友——广东跃昉科技的CEO汤天申博士。

汤天申（嘉宾）

各位听众大家好。

幻实（主播）

为什么说跟汤博士是久未相见呢？其实几年前,谢志峰博士在创办艾新科技的时候，汤博士就来给我们站过台、打过call，那个时候您还是中芯国际的VP是吗？

汤天申（嘉宾）

没错，那时候我作为执行副总裁在中芯国际在站我的最后一班岗，之后不久我就去加拿大帮助一个国内企业收购了一家当地的设计公司，大概有两年多的时间不在国内。去年新冠疫情肆虐，我绕了半个地球又回到了国内。

回想起来，我在这个行业奋斗了差不多三十几年。我大学学的是自动控制理论，毕业以后去到美国攻读电机工程硕士与博士学位，从那时起，我就开始接触到了集成电路设计领域。后来，我又去大学教了7年书，做了很多关于集成电路在外空间使用方面的研究。1999年，我加入了Intel，参与了全世界首个64位CPU的设计工作，也许在大家眼中它不是很成功，但它毕竟开创了先河，为后面的CPU发展打下了基础，至今我都十分感慨。

幻实（主播）

没错，有一种强烈的探索前沿的使命感。这段经历能不能详细给我们讲讲您在那个项目中是什么样的角色？

汤天申（嘉宾）

那个时候我是Intel的一个中层管理者。大家看到了应用的需求，当时都是32位的CPU，而32个数位地址连存储数据都不太够了，所以想要研发64位的CPU。当然，64位不光为了存储，还要把很多应用和计算放到64位上去做。

其实以当时的技术想要实现是十分具有挑战性的，因为那个时候是用0.18um工艺做64位，我们现在都不敢想象能做到。

不同制程工艺成本预测 （图源：IBS）

幻实（主播）

您觉得64位CPU的成功研制得益于哪些因素？

汤天申（嘉宾）

我觉得当时的硅谷，尤其是Intel汇集了很多高端的科技精英成为管理人才，他们会创新又懂管理，虽然每次研发都会充满未知的挑战，但是总有一种创新的基因促使着大家前进。你身边的人就像你的老师学长，大家遇到问题都会相互交流，很多想法都是在那时候出来的。对我而言，这些经历使我在进行一些无从下手的工作时，能够有信心、有能力找一些不同的、变通的方法或者一些创新的手段去解决问题。

当时研发团队大概有700多人，怎么组织一个700人的团队有效地执行、前进，快速通过迭代整合芯片设计是一个十分棘手的问题。要知道，那个时候我们没有这么好的自动化布局布线，没有那么方便的EDA工具，很多都是要靠手工设计组装放在一起。你不能蛮干，需要去动脑子，变着法子把它做的可以自动化或复用。实际上，现在EDA 工具的原型都是我们当时写那些脚本写出来的。那个时候我感受到了真正的芯片设计。

完善产业链，从Foundry开始！

幻实（主播）

如今，我们讨论的更多的可能是如何快速的做出一款芯片，和当时是完全不一样的想法。当时，您认识谢志峰谢博士吗？

汤天申（嘉宾）

当时我还真不认识谢博，虽然他也在Intel，但他做的是工艺，我做的是设计。Intel是IDM公司，它集设计、工艺、技术研发、生产制造、销售等于一体，我们当时在不同的部门。我是在回国加入中芯国际后与他认识的。

幻实（主播）

您什么时候加入了中芯国际？

汤天申（嘉宾）

我是2004年回国，2010年加入中芯国际，加入中芯国际前，我在华虹NEC工作。从Intel出来以后，我和几个从国内出去的朋友在硅谷和上海创立了一家公司，当时做芯片设计的公司并不多，我觉得我们抓的时间点还是不错的。

幻实（主播）

这家公司现在怎么样了？

汤天申（嘉宾）

这家公司现在还在，公司的发展可能跟我们初期的想法和目标不太一样，另外，很多人觉得Intel出来的人的同质化比较高，我们当时觉得不如分开来在不同的领域去做不同的事情。

在 Intel的时候，我做过一段时间的micro electronics service，一种早期的设计服务公司原型，用台积电的工艺替很多系统公司做芯片。

设计、封装测试这些都做，甚至我们会用Intel的一些功能模块将其改成IP核。当时我就在想，我们国内也有Foundry，我们能不能回来做设计公司？抱着这个想法我回到国内，回来后我就发现了问题：国内的制造厂只能生产，它不提供给你SPICE模型、 PDK和IP这些东西。

2019 年全球十大半导体 IP 供应商市占率 （图源：IPnest）

那个时候就在想，既然我想在国内做芯片公司，在国内流片，我就得走进国内的Foundry，帮他们把缺的东西补齐，后来我就加入了华虹NEC担任设计服务副总一职。

幻实（主播）

为了中国的整个产业链的完善，要把它做齐做全。

新的时代，新的使命RISC-V带来新的希望

汤天申（嘉宾）

这十几年走下来，我觉得中国确实是走到一个拐点，基本环境也许不是最好，但该有的我们都有，完全不会像以前那样缺这少那。而且中国现在的年轻人和资本市场环境和那时相比完全不一样。

幻实（主播）

你有没有觉得现在年轻人的时代更好？

汤天申（嘉宾）

我觉得每一代人都有每一代人的使命和责任，也有属于那一代人专属的快乐。现在的年轻人真的在做很多实在的事，比我们当时能够做到的多得多。我们那是在开荒，而现在是在耕种和收获。

幻实（主播）

您现在是在从事什么事情？

汤天申（嘉宾）

我当年在Intel是在做64位的CPU，现在绕了一圈又做起了CPU。我们基于RISC-V开源CPU*指令集和架构，做的是物联 相关的系统芯片。

*指令集是计算机系统中硬件和软件之间交互的规范标准

幻实（主播）

这是一个SoC吗？

汤天申（嘉宾）

是的。可以想象一下，一个十分复杂的芯片，它上面必定得有操作系统，驱动和各种各样的配套软件，才可以在此基础上进行应用软件的开发。

我们公司可以提供这方面的操作系统、驱动程序和相关的的软件包等。这有点像当年的*Wintel，既有芯片，又有操作系统，让用户可以在上面做开发。

*Wintel即Windows-Intel架构。字面上是指由Microsoft Windows操作系统与Intel CPU所组成的个人计算机。

我个人的看法是，这不是一个简单的替代，而是一个升级和换代。开源的软件系统可能大家都能理解，开源的硬件系统是什么呢？

就CPU而言，最基本的就是指令集和架构的公开，任何个人、团体、企业或者国家都没有权利拥有它,大家都可以在这上面充分竞争。

幻实（主播）

基于RISC-V的架构的SoC芯片应该具备了更大的推广空间。

汤天申（嘉宾）

我们所希望的是大家可以根据不同的需求、应用来发展更好、更精致的产品。

中国物联 市场规模统计及预测 (图源：中商产业研究院）

幻实（主播）

为什么会选择物联 这个赛道？

汤天申（嘉宾）

19世纪，通讯技术带动了生产力的发展；上世纪中末期，计算机 络技术又再次燃起了革命；而21世纪是一个数据革命的时代。大数据、云计算、 AI、区块链等技术推动着数字经济的发展，尤其是这次疫情，很多以前不可能发生的事都发生了。我们不能再拘泥于 络技术，要真正走进工业的各种应用中去。

物联 芯片对功能、功耗、安全和数据管理等方面的要求很高，用RISC-V加上其它一些技术来实现的话，我们可以把它做的更好，这也是中国的机会，我们的市场很大，国内客户对这种新技术的接受程度以及敢于冒险的精神都比较大。

2020年半导体IP以功能分类市场份额 (图源：IPnest）

奋斗二十载，更加辉煌的“芯”故事交由年轻人书写

幻实（主播）

这是您第几次创业？

汤天申（嘉宾）

第五次或是第六次。

幻实（主播）

您觉得这一次的和前面几次有什么区别？

汤天申（嘉宾）

以前是摸索着去学习、去成长，这一回是将以前的一些经验利用起来，对看问题的角度和做事的方法会更脚踏实地一点。总体来看还是充满挑战，但对行业的理解和以前比起来不太一样了，毕竟“学费”交的也够多的了。

另外，我以前的团队同质化很强，这次的创业团队却不一样：我是搞硬件出身，我们的CTO是软件出身，她原来是谷歌的 CTO，也曾是思科中国的 CTO。我觉得同时能够提供软件、硬件和应用层面的一些解决方案的公司会更好。这种想法就跟以前不太一样，以前可能觉得做好一颗芯片就会有客户来买，但那时的芯片相对简单。

比如，我刚回国做的是 LCD驱动芯片，但那时我们国内的屏幕厂家生产技术水平很弱，所以驱动芯片也很难做。现在，我们国内有很多优秀的屏幕厂商，产业链的配套十分齐全，整个大环境和二十年前完全不一样。

我觉得现在的年轻人还是很幸福的，一定不要辜负了这么好的时代，你们努力奋斗二十年后，中国对人类的发展所做的贡献一定是巨大的。当然，一定有属于你们的故事，相信一定比我的故事好听多了。

回过头来，在与国外的博弈中，我们确实要承认某些领域仍然有差距，但也不必妄自菲薄，我们在一些领域里做的还不错。从已成熟的芯片产品和整个产业链来看，我们可能确实做得不是那么好，我们短期内也不可能做得那么好，但这并不意味着我们在其它方面就不行。就像RISC-V，我们与国外企业离起跑线的距离差不了多少，往后的发展就是要靠我们自己，只要跑的快，能坚持，少犯错误，我们就能赢。以前我们没有x86，现在我们可以有RISC-V。

RISC-V 内核需求数量构成预测 （图源：Semico Research）

一款指令集构架是否能够取得商业成功，不仅取决于它的性能，还跟相关的软件生态环境是密不可分的。X86和ARM等构架经过多年的经营，构建了非常成熟的软件生态环境，比如微软的windows系统、谷歌Android系统、苹果的IOS生态系统等。它们拥有众多粉丝路径依赖其相关的产品和配套的商业方案。因此，RISC-V短期内还无法对服务器领域的Power等构架，PC机领域的X86等构架和手机领域的ARM构架造成威胁。

另一方面，RISC-V的发展潜力是很大的，背后更是有着政府的推动。无论是中国还是印度等国都在RISC-V诞生不久，迅速把它作为国家标准的指令集构架，推荐国内的大学和研究机构积极采用，并且已经制定规划且投入专项资金用于开发不同系列的RISC-V处理器。就像汤博士所说，以前我们没有x86，现在，我们真的可以拥抱RISC-V。