前言：就在昨天，飛騰CPU服務器、龍芯CPU服務器以及申威CPU服務器進入政府采購名錄的消息突然刷爆全網。這是國產CPU服務器第一次進入政府采購名錄，業內人士普遍認為，該次進入名錄對于國內CPU企業發展具有里程碑的意義。本文專門起底國產CPU研發團隊的“三駕馬車”之一，飛騰。

天津飛騰信息技術有限公司

中國對國產CPU和OS的研發支持始于上世紀90年代的“泰山計劃”，由于種種原因，該計劃不幸夭折，今天，在各種搜索引擎中已經找不到關于這個計劃的任何只言片語。然而，不了了之的計劃卻為中國未來的CPU研發留下了火種，這小小的火種后來演變成三支國字號的隊伍：飛騰、龍芯、申威。近年來，隨著上述三個團隊的持續發力，以及宏芯、兆芯等民營或合資的CPU研發企業的成立，中國芯的水平正在慢慢接近國際水準。其中，尤以“飛騰”的表現最為搶眼，他不僅研發了世界上首款基于ARM架構的64核CPU“火星”，也是國產CPU企業中，唯一一個從高性能計算芯片（大）到桌面、嵌入式芯片（小）均能提供產品的企業。關于飛騰的故事，要從讓他名聲大噪的“火星”講起。

01戰神“火星”

張承義沒有想到，他在讀碩士時隨手起的英文名Charles Zhang ，十五年后會在芯片圈內一夜爆紅。

2015年8月，知乎、雷鋒網、至頂網、EETimes……等國內外網絡平臺上，紛至沓來的業內人士都在討論Charles Zhang在剛剛結束的HotChips 2015 大會上做的那個主題發言《Mars: A 64-core ARMv8 Processor》（“火星”：一款64核ARMV8兼容微處理器）。

引起熱議的第一個原因是，由Charles Zhang所在的“飛騰團隊”，設計出的代號為“火星”（Mars）的CUP芯片是世界上第一款基于ARM架構的64核CPU，這款ARM陣營最強大的CPU居然是由一個低調的中國團隊設計出來的，無論如何在業界都是爆炸性新聞；第二個原因是，作為第二家受邀站上HotChips舞臺的中國CPU團隊——第一家是2008年的龍芯，飛騰代表的是這七年里整個中國通用CPU芯片的進展，可是Charles Zhang匯報用的PPT，做的實在是，太爛了。

HotChips大會堪稱國際CPU領域的“華山論劍”。大會自1989年第一屆始，年年都在硅谷的同一個地方舉辦（早些年是斯坦福大學，近些年是弗林特中心），從不挪窩。每年，CPU 巨頭們和新興企業們通過它向世人展示企業對芯片架構的最新想法。雖然不是第一個站上HotChips舞臺的中國團隊，“飛騰”還是創造了一項大會記錄——HotChips史上第一個嘉賓沒有到現場的遠程主題報告。

因為，倒霉的Charles Zhang沒有拿到赴美簽證。

事后總結，張承義認為這是PPT做的爛的首要因素。拿不到簽證，團隊早早放棄了參加大會的想法，并向大會申請撤下報告。在HotChips的盛情邀請下，直到會前幾天才確定用遠程報告的形式參會，張承義那時才開始趕工修改PPT，而且大會要求提前幾天定稿，留給他修飾PPT的時間并不多。第二個原因是缺乏經驗，PPT的內容分三部分，第一部分著重講飛騰自主處理器核的設計，第二部分講整個芯片的片上存儲和互連設計，最后講芯片的物理指標和性能指標，結果第一部分講得時間太長，導致后面時間不足，匆匆結了尾。第三個原因是，原本調試好的視頻會議（Google Hangouts），臨到會前半小時，突然視頻信號無法顯示，倉促改成了語音匯報，于是全球的同行干巴巴地看著一個至簡至丑的PPT，聽著一個差強人意的中式英語虎頭蛇尾的介紹完世界上第一款64核ARM架構的CPU芯片。種種陰差陽錯導致現場反應相當冷淡，這也是被國內同行深深詬病的一點。

Charles Zhang當年的PPT現在在網上還能找到

對張承義而言，這個重要的歷史時刻更是書寫得有些哭笑不得。2015年8月25號北京時間早晨6點，他一個人在自家書房里完成了這款集飛騰團隊大成的，也是當時中國最強通用CPU芯片的發布會。隔壁房間里，上小學的兒子正微微的打著小呼嚕。

Hotchips上糟糕的亮相，讓飛騰團隊在后來相當長的一段時間里，飽受國內業界質疑。由于當時“火星”確未流片，一些人認為這又是國內研究機構在放衛星、騙經費。重壓之下，飛騰團隊的反應異常冷靜：不做任何辯解，繼續埋頭工作。與國內某些CPU團隊頻頻在媒體上放話的高調不同，飛騰團隊速來的風格都是內斂低調——“你說你的，我做我的，到時候，我們拿真家伙出來見”。

一年后的夏天，在Hotchips 2016大會上，飛騰團隊展出了“火星”的樣片及服務器樣機，并演示了基于“火星”的企業級應用解決方案。“火星”在飛騰芯片體系中被命名為FT-2000，其性能持平Intel的E5服務器芯片，這是國產服務器芯片第一次在性能上追平Intel。換言之，2016年的“火星”樣片的水平大約相當于2014年Intel服務器芯片的水平。至此，一年前刻薄的質疑聲煙消云散。

“火星”主要性能指標

飛騰團隊參加Hotchips 2016大會

“火星”采用的微內核結構也有一個昵稱，“xiaomi”，中文“小米”的拼音，業界一度疑心此處的“xiaomi”和雷軍的小米有什么關系。真相卻是一丁點關系都沒有。飛騰研發團隊的主體人員都是理工男，起名這種事完全不擅長。有一天，領導突然指著團隊一個設計師說，“你家姑娘小名是叫小米吧？我們這一代微結構就叫xiaomi，下一代換他家的，chengcheng，還有那個誰家的，是不是叫ViVi？就這樣定了。”結果下一代微結構并沒叫chengcheng，現在叫dami（大米）。大家時常開玩笑：再下一代會不會叫yumi（玉米）？

至于FT-2000起名叫“火星”，則是一種精心設計。飛騰系列芯片上一代采用的SPARC架構，源自美國SUN公司。“SUN”翻譯過來是“太陽”，為了表明自己的設計離SUN公司越來越遠，飛騰系列芯片的架構代號都以太陽系行星來命名，最早的架構代號叫“水星”（Mecury），第二代架構叫“金星”（Venus），轉換到ARM兼容時來到第三代架構叫“地球”（Earth），也就是FT-1500A，FT-2000則叫“火星”（Mars），屬于第四代架構。照道理，接下來新型架構應該叫“木星”（Jupiter），可是團隊內部很喜歡“火星”這個名字，直接火星1代，火星2代……這樣命名下去了。

“火星”的英文名“Mars”在羅馬神話里，是“戰神”的意思，這大概也暗含了飛騰人最深的愿景：在通用CPU領域成為戰無不勝攻無不克的戰神。

02二十年求索，不變中國芯

所有看似偶然的“橫空出世”背后，都有不為人知的艱辛求索。“火星”亦然。為了這顆實至名歸的中國芯，飛騰團隊用了二十年。

上世紀90年代末，懷揣著“為國造芯”的夢想，飛騰組建團隊開啟了“中國芯”研發的征程。到2006年，飛騰團隊研制成功了兩代國產CPU，在關鍵領域實現了規模化應用。“十一五”期間，在國家 “核高基”科技重大專項的支持下，以 FT-1000/FT-1000A和FT1500為代表的第三代飛騰CPU走向商業應用。第三代飛騰CPU使用的是SPARC指令集架構，但SPARC孱弱的生態系統無法支撐飛騰CPU的大規模商用，飛騰真正進入跨越式的騰飛，是開始于第四代飛騰CPU的問世，即兼容ARM指令集研發的FT-1500A和FT-2000系列CPU。

2011年秋天，飛騰項目組在長沙旁邊的寧鄉縣召開的研討會被視作飛騰發展史上的“遵義會議”。

那次會議，只做了一件事：討論飛騰是繼續沿著SPARC架構向前走，還是轉向ARM架構。

當時，項目組的人力正兵分兩路，一路沿著SPARC架構繼續對FT-1500微架構做單核性能升級，一路已經開始研究ARM指令集。會上，兩派展開了激烈的爭論。SPARC路線派認為目前FT-1000和FT-1500在超算領域已經能夠規模化應用，即將量產的FT-1500的性能和工藝在當時國內已經領先，整體性能也在向國際最先進的CPU逼近。雖然單核性能較低，但團隊已經開始了超標量亂序處理器核的設計，初步評測能夠大幅提升單核性能。此時換架構，意味著一部分設計工作需要推倒重來，代價太大。ARM路線派更多的是從產業生態上考慮，FT-1500雖然性能優秀，但在推廣的時候，將會困難重重，不管是國際還是國內，基于SPARC架構的軟硬件生態幾乎為零，芯片性能再好，沒有可以用的軟件，跟廢鐵無異。飛騰除了要做出用于超算的高性能CPU外，還有一項重要的使命是為關鍵行業和領域的自主可控信息系統提供核心芯片，助推國產集成電路產業發展。ARM的生態是當前唯一能夠與x86抗衡的指令集，軟硬件和人才基礎都是SPARC所無法企及的。而經過設計評估，相比原定的SPARC芯片升級計劃，只需要多花額外一年的時間，就可以推出ARM平臺CPU樣片，但產業化推廣卻可以節約寶貴的時間。

參會的大領導們幾乎黑著臉聽兩派吵完，最后的閉門會議上，領導和總師組反復比較后，決定放棄SPARC架構，采用ARM架構。

2014年10月，飛騰第一款兼容ARM指令集的CPU，FT-1500A面世，指標相當漂亮，再一次站在了國產CPU的巔峰。轉換架構，只用大約三年時間就研發出國內領先的通用CPU芯片，引起業界一片震驚，很多同行懷疑FT-1500A根本不是全自主研發的，而是購買了ARM的IP核授權——唯有這樣，才能大幅壓縮研發時間。

目前國內所有的通用CPU生產廠商采用的產品架構，都是由西方人發明，架構的同名詞是“指令集”。采用哪種指令集，本身與CPU的“自主可控”沒有直接關系，那只是一種設計規則，根據這種規則，廠商設計自己的芯片（選擇不同的指令集來設計CPU，大致等同于你是用英語寫文章還是用中文寫文章，不同的語言在使用過程中語法規則是怎樣）。而IP核授權，意味著別人把一部分甚至全部芯片設計代碼寫好再賣給廠商，如果這中間暗藏了后門，廠商是無法知道的。

面對質疑，飛騰團隊依舊沒有吭聲。“打口水仗，是要投入人力和時間的啊！那時候飛騰公司才成立，工作還沒理順，哪里有精力去辯解？飛騰對外宣布是2012底拿到的ARM指令集授權，但是相關工作在2011年就啟動了，我們怎么可能一點準備都沒有，貿然去跟ARM談呢？FT-1500A前后研發時間三年，而不是外界看到的二年不到。天津飛騰每一款芯片的處理器核都是自己設計的！！”三年半后，天津飛騰信息技術有限公司（以下簡稱“天津飛騰”）副總經理郭御風終于把當年憋著的那口惡氣吐了出來。

2015年年底，也就是“火星”（FT-2000）只做完了仿真測試，尚未流片之前，惠普全球的首席科學家、全球戰略合作副總裁格雷格即帶隊前往天津飛騰洽談合作，希望未來將“火星”用到他們的服務器上。目前，百度、阿里等互聯網公司均與天津飛騰有接觸，希望能夠評測飛騰的CPU，為將其應用到他們的云和數據中心做準備。

飛騰轉投ARM的初衷之一，是希望可以助推國產集成電路產業的發展，最終打破Intel在高端服務器芯片領域的壟斷地位。“火星”的誕生，讓挑戰Intel的曙光初現。

“火星”雖然達到了能夠媲美國際主流CPU的性能，但一個CPU加八塊存儲擴展卡的整機構建成本非常高，導致“火星”的產業化之路并不順暢。為了進一步地降低成本，2017年，飛騰流片了優化升級的FT-2000+。該款芯片是飛騰目前最頂尖、也是性價比最高的產品，它集成了64個自主設計的最新通用微處理器核，保留了大容量的片上二級cache，將存儲控制器升級為8個DDR4，并從片外集成到了片內。考慮到芯片面積，舍棄了三級cache，雖然對性能造成了一定影響，但單片的解決方案大幅降低了整機成本，提高了整機可靠性，更加符合市場需求。該款芯片的誕生，標志著飛騰完成了科研思維到市場思維的蛻變。FT-2000+工作頻率2.3GHz，雙精度浮點峰值性能588.8GFlops，功耗96W，spec2006實測性能達到了2014年Intel至強E5主流服務器CPU的水平，依然是國內最高性能的服務器CPU，同時，使用FT-2000+的整機構建成本比使用FT-2000低50%。

03 CPU自主可控之爭

“中興事件”之后，國人建立在消費級互聯網上的大國信心瞬間被“缺芯少魂”的現實擊碎，“信息系統的自主可控”成為全民關注的焦點。而CPU作為信息系統的核心，是否“自主可控”對于國家信息系統安全和產業系統安全至關重要。

在排除掉CPU的生產研發單位是否符合安全保密要求和研發團隊是否本土化這兩個外部條件后，業界對CPU自主可控的標準集中在兩條：CPU指令集是否可持續自主發展；CPU核源代碼是否自主編寫。目前，第二條已形成了統一認識，如果不能自主編寫核源代碼意味著別人如果在設計中安插了后門，CPU生產廠商也無法判斷，這完全不符合自主可控的要求。

于是，爭論的焦點只集中在“CPU指令集是否可持續自主發展”這一條上。

指令集是一套軟硬件之間的語言規范，國際上曾經有不下十種指令集，經過殘酷的市場競爭，目前通用領域得到廣泛使用的指令集只有Intel的X86和英國Acorn公司的ARM。由于知識產權的限制，早期國產CPU在公開領域一直沒有途徑使用這兩種指令集，早期國產CPU的三駕馬車，飛騰、龍芯、申威，不得已分別選擇了SPARC指令集、MIPS指令集、ALPHA指令集。這三種指令集之所以可以以極其低廉的價格（比如SPARC給飛騰的授權價只有99美元，ALPHA不要錢）授權，是因為它們的生態環境很弱，需要吸引合作伙伴來共同打造生態才能生存。然而，十余年過去，受到Intel和ARM的雙重碾壓，SPARC、MIPS、ALPHA的生態系統越來越凋零，導致使用上述指令集的國產CPU的生態環境建設十分艱難。

2011年，飛騰堅定地轉向ARM，正是看準了兩個道理：純粹依靠政府輸血無法在CPU大戰中生存。信息系統領域，是商業競爭高度發達的領域，Intel在50年的發展道路上，曾血戰摩托羅拉、與微軟聯手踏平SUN、SGI、IBM、DEC、惠普等CPU技術流派，期間還順帶把自己的IA-64也滅了，才有了今天在桌面CPU和高端服務器CPU領域的霸主地位。而CPU研發，又是資本和技術高度密集的領域。中國2017年用于集成電路研發總投入約45億美元，這一數額甚至不足Intel一家公司年研發投入的50%（數據來源：清華大學微電子所所長魏少軍教授在SEMICON2017上的演講）。ARM作為一家只對芯片進行設計卻并不生產的企業，2017年的研發總投入也超過了5億美元。過分強調指令集的自主發展，結果可能會是，讓一家在技術上離Intel和ARM相距甚遠的企業，依靠一套行將就木的指令集重新搭建一個新的生態系統來挑戰Wintel和AA（Android+ARM）,贏的難度可想而知。自主可控并不意味著封閉。歷史已無數次證明，封閉就會落后，落后就要挨打，挨打就要被消滅，只有以開放的姿態融入世界主流技術體系，由跟跑開始，找準機會，逐步占據產業鏈上的一個或幾個關鍵節點，做到你中有我、我中有你，讓競爭者難以替代，才是中國CPU相關企業的生存之道。

魏少軍教授在SEMICON2017上的演講ppt

飛騰轉向ARM體系后，研發團隊迅速擴大，研發速度、芯片性能及生態建設得到明顯提升，7年不到的時間里，先后推出了FT-1500A、FT-2000、FT-2000+等一系列高性能CPU產品，聯合了400多家企業構建了以飛騰CPU為核心的全自主生態系統，覆蓋了從高性能計算、服務器、桌面、嵌入式等多個應用領域，為黨政辦公系統、基礎設施關鍵行業信息系統、云計算與大數據平臺、工業控制系統等多個領域的國產化替代提供全面的解決方案。飛騰也成為國產CPU企業中，唯一一個從高性能計算芯片（大）到桌面、嵌入式芯片（小）均能提供產品的企業。飛騰公司憑借在國際IC設計領域的亮眼表現，入選美國EE Times 2017 “Silicon60”全球60家最值得關注的半導體與電子類創新科技公司，以及首屆中國IC獨角獸二十強企業。

應用了飛騰CPU的國產自主可控交換機

飛騰CPU+麒麟OS+400家聯盟生態

縱然跨越式的進步讓飛騰從“核高基”專項設立之初的參與者成長為領頭羊，但實事求是地講，飛騰公司的發展之路依舊充滿艱辛：首先，市場化之路依舊艱辛，在西方巨頭們已經縱橫捭闔了幾十年的通用CPU領域殺出一條血路的難度可想而知，銷量上不去就沒法實現自我造血，在燒錢的IC領域就沒法可持續發展；其次，追趕之路依舊艱辛，雖然取得了點上的進步，但面上距離國際水平還有巨大差距；再次，開拓之路依舊艱辛，國產化替代可以作為厲兵秣馬的根據地，但飛騰的志向應更加高遠——“飛騰”這個名字由第一代飛騰人李國寬教授所取，其本意是希望這只團隊能夠以國產芯片的飛騰助力中國信息產業的騰飛，唯有將企業放在開放的市場中磨練，在新興市場開拓和建立自己的體系才能實現能力的快速增長，從而助推中國信息產業的騰飛夢。

還有一個困難讓飛騰團隊有苦難言。在面對強大的國際CPU巨頭時，弱小的國內企業本該抱團取暖，事實卻是某些企業一有機會就抹黑和攻擊同行。飛騰每推出一款新產品，網上總有人惡意指摘，而在面對終端客戶和管理機關時，飛騰團隊常常要花費很大的力氣去解釋被競爭對手歪曲的事實。這種掉價的招數，飛騰從來不用，他的大度甚至贏得了競爭對手的尊敬。2018年4月，郭御風在北京上下亭面向大學校友做了一場飛騰CPU的內部分享會，某競爭對手家的產品經理聞風也去了現場，聽完，他給了三點評價：一、飛騰團隊有很深的技術積淀；二、飛騰的商業模式和市場化仍待加強；三、飛騰是個有胸懷的企業，任何場合都不會詆毀對手。

郭御風在上下亭里的分享會

尾聲：一輩子一件事

張承義和郭御風是大學同學，都讀到了博士，一個專攻CPU核設計和低功耗設計，一個專攻I/O系統設計和全芯片SOC部分。進入天津飛騰后，郭御風任分管研發的副總經理，張承義擔任戰略規劃部的總經理。這兩個站在四十歲門檻上的“油膩中年男”還有一個共同的特點——都號稱自己有顆文藝范兒的心。張承義稱呼郭御風為“濕人”，因為小郭逢年過節逢花開雨落逢云卷云舒，就會在朋友圈發一首濃濃“老干部體”的原創律詩，平仄從來沒寫對過。而張承義本人的動作更大，他在大學對門的商住樓里買下一套小戶型，和隔壁同事的房子打通，開了一家小清新的獨立書店，幸好沒有房租，每月的收入勉強支付唯一一個雇員的工資。

雖說都是博士頭銜，二人覺得自己更像工程師，不像學者。吳軍博士所著的暢銷書《浪潮之巔》里提到一個觀點，“一流的工程師能頂得上10個二流的工程師，一流的工程師天生充滿了責任感和好奇心，他們大都滿懷信心但虛懷若谷，他們直接但不粗魯，他們不推諉，他們不在乎工作邊界，以團隊而不是自己的工作任務為目標。”郭御風認為，飛騰團隊的研發骨干大都具備這個特質，這也是飛騰團隊早期可以以二三十人的小團隊，撬動“大”芯片研發的關鍵。

這幾年，“大國重器”這個詞特別流行，郭御風卻不知道，自己做的這件事兒，算不算“大國重器”。說不算吧，CPU是信息系統的核心，CPU做不到安全可控整個信息系統建設便如同砂礫上的大廈，隨時有傾覆的危險；說算吧，這塊讓他耗費了二十年青春的晶圓只有1/4個巴掌大小，既不“大”也不“重”。“別看國內這幾個主要研發團隊相互不服氣，其實大家都不容易，幾代人的心愿都集中在這個小片片上。前段時間，梁寧那篇講國產CPU發展歷程的萬字長文看得人蕩氣回腸，其中很多故事，我這個資深的CPU從業人員都不知道。跟文中的前輩比，我們只能算第二代。但我們幸運的是趕上了個好時候，踩上了國家自主可控的浪潮。技術革命有它發展的浪潮，一輩子能有幸趕上這樣的浪潮，做出點對國家有意義的事，是我們這些科研人員可遇而不可求的幸福。”

就在昨天，全網突然開刷一個消息:龍芯CPU服務器、飛騰CPU服務器以及申威CPU服務器進入政府采購名錄。這是國產CPU服務器第一次進入政府采購名錄，具有里程碑的意義。

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或許，正如郭御風所言，自主可控CPU的升騰之浪，即將掀起。