匠心人物07|“龙芯之父”胡伟武

如果用现在的网络流行语形容，青少年时期的胡伟武，是名副其实的“学霸”。




1968年，胡伟武出生于浙江永康。在当时，农村孩子总是重复走父母的老路——长大当农民。但在父亲的鼓励下，胡伟武立志长大以后要当科学家、搞科研。“我从小看画报和电影，特别羡慕穿着白大褂的科研人员、拿着图纸的工程师。我心里有向往，学习也格外用功。”


 


上世纪70年代，农村学生没有辅导书。胡伟武的父亲是名乡村教师，在县里参加教师培训后将培训书籍和应用题集带回了家。小学三年级暑假，胡伟武把两本厚厚的应用题集全部做完。“在那以后，小学所有应用题，没有一个老师做得过我”。教语文的父亲鼓励他背成语词典，大年初一家里来了客人，大人们寒暄聊天，他图清静，冒着大雪跑到后山去背成语。


 


在小学和初中阶段，由于父亲工作调动，胡伟武不断转学。每次转到新学校，那里的第一名就换成了他。胡伟武回忆说，当时年少气盛，如果分数被第二名追得太紧，他心里都会不舒服。


 


备战高考时，胡伟武形容自己是从题海中冲出来的。“做题做到什么程度？就是我买一本新的书回来，发现找不到没做过的题目。”1986年，他以浙江省理科第29名的高考成绩考入中国科学技术大学计算机专业，他记得，当时中科大计算机专业的平均录取成绩比清华大学还高30分。


 


大学期间，胡伟武愈加勤奋。偶尔周六晚上他去看场电影，回到宿舍觉得特别内疚，后悔浪费了两个小时，于是周日一大早就到图书馆去上自习，想把时间补回来。




“我们这一代计算机人自主化的基因来自第一代计算机人的传承。”胡伟武这样说。


 


上世纪80年代，我国科技工作者为两弹一星、石油勘探等国家重大工程造计算机。“当时的计算机‘从沙子做起’，完全自主，没有一点对外依赖。”大学期间的胡伟武有一个心愿——“如果这辈子有机会能够参与做一台生产生活中使用的计算机，我就很开心了，哪怕是做一个边角模块，就没白学计算机。”


 


教胡伟武计算机专业课的老师，是做过真正计算机的一批人，有人负责运算部件，有人负责控制部件，各展所长。1989年，读大四的胡伟武进入实验室做科研，他费尽周折做了相当于计算机“大脑”的核心部件——CPU（中央处理器），把DOS操作系统跑了起来。


 


“我当时做的相当于Intel 8086微处理器芯片。8086有几万个晶体管，我们买到的小芯片只有几十个晶体管。没有钱做电路板，我们就用电烙铁把四百多个芯片连接在一起，把X86指令系统实现了一遍。”后来，胡伟武将其称为“龙芯零号”。


 


1991年9月，胡伟武被保送进入中科院计算所读研究生，师从我国计算机事业的重要创始人、中国第一个计算机三人小组成员夏培肃院士。彼时，中国已经不再自己造计算机，转而购买国外工业化批量生产便宜的计算机。完全市场化后，计算机研发从两个核心领域退出，一个是CPU，一个是操作系统。当时，胡伟武的研究方向为分布式共享存储，他多次发表论文并参加国际会议。


 


5年后，胡伟武获得博士学位，博士论文入选“首届全国百篇优秀博士学位论文”。根据当时的国家政策，他可以获得公派出国的机会。一位国外教授向他伸出橄榄枝，承诺让他带领一个科研团队。此时，他的大学同学一多半去了美国硅谷，收入颇丰。还有一些同学在外企工作，月薪上万。


 


是否出国做科研？犹豫不决的胡伟武向夏培肃征求意见。“夏老师叫我不要出国，她说我们国家计算机领域还有一些方面存在不足，我们要为国家做贡献。我听从老师的教导，留在了计算所。”


 


在计算所，胡伟武跟随夏培肃做基础研究项目，和所里做应用项目的同事相比，收入差了一大截。计算所另一个部门的领导相中他能干、责任心强，想“挖”他去自己的部门接班，许诺为他加薪分房。当时，胡伟武的孩子刚出生，家里却没有住房，一家人住在哥哥家，到计算所上班要花上两小时。


 


他有点动心，换部门不算违背老师的希望，既没出国也还在计算所工作。“我跟爱人商量，她一句话点醒了我，说你现在离开课题组，如果不是因为科研做不下去，而是为了生活问题，就怕你将来会后悔。”


 


有了妻子的支持，胡伟武内心不再矛盾，继续拿着每月800元的工资，跟着夏培肃做基础研究。“现在的说法叫原始创新。”






 


上世纪90年代后期，我国高性能计算机跟美国相比差距巨大。石油勘探、天气预报等工作使用的高性能机，需要通过特批方式购买。然而买回来的机器，仍然要在对方的监督下使用。


 


“我们经常听到‘玻璃房子’的故事。通透的玻璃房里，放着一台从美国买来的超级计算机。中国科学家得在美方监视下上机操作，不得用于军事目的。”


 


在这些故事的“刺激”下，中国科研人员决心要做自己的高性能机。1998年，夏培肃联合金怡濂院士、周毓麟院士主持召开香山科学会议，讨论我国高性能机发展问题，胡伟武作为会议秘书参会。会议最终聚焦在CPU的自主研发上，大家认为，通用CPU是核心技术，不可受制于人。“金怡濂院士的一句话让我印象深刻，他说CPU一定要做，哪怕做个586（处理器），也得试试看。586和当时市场上的主流CPU差了好几代。”


 


CPU被认为是计算机的“大脑”。但当时，我国要不要自主做CPU没有形成共识，由于研发CPU投入过大，“造不如买”的观点一直盛行。1999年，同为夏培肃学生的李国杰就任计算所所长，他一边改革提升科研人员的薪酬待遇，一边呼吁在“十五”期间（第十个五年计划）做中国自主的CPU。


 


2000年10月，胡伟武回母校中科大为计算所招生。10年后再次回到实验室，他看到大学时期做的机器还在那里，满桌子的芯片、电烙铁把他“带回”激情燃烧的岁月。他激动地给当时计算所的系统结构室主任唐志敏打电话，誓言“做不出CPU，提头来见”。


 


不久后，李国杰突然在一次所内会议上宣布，由33岁的胡伟武承担研发CPU的课题，并为他拉来了100万的资金。事先并不知情的胡伟武倍感振奋，带领团队投入了忘我的攻关中。
 


时至今日，“龙芯”诞生的故事，听起来依旧很“燃”。




胡伟武还记得2001年8月19日的天气。“那天北京雷电交加，通过四个月的努力，我们终于做出了龙芯的原型系统，把操作系统跑起来了。”他解释说，CPU处理器芯片就好像一本书，可以批量生产；而原型系统把设计逻辑写到可编程的FPGA芯片里，相当于把一篇文章写到空白的本子里。这一进展立刻引起了中科院的重视，中科院设立方向性项目，并给予课题组500万的支持。


 


当时课题组成员“玩命”攻关，他们有一种观点——我们现在落后那么多，要是大家每周工作5天，每天只工作8小时，恐怕很难赶上，必须像当年搞“两弹一星”一样拼命。


 


胡伟武回忆说，有一次团队被一个问题卡住了，大家六、七天没有回家，困了就睡在办公室的上下铺。“当时正是伏天，我们的衣服是黏在身上的，自己闻起来都觉得有一股馊味儿。”后来问题被解决，胡伟武回家洗了个澡，感觉走在路上浑身轻飘飘的，“像要飞起来一样”。


 


紧急攻关时，团队过着“食不知味”的日子。问题被解决那天，团队三位成员来到志新桥旁边的粥铺，一口气吃光了17个碟子。熬通宵的日子让胡伟武对人的生理极限有了新的认识。“凌晨1点到2点的时候最困，熬过去就好了。连熬七天的时候，第二天和第三天最困，熬过去就不困了。”




2002年8月10日凌晨6时08分，中科院计算所北楼105房间掌声雷动。安装了“龙芯1号”CPU的计算机正常启动工作，屏幕上如约出现“login：”字样。“龙芯”诞生，意味着中国人只能依靠进口CPU制造计算机的历史终结。


 


课题组成员给“龙芯”取了一个有传统特色的小名“狗剩”，希望它“好养活”，音译成英文就是Godson。




“十五”期间，龙芯解决了一个问题，即中国能不能做CPU，答案是能。接下来的5年，龙芯要解决另一个问题——国产CPU能不能用？“十一五”期间，两条线交织展开。一条线是龙芯CPU产业化，一条线是研发的继续深入。




最初走向市场，龙芯曾屡屡碰壁。但由于自主研发的CPU事关国家战略安全，不久后，涉及安全的特定领域开始“点名”要在项目中应用龙芯CPU，虽然没有大规模铺开，但龙芯得以在特定场景应用起来。在研发上，龙芯从单核变成了四核，性能有所提高。


 


胡伟武也意识到，龙芯不能在科学院的体制内做下去了。“科技创新要为经济社会发展服务，我们要到市场中去，服务客户，否则写再多的论文，拿再多的奖评也没用”。2010年，龙芯课题组绝大多数技术骨干告别计算所，转型开始市场化运作。“当时多数龙芯骨干都从科学院计算所辞职，一些在读博士退学，大家下了很大决心。”时任中科院院长的路甬祥院长专门批示，要求科学院有关部门落实龙芯团队的股权激励。




2001年到2010年，龙芯前10年的研发，靠的是中央政府投入的多个项目总共4亿元的课题经费，可以算是“天使投资”。2010年起，资本接力棒传到地方政府。当时有人对胡伟武说，办CPU企业是没人理你的，他觉得自己被当做堂吉诃德，“长矛就是龙芯，风车是两个主流CPU，一个是Intel，一个ARM。我想做第三个，但没人敢投资。”胡伟武曾想把企业设在天津，为了让龙芯留在北京、留在中关村，北京市政府牵头投资1亿元，带动民营企业跟投1亿，为此，中关村管委会开了26次协调会。




胡伟武坦言，2010年，龙芯完成了组织上的转型，但思想上尚未转型，团队觉得国家项目指南就是做CPU的出发点，结果走了很多弯路。最大的弯路，就是对性能理解的偏差。龙芯做的是专用的高性能。


 


“打个比方来说，Intel在繁华的商业中心盖了100层的大楼，里边有餐饮、办公、酒店和娱乐配套设施。我也盖了一座100层的大楼，盖完后发现这座楼没有停车场，周边是土路，也没有任何配套。楼本身是高的，但是不好用。这就是市场跟技术的区别。”


 


彼时，龙芯陷入困境，尽管CPU已经开在特定领域应用，但效果并不理想，CPU性能出现了十几倍的差距。“2012年，龙芯开始面临危机，国家重大专项资助的重心不再支持自主通用CPU。当时外出开会，很多专家领导都会同情和安慰我。”同时，也有外国大企业找来，要合作办企业，给龙芯技术授权。胡伟武看得清楚，诱惑背后的潜台词是缴枪不杀。“你用了对方的东西，自己的技术能力就会受到损伤，但对方永远不会把最好的给你。” 




此时，胡伟武的凝聚力和龙芯团队的“信仰”让大家选择了坚守，团队核心骨干中没有一个人被互联网企业挖走，去拿一两百万的年薪，而是留在龙芯拿一万的月薪。团队保持低成本运营，通过艰苦转型走出低谷。


 
“现在回想起来，国家项目的‘断粮’对我们是有帮助作用的。这倒逼我们放下身段，俯下身子去真正了解客户需求。”胡伟武说，龙芯开始开拓小而散的工控市场，使用于特定设备中的芯片批量不大，一年可能也就几千片，这些小系统服务起来很辛苦，就像在盐碱地上耕种一样，但认真耕种至少可以解决温饱问题。


2015年，龙芯收入上亿，实现盈亏平衡。至今，龙芯系列产品已广泛应用在党政、能源、电力、石油、交通等行业。


全球的信息产业有两个体系支撑，一个是Wintel（微软-英特尔），一个是AA（安卓-ARM）体系。2008年，龙芯提出打造第三套生态体系。“龙芯的目标不是光卖芯片，我们要打造新的体系。”