由我校研制出的我国工作频率最高的微处理器芯片THUMP一次流片成功以后,已于2004年2月18日通过由教育部主持的技术鉴定,并于2月20日顺利通过了“863”项目专家组的课题验收。
THUMP微处理器拥有自主知识产权,是一款32位高频、低功耗的嵌入式CPU(中央处理器)芯片,它基于MIPS4KC架构,采用0.18微米CMOS工艺,定点字长32位,主频典型频率400兆赫兹,最高主频可达500兆赫兹,功耗小于0.5瓦,实测定点运算速度可达每秒4.44亿次。总结起来,这款CPU芯片凝聚了人的心血,具有突出的“特色”。
自2002年7月立项以来,本着“以应用为导向,产学研相结合”的原则,充分分析了国内外芯片市场的发展和现状,确定了以嵌入式CPU作为发展我国自主微处理器的切入点。
一方面,由于嵌入式CPU面向的是一定领域的应用,垄断局面很难形成。目前制造业、消费类、仪器仪表、军工等均展示了广阔的嵌入式数字化产品市场,这为发展我国自主微处理器提供了机遇。香野春色
另一方面,嵌入式CPU的设计在许多方面与通用微处理器的设计类似,先通过嵌入式微处理器的研究开发,建立高性能标准单元库和宏单元库、培养人才、锻炼队伍,为进一步开发具有自主知识产权的高性能通用CPU打下的基础。
在微处理器问世30年的今天,要推动一个全新的指令集架构是一个耗资百亿元,费时数年而结果难测的冒险。显然,这不符合飞速发展的中国经济对片上系统嵌入式微处理器的要求。因此,拟定研发兼容性CPU是“中国芯”赶超国际先进水平的极佳径。而THUMP芯片正是基于经济效益和技术效益的考虑,实现了与MIPS(目前唯一面向通用处理器和嵌入式处理器的体系结构)兼容。
一方面,THUMP与MIPS兼容,缩短了开发的周期;同时充分地利用现有的应用软件资源。若在一个优良、成熟、经过时间的指令集基础上添加我国应用所需要的指令和功能单元,能最大限度地利用前人数以千亿元计的软件投资。这也是使中国近期在高性能微处理器、片上系统设计技术及其应用方面尽速赶超世界先进水平的极佳途径。
另一方面,可以借助于MIPS庞大的市场优势,产生较好的经济效益。可以应用于要求高性能、低功耗的便携式计算系统、便携式通讯设备、便携式电话、数字消费产品、办公自动化设备、工业控制等片上系统等嵌入式应用。
对THUMP芯片的市场前景和经济效益,项目负责人、我校汪东升教授提到,目前THUMP芯片已经通过个别企业和技术部门的应用检验,满意度较高。同时,已经在THUMP的基础上研制出了网络流量分配器、网关和网络计算机,这个消息将在今年3、4月正式对外发布。他还透露,近期和国内多家生产设备厂家、销售单位及配套单位都有联系,双方将致力于建立产业化联盟。
THUMP芯片的研制成功,意义不仅在于其芯片本身,更重要的是在短短一年多时间里,一批年轻的人在李志坚院士、王鼎兴教授、郑纬民教授、周润德教授等一批老同志、老教授的带领下,克服了资金紧张、经验不足等重重困难,创造了时间最短、用钱最少、芯片频率最快的记录。
研究中心创新性与实用性,广纳贤士,集聚了一大批优秀的人才,并聘请在微电子,计算机领域的国内外多名知名科学家作为中心顾问。现有研究人员和在读研究生50余人。研究人员中90%以上具有博士学位。
微处理器芯片的开发是一个系统工程,需要有计算机软硬件、微电子集成电、系统开发和应用方面的人才和协调一致的机构。从我国过去几十年的教训和国外大公司的经验可以看出要开发出具有市场竞争力的高性能的处理器不仅需要高水平的体系结构设计,同时也需要高效的IP物理设计水平、先进的计算机辅助设计工具软件和精湛的微电子工艺等配套技术。计算机、微电子和SOC系统与应用专业人才的密切合作是我们的优势所在。
本项目将计算机和微电子这几方面的有经验的人才汇集到一起,在多方位、多层次上处理器芯片设计与实现的正确性和高效性,从而尽快推动该微处理器从实验室市场。