人民網(wǎng)北京9月23日電（趙春曉） “把卡脖子清單變成科研清單?！敝袊茖W(xué)院院長(zhǎng)白春禮在前幾天的國務(wù)院新聞辦發(fā)布會(huì)上的表態(tài)擲地有聲。幾乎是在同一期間，記者獲悉，在5G芯片側(cè)，中科院微電子所、微系統(tǒng)所與上科大等單位已經(jīng)聯(lián)合召開了一場(chǎng)內(nèi)部戰(zhàn)略研討：孕育“白盒子計(jì)劃”。

“在最核心的基站SOC處理器芯片方面，我們是有一條以架構(gòu)創(chuàng)新彌補(bǔ)工藝差距的路子的。”與會(huì)的一名中科院上海微系統(tǒng)所研究人員告訴記者，在當(dāng)前國際競(jìng)爭(zhēng)格局下，工藝的提升是一個(gè)方面，但如果換一個(gè)思路選擇在“架構(gòu)”這根賽道發(fā)力，反而很有可能實(shí)現(xiàn)“跨越式發(fā)展”。

據(jù)悉，“白盒子”其核心是一個(gè)高性能SDH SOC芯片系列，其愿景是為5G通信設(shè)備產(chǎn)業(yè)提供白盒芯片平臺(tái)，助力未來通信新業(yè)態(tài)的發(fā)展。SDH即Software-Defined Hardware，是以“軟件定義硬件”為設(shè)計(jì)理念的新一代系統(tǒng)芯片。據(jù)了解，將其系統(tǒng)架構(gòu)、核心處理部件等關(guān)鍵技術(shù)做到自主可控，有望擺脫5G核心處理芯片對(duì)國外先進(jìn)工藝和IP的依賴。

另一方面，就“白盒子”對(duì)于小基站市場(chǎng)的現(xiàn)實(shí)作用而言，上?？萍即髮W(xué)特聘教授侯自強(qiáng)表示：“現(xiàn)在需要的是一種開放的、開源的，能夠不斷變化、改進(jìn)的新應(yīng)用。‘白盒子’就是這樣一款應(yīng)用?！?

不同于硬件封閉的“黑盒”解決方案，開放、開源、智能，是“白盒子”的三個(gè)關(guān)鍵詞。

接口開放、軟件開源、運(yùn)算效率更高、性能更高、功耗更低、更智能化——這是未來5G白盒生態(tài)的新氣象。

“超摩爾時(shí)代”的“白盒子”

摩爾定律由英特爾創(chuàng)始人Gordon Moore在1965年提出，其核心內(nèi)容是，集成電路上可以容納的晶體管數(shù)目大約每經(jīng)過24個(gè)月就會(huì)增加一倍。換句話說，處理器的性能每隔兩年翻一倍。

當(dāng)前芯片行業(yè)的實(shí)際情況是，通過工藝提升性能的速度放緩。據(jù)上述微系統(tǒng)所研究人員介紹，工藝演進(jìn)對(duì)芯片性能、功耗、成本的提升越來越困難，隨之而來的是天文數(shù)字的芯片研發(fā)費(fèi)用。從應(yīng)用需求的角度看，5G時(shí)代蓬勃發(fā)展的新興應(yīng)用對(duì)芯片性能提出了越來越高的要求?，F(xiàn)實(shí)能力與應(yīng)用需求之間的鴻溝在不斷拉大。

摩爾定律逐漸失靈，反而催生了多個(gè)新技術(shù)領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，業(yè)界和學(xué)界不斷出現(xiàn)MorethanMoore、MoreMoore、BeyondCMOS、AI計(jì)算等新理念、新技術(shù)，試圖通過工藝、異質(zhì)集成、異構(gòu)集成、材料創(chuàng)新、計(jì)算體系創(chuàng)新等各種方式實(shí)現(xiàn)芯片技術(shù)的持續(xù)提升。

“傳統(tǒng)CPU、DSP、FPGA器件受限于接近失效的摩爾定律，對(duì)未來5G智能化小基站等新興應(yīng)用而言，已經(jīng)逐漸顯露出瓶頸問題?！?微系統(tǒng)所研究人員稱，在5G核心芯片領(lǐng)域，SDH可重構(gòu)處理技術(shù)是最有希望突破摩爾定律的一個(gè)。

回顧可編程芯片的發(fā)展路線，存在CPU和FPGA兩個(gè)大類：通用CPU目前仍被廣泛使用，在通用計(jì)算方面有較強(qiáng)適用性，其性能改進(jìn)更多地依托工藝提升，軟件被編譯成指令、以時(shí)間復(fù)用方式運(yùn)行在不可重構(gòu)的硬件上；FPGA可編程邏輯陣列，能夠達(dá)到細(xì)顆粒度的可重構(gòu)，但消耗大量邏輯資源用于布局布線，重構(gòu)時(shí)間秒級(jí)以上，因此FPGA的可編程資源極少以時(shí)間復(fù)用，而是以空間并行計(jì)算為主要特征。

在某種程度上，通用CPU與FPGA為滿足計(jì)算平臺(tái)的通用性付出了巨大代價(jià)，卻不足以適應(yīng)5G時(shí)代的高密度異構(gòu)復(fù)雜計(jì)算，用在小基站上，成本和功耗都降不下來。

同時(shí)，高端CPU和FPGA等性能提升，對(duì)工藝的依賴是繞不開的老路。

SDH由此應(yīng)運(yùn)而生。SDH技術(shù)以“領(lǐng)域通用計(jì)算”和“粗顆粒度可重構(gòu)”為核心技術(shù)理念，依據(jù)軟件應(yīng)用的需求，芯片在極短時(shí)間內(nèi)重構(gòu)為匹配當(dāng)前軟件計(jì)算特征的硬件形態(tài)，重構(gòu)時(shí)間縮短到10ns以內(nèi)，同時(shí)擁有接近ASIC的低成本和低功耗，實(shí)現(xiàn)彈性與效率的完美結(jié)合。

綜上，不管是從降低對(duì)國外先進(jìn)工藝的依存度，還是從芯片性能走向“超摩爾定律”，都同時(shí)指向了一條可尋求之道：體系架構(gòu)創(chuàng)新。此次中科院相關(guān)院所正在聯(lián)合探討并快馬加鞭推進(jìn)的“白盒子計(jì)劃”，其SDH系統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)，選擇的正是這一方向。

“白盒子”生態(tài)

如何理解SDH對(duì)白盒生態(tài)的支持？上述微系統(tǒng)所研究人員將“白盒子”比喻成一個(gè)可根據(jù)需求變幻的魔方，硬件可隨著軟件變化而變。加之軟件開源，可以想見，將來在統(tǒng)一、通用硬件的構(gòu)架上，各家都能按用戶需求來跑自己的通信協(xié)議提供的應(yīng)用軟件。

對(duì)行業(yè)而言，這一來可打破封閉硬件體系的壟斷、繁榮上下游生態(tài)鏈產(chǎn)業(yè)，二來可提升經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)軟件需求變化時(shí)，硬件不必重購更換，更加降低了下游產(chǎn)業(yè)實(shí)體的運(yùn)營維護(hù)成本。

在“白盒子計(jì)劃”戰(zhàn)略研討會(huì)上，侯自強(qiáng)做出展望：“小蜂窩將來會(huì)是一個(gè)‘白盒子’，往后會(huì)兼容支持LTE、支持5GNR、支持WiFi，包括現(xiàn)在的WiFi6，明后年會(huì)出現(xiàn)的WiFi7?！缀凶印С謪^(qū)塊鏈的認(rèn)證結(jié)算，支持通證經(jīng)濟(jì)，還要有支持霧計(jì)算的能力?！?

對(duì)于SDH，目前國內(nèi)已經(jīng)做了不少局部嘗試，包括在數(shù)據(jù)安全、人工智能方面都證明了商用可行性?！拔覀円龅摹缀凶印?，就是把SDH在5G通訊領(lǐng)域運(yùn)用起來，做到商用?！蔽⑾到y(tǒng)所研究人員表示。

就“白盒子計(jì)劃”的推進(jìn)目標(biāo)，據(jù)悉會(huì)分三步走：第一步是基于5G系統(tǒng)芯片層面，實(shí)現(xiàn)支持5G O-RAN架構(gòu)的芯片硬件平臺(tái)，完成SDH架構(gòu)創(chuàng)新；第二步是實(shí)現(xiàn)全面開源的軟件平臺(tái)；第三步是建立和推廣基于SDH 系統(tǒng)芯片的O-RAN開放社區(qū)。所謂O-RAN，其實(shí)就是小基站硬件的白盒化。

“‘白盒子’要做的不僅僅是一顆芯片，更是要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)新的應(yīng)用模式，一種新的生態(tài)。”侯自強(qiáng)在會(huì)上提出愿景。

（文章來源：人民日?qǐng)?bào)）