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。”中國科學(xué)院院長白春禮在前幾天的國務(wù)院新聞辦發(fā)布會上的表態(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)合召開了一場內(nèi)部戰(zhàn)略研討：孕育“白盒子計劃”。

“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)新彌補工藝差距的路子的?！迸c會的一名中科院上海微系統(tǒng)所研究人員告訴記者，在當(dāng)前國際競爭格局下，工藝的提升是一個方面，但如果換一個思路選擇在“架構(gòu)”這根賽道發(fā)力，反而很有可能實現(xiàn)“跨越式發(fā)展”。

據(jù)悉，“白盒子”其核心是一個高性能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，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核心處理芯片對國外先進工藝和IP的依賴。

另一方面，就“白盒子”對于小基站市場的現(xiàn)實作用而言，上海科技大學(xué)特聘教授侯自強表示：“現(xiàn)在需要的是一種開放的、開源的，能夠不斷變化、改進的新應(yīng)用?！缀凶印褪沁@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”的三個關(guān)鍵詞。

接口開放、軟件開源、運算效率更高、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個月就會增加一倍。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，工藝演進對芯片性能、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)費用。從應(yīng)用需求的角度看，5G時代蓬勃發(fā)展的新興應(yīng)用對芯片性能提出了越來越高的要求?，F(xiàn)實能力與應(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、計算體系創(chuàng)新等各種方式實現(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。

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

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

同時，高端CPU和FPGA等性能提升，對工藝的依賴是繞不開的老路。

SDH由此應(yīng)運而生。SDH技術(shù)以“領(lǐng)域通用計算”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，芯片在極短時間內(nèi)重構(gòu)為匹配當(dāng)前軟件計算特征的硬件形態(tài)，重構(gòu)時間縮短到10ns以內(nèi)，同時擁有接近ASIC的低成本和低功耗，實現(xiàn)彈性與效率的完美結(jié)合。

綜上，不管是從降低對國外先進工藝的依存度，還是從芯片性能走向“超摩爾定律”，都同時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的“白盒子計劃”，其SDH系統(tǒng)芯片設(shè)計，選擇的正是這一方向。

“白盒子”生態(tài)

如何理解SDH對白盒生態(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)濟效益。當(dāng)軟件需求變化時，硬件不必重購更換，更加降低了下游產(chǎn)業(yè)實體的運營維護成本。

在“白盒子計劃”戰(zhàn)略研討會上，侯自強做出展望：“小蜂窩將來會是一個‘白盒子’，往后會兼容支持LTE、支持5GNR、支持WiFi，包括現(xiàn)在的WiFi6，明后年會出現(xiàn)的WiFi7。‘白盒子’要支持區(qū)塊鏈的認證結(jié)算，支持通證經(jīng)濟，還要有支持霧計算的能力?！?

對于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。“我們要做的‘白盒子’，就是把SDH在5G通訊領(lǐng)域運用起來，做到商用。”微系統(tǒng)所研究人員表示。

就“白盒子計劃”的推進目標，據(jù)悉會分三步走：第一步是基于5G系統(tǒng)芯片層面，實現(xiàn)支持5G O-RAN架構(gòu)的芯片硬件平臺，完成SDH架構(gòu)創(chuàng)新；第二步是實現(xiàn)全面開源的軟件平臺；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，更是要創(chuàng)造一個新的應(yīng)用模式，一種新的生態(tài)?！焙钭詮娫跁咸岢鲈妇?。

（文章來源：人民日報）