1984年，来自斯坦福大学的教师夫妇Leonard Bosack和Sandy Lerner在美国硅谷的圣何塞成立了一家名为思科(Cisco)的电子公司，思科公司设计了一种名为“多协议路由器(Access Gateway Server)”的联网设备，可以使斯坦福大学中不兼容的计算机网络联在一起。这就是如今被喻为“网络交警”的路由器(Router)的前身。它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以更佳路径，按前后顺序发送信号，是互联网络的枢纽和"交通警察"。

随着5G时代的到来，为了让5G的带宽优势得到充分发挥，运营商掀起了新一轮IP网络大规模建设与扩容。同时，5G的各种丰富的场景化应用促使大型云计算、互联网公司以及大型企业网用户对其数据中心进行升级，催生了市场对高端路由器的强劲需求。

高端路由器，就是当今数字世界的高级指挥官，在数据流量每半年翻一番的情况下，当前数据、语音、图像、人工智能的应用，对于网络世界交通的提出的更高的要求，需要应对不同接口不同用户的不同需求，提供不同的带宽保障。需要支撑高密度高速端口和巨大交换容量并实现高可靠性、高扩展性和高性能。

网络处理器芯片作为网络通信产品的核心器件，极大程度上影响着网络的整体性能和效率，直接定义了网络设备的能力边界。作为一种高技术含量的产品，虽然用量不大，但对制造商的要求极为苛刻，市场门槛很高。不仅要求其本身的处理能力强，更要求它具有良好的成熟性和互联互通性。面对网络设备日趋标准化、同质化现状，以芯片为代表的关键器件研发将成为网络厂商的核心竞争力。

作为数字化解决方案的专家，紫光股份旗下新华三集团拥有计算、存储、网络、安全等全方位的数字化基础设施整体能力，提供云计算、大数据、智能联接、信息安全、新安防、物联网、边缘计算、人工智能、5G等在内的一站式数字化解决方案，以及端到端的技术服务。

但是采用商用芯片，还是会受到市场波动和国际局势的影响，进而影响到为客户长期稳定服务的能力。正是在这一大趋势背景下，新华三集团在2019年成立了半导体技术公司，聚焦于新一代高性能网络处理器芯片的自主研发，为相关客户提供高端通信产品与解决方案。

仅用了两年多的时间，新华三的高端网络处理器芯片横空出世。

7月30日，新华三集团正式宣布自主研发的高端可编程网络处理器芯片智擎660启动量产。智擎系列芯片全面商用，将为国内ICT产业构建完整的网络芯片供应链体系，为智能网络建设注入核“芯”动力。

作为支持高级语言编程的网络处理器芯片，智擎660集成256个专用处理器，总计4096个硬件线程，支持12路LPDDR5控制器，内含180亿晶体管，接口吞吐能力高达1.2Tbps。智擎660具备超高集成度、高性能、大容量、可扩展性强、绿色节能等突出优势，可广泛应用于路由、交换、安全、无线等数据通信领域。

新华三自研智擎660芯片

新华三集团副总裁、半导体产品线总裁孔鹏亮表示，智擎660将不仅仅应用于新华三内部各个网络产品，同时将于2021年8月起开始接受外部客户订单。此外，下一代智擎芯片也已进入开发阶段，预计将于2022年正式发布。下一代智擎芯片将使用更先进的工艺和封装技术，刷新智能网络处理器的性能高度。

H3C CR19000 智擎660自研芯片单板调试成功

作为智能联接的领军企业，新华三集团目前在企业网领域拥有37.2%的市场份额，运营商领域也有超过2000多台的高端路由器持续稳定运行。此次在网络通信芯片领域的创新突破，将有效巩固新华三在中国高端路由器市场上的优势地位，并进一步扩大紫光集团的芯云产业版图。

自研芯片，补齐产业链最重要拼图

为什么做自研芯片？为什么从微软到苹果、从华为到小米，都开启了自研芯片之路？2020年11月，苹果发布了其首次使用该公司自研芯片M1的新型笔记本电脑和台式机，基于Arm架构的M1的CPU性能比使用英特尔芯片组快85％，而图形芯片的性能则比英特尔要快两倍。随着M1面世，英特尔笑不出来了。

研究机构IDC分析师Joey Yen表示：“苹果决心用自己的产品全面替代英特尔的芯片产品，这将是一个不可逆转的趋势，此举有助于苹果进一步使其产品与竞争对手的产品区分开，苹果Mac具有自己的生态系统和用户群。”

在国内，各大厂商已经普遍意识到，没有芯片、没有技术，永远无法做到直立行走，也纷纷开启自研芯片之路。而对于新华三来说，通过自研芯片，一方面可以降低硬件成本获得更多的利润，另一方面则需要通过自研芯片，在主流芯片走出差异化路线，以占领高端市场。

孔鹏亮说，新华三集团这几年在IT、CT行业发展非常迅速，尤其是在CT通信领域比较领先，此时有必要做芯片方面的研究，主要有三方面原因，第一，是响应整个国家战略，在现代产业体系中，通信领域里面的通信芯片是整个技术的核心关键点。第二，新华三在ICT领域里相对领先，希望能够保持CT赛道的领导地位。

“因为网络设备同质化严重，我们能打差异化的地方会越来越少，后来以芯片为代表的关键节点开发将成为网络的核心竞争力。”他说。

高端路由器作为主要的节点设备，构成了运营商网络的骨架与脉络，其性能直接关系着网络的容量与质量。

实际上，在高端核心路由器产品的芯片领域，全球头部网络厂商都是采用自研的方式。孔鹏亮举例说，新华三的CR19000从2016年开始开发，到2019年全部通过三大运营商的测试，在这个过程中会跟三大运营商进行频繁的客户需求沟通，发现只有通过自研芯片，才能够与产品进行同步的、快速的迭代和开发。

第三，自研芯片有助于新华三完善自身的供应链多元化布局，保证持续地技术创新与产品迭代。在自研芯片这块版图之上，新华三半导体已经具备从前端设计、后端设计、封装设计到芯片测试的全方位能力，可以完善的质量体系与服务体系满足客户需求。

同时，智擎芯片有两个传统网络处理器不具备的优势。第一，它是用C语言来编程的，传统的网络处理器都是用微码来编程的，相对难度大，用C语言开发难度降低很多。第二，智擎芯片采用了多核架构，支持L2-L7层的业务链，所以，不光是用在路由器上，交换、安全、无线控制器，包括像SDN、NFV的产品也可以使用。客户在网络层面的应用或者在网络上面基于自己的想法进行开发，都可以选用智擎660芯片来做开发。

随着智擎芯片的发布，新华三成为业界较早具备高级语言编程能力网络处理器的系统厂商。

用更快的速度，啃更硬的骨头

“2019年一脚踏入这个行业的时候才发现，这个行业面临的挑战或者是问题比我们当时想像的还是要大一些。”孔鹏亮说，整个芯片产业属于人才密集和资金密集行业，当前国内遇到一个很严峻的问题，就是人才的缺口比较大。大概2年多一点的时间，基本上就是哪里有人才就会在哪里设置自己的站点，目前新华三半导体已经在北京、上海、成都、西安四个地方设置了研究所。

新华三半导体成立于2019年5月，坐落于四川省成都市高新区新川创新科技创业园。作为紫光股份旗下新华三集团的专注于通信领域芯片设计的高科技企业，承载着推动紫光集团在芯片领域形成包括移动、存储与网络芯片的扩展版图，并贯穿云计算和整个ICT产业生态，进一步提升“从芯到云”产业链的总体发展的战略任务。

更大的挑战在于芯片本身。智擎660芯片拥有多核处理器的能力，拥有256个CPU，而每个CPU有16个硬件线程，从开发者的角度来说，就是4096个小CPU，芯片内部是规模巨大的多核处理器系统，要把256个核放进方寸之间，本身就是巨大的挑战。同时还要考虑到256个核之间如何布局，让核和核之间数据流量、memory访问，把I/O的问题都解决掉，难度非常大。

同时，为了解决智擎芯片的I/O的带宽问题，新华三半导体在芯片内部集成了12个LPDDR控制器，比现在服务器上处理器集成的控制器还多，所以，当时芯片的架构设计上，确实遇到了很多的挑战。为了保证低功耗使用了LPDDR5控制器，要跑到6400Mbps这么高的速率，挑战就非常大。

芯片的网络处理器和外部的网络的I/O也是挑战非常巨大。另外，整个芯片考虑到尺寸、也考虑到成本的原因，里面塞进去了180亿个晶体管的数量。

从2019年9月开始立项智擎660。经过验证和后端设计，他们在2020年12月投片。今年4月，得益于前期比较充分的设计和验证，在48小时之内一次“点亮”成功了芯片。

随后，经过3个多月的调试，目前所有智擎660芯片的规格、功能、性能全部达到了当时的定义要求。

孔鹏亮说，通过芯片大概两年时间的开发，芯片能马上地转产到量产的阶段，应该说也是体现了新华三半导体在大型的、高端芯片上的设计能力，也是对我们整个队伍的一个锻炼，让我们自己能够快速地进入到这个领域里，同时能够快速掌握这种高端大型芯片的生产和研发。

作为智擎芯片体系的重要组成，新华三集团还推出面向网络业务处理而打造的专用操作系统——智擎操作系统（Engiant OS）。全新发布的智擎OS拥有超轻量化、超快速响应、管理功能丰富的三大核心优势。

“我们希望客户可以聚焦于自己的应用，把所有的底层管理、控制交给智擎OS完成。”他说。

芯片云服务，为芯片产业插上隐形翅膀

“忽如一夜春风来，芯片公司遍地开”。在全中国感受到缺芯的切肤之痛的大背景下，众多的创业者纷纷投入芯片产业，但是具备新华三这样实力的却凤毛麟角。在全国超过2200家的芯片设计企业里，八成不足百人规模，既缺乏专业的设计人才储备，也没有芯片设计的仿真验证算力环境，但却又不得不在最短的时间内推出产品。

在新基建和5G的快速发展下，芯片工艺制程越来越先进，设计规模也越来越大，芯片设计对算力、存储的需求都呈现指数级的增长。而且，一些大尺寸芯片对仿真算力的需求更大，此类芯片的仿真验证往往都需要数百台的服务器集群才能满足需求。

紫光云公司CTO办公室主任邓世友说，做芯片的企业越来越多，在5G等背景驱动下做大芯片，高性能芯片的企业也越来越多，包括5G芯片、CPU、GPU、人工智能这些芯片，做这些芯片规模都比较大，对算力的需求应该是一个刚需。很多芯片设计企业在做大芯片的时候，各个模块协同效率是非常低的，而且研发工程师的重复劳动会非常大。

芯片设计企业以往采购设备、搭建算力环境至少需要2到3个月，且成本不菲，但把设计工作搬上云，不仅可以节省大量时间，还可以按时长和资源量计费，按需购买，节省成本，提升效率，达到资源使用率的最优。

这也是紫光云推出芯片云的原因，而在叠加了新华三半导体的设计辅助工具之后，能为芯片设计企业提供全栈式服务。

在国外，2017年美国Synopsys、Cadence等几家EDA厂商开始提出芯片设计上云概念，AWS、微软等云计算公司提供芯片上云解决方案。相比国外，国内芯片设计上云慢了两年，从2019年左右才开始。

紫光云从2019年8月开始做芯片设计上云方案的预研，2020年8月发布了紫光芯片云1.0版本，解决芯片设计在弹性算力、CAD环境构建上的几大耗钱耗时耗力的痛点。2个月后，紫光芯片设计产业互联网平台揭牌并落户上海马桥人工智能创新试验区，创立了服务于芯片设计企业的公共算力创新平台。

2021年4月9日，紫光芯片云1.0正式升级到2.0，在性能、安全、平台、服务上做了全面提升。邓世友说，得益于紫光集团“从芯到云”的布局，紫光云从2019年的时候就开始做芯片设计上云方案的预研，主要是服务内部企业，像紫光展锐、紫光国微，新华三半导体等，并于2020年底开始以标准方案对外输出，服务于其他的企业。

孔鹏亮说，新华三半导体现在既是紫光芯片云的一个客户，紫光芯片云提供了芯片研发算力方面的支持，同时新华三半导体也为紫光芯片云赋能，新华三半导体也会把后端的封装测试能力，基于紫光芯片云开放给第三方合作伙伴。

通过紫光芯片云，新华三半导体希望服务于国内芯片设计企业，帮助这些企业加速芯片开发。同时整个新华三集团本身也是芯片公司下游使用方，可以利用其硬件开发能力帮助芯片开发企业的产品落地。

邓世友说，我们希望通过紫光芯片云，把芯片开发到设备、到产品后面的应用，甚至是基于产品上面的智慧APP，形成一个大的闭环。这些芯片公司应该说是紫光云的客户，但是很有可能这些芯片公司做出芯片之后，新华三会变成它们的客户。所以我们希望打造生态上完全闭环的产业。

紫光云和新华三半导体的合作也是充分说明了紫光集团“从芯到云”的整体布局的核心体现。对于紫光云来讲，由于整个紫光芯片云融入了新华三半导体的能力，所以大幅促进和完善了整体解决方案。

如果说，之前紫光云在紫光芯片云上提供的很多方案大部分是基于底层的算力，也就是IaaS部分的能力，这也是业界其他混合云服务商的芯片设计方案所聚焦的领域，现在由于紫光云和新华三半导体深入的合作，补全了面向芯片设计方案PaaS甚至是SaaS的能力。新华三半导体CAD团队所研发的很多自用的工作流相关工具，都已经在紫光芯片云上形成专门面向芯片设计企业的标准产品，帮助设计工程师大幅度地提升设计效率。

同时，新华三半导体其实有非常强大的设计能力，尤其是后端设计还有包括封装设计，也可以为客户提供一些设计方面的服务，能给客户提供从芯片设计到商业应用的完整闭环。

“紫光云从诞生之初，定位就是从服务产业、服务政企客户来切入的。”邓世友说，从产业角度来讲，首先应该服务好的产业就是芯片产业。这个平台其实是可以帮助地方政府去形成聚集的效应，用这个平台可以去聚集一些芯片设计企业，打通整个设计到生产的通道，为这些企业尤其是中小型芯片设计企业提供全栈服务方案。

他透露，目前紫光云已经通过了三星Foundry SAFE™-Cloud认证，成为三星Foundry SAFE™国内云服务商合作伙伴，同时紫光云和中芯国际也在推进相应的战略合作。

面向未来，新华三在芯片研发上提出“突破关键技术、拓展芯云生态、引领数字未来”的三阶段发展战略。具体而言，“第一个阶段我们把它定义成关键技术领域的突破，比如说智擎660，从国内整个的芯片发展来看确实是一个很大的进步。”孔鹏亮表示。

在第二个阶段，新华三半导体希望通过开放技术，与紫光云共同拓展整个芯片云的生态。而在第三个阶段，新华三将与合作伙伴共同推动整个产业的发展，带动整个数字未来的发展。

据新华三半导方面透露，预计下一代智擎芯片将于2022年正式发布。目前这款芯片的前端设计已经完成，将升级到7纳米工艺，定位性能更高，场景更高端，更核心的网络位置，可靠性，解决度将有进一步提升。

*本文刊发在财新promotion频道，不代表财新网编辑部观点