5G到来的进程正在加速。

　　目前，5G正处于标准确定的关键阶段，今年6月，国际标准组织3GPP即将完成5G第一版本国际标准。同时政策利好也不间断，4月24日，发改委、财政部发布通知，将降低5G公众移动通信系统频率占用费标准……

　　5G技术不仅能支持包括汽车在内的各类机器人顺畅地互联互通，也将是智能手机、智能家居、人工智能、大数据及云计算等多个领域实现“质”的升级的基础技术。

　　面对这股迎面而来的5G浪潮，中国的芯片行业准备好了吗？虽然道阻且长，但以华为海思为代表的中国智造依然让人期待。目前在基带领域，华为海思是唯一可与高通相比的中国公司，这是华为30多年来各种要素积累的结果，也非一蹴而就。

　　而在创业公司层面，也有一家公司显得尤为特别：脱胎于中科院自动化研究所、原国家专用集成电路设计工程技术研究中心（1992年组建）的思朗科技，由该中心原主任、原中科院自动化所所长王东琳博士带队，已经研制出高性能领域微处理器MaPU, MaPU首次实现了代数算法级全局优化且高度可编程，已于2015年流片成功。

　　MaPU不仅完全可以实现国际巨头的可编程处理器的性能，而且功耗比可媲美ASIC。基于MaPU，思朗科技进一步研制出了三大领域处理器：面向5G通信领域的UCP、面向多媒体领域的UMP，以及面向超算领域的HPP。同时，还配备了AI领域处理器：深度神经网络引擎NNE。

　　近日，在中科院自动化所，投资界采访到了思朗科技创始人兼首席科学家王东琳。王东琳在国际上最早提出代数算法级“全局优化计算”架构，基于此架构设计的MaPU在计算能力和性能功耗比方面具有国际领先水平。

　　思朗科技创始人兼首席科学家王东琳

　　高性能领域微处理器MaPU

　　王东琳介绍，MaPU最大的特点是计算能力强，功耗低。

　　当前，市面常用的处理器有几类，一类是可编程的处理器，比如英特尔、TI的处理器，因为可编程，适应性非常广。但是当执行一个数学算法的时候，它的运算器的利用率一般在15%左右，高的能到20%。TI的处理器，运算器利用率最高也仅可以到40-50%。就是说这些处理器空有那么高的频率，空有这么多资源，但它的执行效率不高。

　　还有一种是不用编程的ASIC方案，它用硬件把算法流程和对算法的控制都已经写好了。这种实际上就是算法的加速器，因此执行效率会非常高，几乎可以接近100%。

　　很明显，可编程处理器和ASIC之间在功耗上有着巨大的差别。ASIC的问题是，效率高，但是算法不可变，算法只要变化一点，这个芯片就不能用了。

　　而MaPU既可以做到接近ASIC的效率（计算资源利用率可以达到90%以上），同时也高度可编程，兼具两者的优势。

　　以超算芯片为例，MaPU的性能功耗比全球第一

　　在王东琳看来，当前主流可编程处理器的核心问题在于它是传统体系结构，指令层次低并试图在运行时刻通过乱序多发射等技术尽可能实现局部并行执行。这造成了芯片中计算资源利用率不高，数据IO量大，动态功耗大，整体性能功耗比不高，已经不适应当今社会对微处理器巨大计算能力以及极低功耗的双重渴求。如果能从应用算法整体来考量时间及空间等不同维度并行特性，并利用这些并行特性来进行整体性优化整理，其内核中的运算器的使用率将获得大幅提高。于是王东琳和他的团队经过精密的测算和试验，提出代数算法级全局优化的解决方案。

　　“一条指令，就可以实现一个代数算法，所以叫做代数指令。传统架构的指令集都是算术运算级的指令。”王东琳介绍说，MaPU将其升级为代数级算法指令，“MaPU通过代数指令软流水线来零延时动态重构（与算法相适应的）硬件架构，达到与ASIC基本相同的算法架构，实现整个算法的全局优化执行过程。”

　　简而言之，MaPU既能支持应用算法级全局优化，又能通过高度可重构的计算架构与存储体系在软件层面实现的这点，可灵活适应领域（5G通信、多媒体、超算或人工智能）内各种算法，可以说MaPU集合了ASIC、FPGA、CPU的优势，是几乎可以与ASIC的性能功耗比相媲美的“软ASIC。”

　　“MaPU-代数运算微处理器，在并行代数运算、并行存储体系指令系统和硬件架构方面产生重大原始性创新，将微处理器硬件支撑从标量/超标量运算提升至代数运算层次，数量级地提升计算密集型领域微处理器能效比。”王东琳如此总结。

　　那么，具体的性能以及功耗比指标如何，王东琳给出了一组直观的对比数据：

　　以极光H1.0超算芯片为例，芯片内部集成32个HPP处理核，双精度浮点处理能力将达到4,659GFLOPS@64，经评估功耗仅为40W左右，性能功耗比达到 116GFLOPs@64/W，为全球第一。

　　因此，MaPU应用量产之后，它独创的架构优势将有望使我国在微处理器架构上实现重大突破，在同等能耗比下释放巨大计算能力，引领中国电子行业的自主创新发展。

　　对此，中科院院长白春礼在今年3月曾在媒体表示：“在高科技产品研发方面，中科院即将发布一款具有完全自主知识产权的微处理器——MaPU代数处理器，达到国际领先水平。相信MaPU系列处理器问世以后，将在世界计算机、通信等领域以及广大消费电子市场产品中大放异彩。”

　　“MaPU的三个孩子”

　　在MaPU的基础上，思朗科技进一步研制出了三款性能强大的领域处理器：5G通信领域处理器UCP、多媒体领域处理器UMP，以及超算领域处理器HPP。

　　UCP：全球首次彻底实现软件定义无线电。

　　UCP是MaPU针对移动通信增强的通用通信处理器是5G宏基站基站处理器的芯片内核，UCP内核每秒可以完成5.8G定点复数FFT，每秒可以完成55GBPS的LDPC编码以及2.5GBPS译码。根据初步测算，一颗含有二十个UCP内核的基带处理器就可以满足64天线5G宏基站全部基带处理需求。

　　“如果使用FPGS搭建5G系统，则需要多片互联才能实现系统解决方案，而基于FPGA的电路系统主频一般