芯片往事:中國造芯者群像
發(fā)布日期:2022-03-08 15:12 ????瀏覽次數(shù):1593
許多年后,胡偉武想到導(dǎo)師夏培肅院士時(shí),依然滿是感慨。“我這輩子*大的心愿是搞好中國的計(jì)算機(jī)事業(yè),我們這代人沒搞好,你要搞得比我好。”這是夏培肅院士反復(fù)和弟子們說得一句話。2014年,主持研制中國**臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的夏培肅院士,在北京溘然長逝。7年后的2021年12月,夏院士的得意門生、“龍芯之父”、龍芯中科董事長胡偉武,帶著中國獨(dú)立自主的通用CPU處理器“龍芯”,在科創(chuàng)板**上會(huì),上市在即。龍芯上市是三個(gè)月前的新聞,但中國芯片的故事,卻得從四十年前講起。01、為祖國造芯中國芯片產(chǎn)業(yè)起步,并不算晚,相反在很長一段時(shí)間內(nèi),****。新中國成立后,一眾***的半導(dǎo)體領(lǐng)域大師,回到新中國,奠定了中國半導(dǎo)體行業(yè)的基礎(chǔ)。兩彈一星的波瀾壯闊,至今仍振奮人心,錢學(xué)森、鄧稼先歸國的故事耳熟能詳,這些人才,鑄造了護(hù)衛(wèi)**和平的國之重器,聳入云天的東風(fēng)導(dǎo)彈,靜靜守護(hù)祖國安寧。其實(shí)鮮有人知的是,當(dāng)時(shí)歷經(jīng)萬難歸國的科學(xué)家中,還有眾多半導(dǎo)體專家,他們沉醉于方寸硅片之上,滿懷報(bào)國理想,帶領(lǐng)著中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在五六十年代打出一片藍(lán)天。謝希德17歲那年,因骨關(guān)節(jié)結(jié)核落下終身殘疾,右腿不能彎曲。3年后,謝希德憑借超人的毅力和絕倫的天賦,入讀廈門大學(xué)物理系。那個(gè)時(shí)候,中國正處于抗日戰(zhàn)爭的艱難時(shí)期,遠(yuǎn)在大洋彼岸的英國,剛剛完成了敦刻爾克大撤退。1947年,謝希德赴美留學(xué),后來獲得麻省理工學(xué)院理論物理博士學(xué)位。畢業(yè)后,跟隨美國固體物理學(xué)家斯萊特從事微波諧振腔中半導(dǎo)體性質(zhì)的理論研究,這奠定了謝希德在半導(dǎo)體領(lǐng)域的科研基礎(chǔ)。1952年,看著蓬勃新生的祖國,謝希德和英國留學(xué)的男友曹天欽商議回國。他們的計(jì)劃十分周密,謝希德先從美國脫身,到英國成婚,之后一起從英國回國。在科學(xué)史專家李約瑟的幫助下,10月,兩人抵達(dá)上海火車站。謝希德來到復(fù)旦大學(xué),擔(dān)任物理學(xué)教授。后來的故事,就是謝希德為中國物理學(xué)和半導(dǎo)體事業(yè)鞠躬盡瘁的一生。在當(dāng)時(shí),中國大學(xué)普遍采用蘇聯(lián)教材,但謝希德都是自己編寫。1956年,黨發(fā)出了“向科學(xué)進(jìn)軍”的偉大號(hào)召,在周恩來總理的主持下,北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)等5所大學(xué)開辦了我國**個(gè)半導(dǎo)體專業(yè)培訓(xùn)班,“中國半導(dǎo)體之母”謝希德?lián)胃敝魅巍?958年,黃昆與謝希德合編的《半導(dǎo)體物理學(xué)》付梓印刷,后來,幾乎整個(gè)20世紀(jì)的中國半導(dǎo)體研究人員,都讀過這本教材。在復(fù)旦大學(xué)話劇《謝希德》中,謝希德深情地說:“我就像一只大雁,在寒風(fēng)蕭瑟萬木凋零的嚴(yán)冬,不得不離開家園,如今春回大地,我要振翅飛回祖國故園,去耕耘,去奮斗!”謝希德心中的火,支撐著她不斷前行的路,辛苦耕耘的結(jié)果,就是開出了中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)研究基礎(chǔ)班底的花。1983年,謝希德履任復(fù)旦大學(xué)校長,成為中國**位大學(xué)女校長,這是后話。在黃昆、謝希德、夏培肅、高鼎三、吳錫九、林蘭英、黃敞等愛國科學(xué)家的帶領(lǐng)下,新中國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。02、回望燈火意闌珊1965年,中科院就研發(fā)出了65型接觸式光刻機(jī)。1980年,清華大學(xué)推出自研的投影光刻機(jī),達(dá)到了和美國光刻機(jī)一樣的3微米精度。這個(gè)時(shí)候,中國的光刻技術(shù)走在世界前列,足夠比肩歐美,**韓國、荷蘭5-15年。1968年,胡偉武出生于浙江永康。這個(gè)由金華市代管的縣級(jí)市,充滿了低山丘陵,這也仿佛映照著胡偉武的人生,充滿了起起伏伏。1986年,胡偉武進(jìn)入中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)攻讀計(jì)算機(jī)。1991年,本科畢業(yè)的他,獲得直接免試讀博的機(jī)會(huì),師從**計(jì)算機(jī)專家夏培肅院士。中國半導(dǎo)體行業(yè)飛速發(fā)展的光輝階段,震撼著胡偉武的少年時(shí)代。但七八十年代,情況急轉(zhuǎn)直下,西方**簽訂《瓦森納協(xié)定》,對(duì)中國**科技**封鎖,用**和訴訟,扼住了中國半導(dǎo)體的脖子。同時(shí),“造不如買”的思想風(fēng)潮席卷中國,大量進(jìn)口產(chǎn)品將中國脆弱的**工業(yè)殺得片甲不留,當(dāng)時(shí)生產(chǎn)光刻機(jī)的武漢三廠,都被迫改制變成食品廠。中國芯片研究直接斷崖式掉隊(duì),一下子比歐美落后了十幾年。盡管大環(huán)境一片慘淡,但還是有一大批民族企業(yè)家深知,中國要有中國自己的技術(shù),一大批中國芯片企業(yè)璀璨誕生。**層面也意識(shí)到芯片在戰(zhàn)略上的重要性,90年代初“908”、“909”項(xiàng)目啟動(dòng)。1988年,上海貝嶺微電子制造有限公司在上海漕河涇成立,組出了中國**條4英寸生產(chǎn)線。1992年,老人在南海邊畫了一個(gè)圈,南巡講話發(fā)表,其中有一句話膾炙人口:“科學(xué)技術(shù)是**生產(chǎn)力”。少有人知道,這句話正是在總設(shè)計(jì)師參觀上海貝嶺的時(shí)候所說。目睹中國芯片跌宕發(fā)展的胡偉武,做出了一個(gè)艱難的決定,他要為將畢生精力,都獻(xiàn)給“中國芯”。2000年,中科院打算立項(xiàng)芯片項(xiàng)目,但由于過去的“漢芯換標(biāo)”事件,芯片研發(fā)有一個(gè)“鑒定會(huì)就是追悼會(huì)”的魔咒,因此,中科院芯片項(xiàng)目遲遲不能上馬。這個(gè)時(shí)候,胡偉武站了出來,立下軍令狀:“做不出通用芯片,提頭來見!”北京的胡偉武在“風(fēng)蕭蕭兮易水寒”的悲壯豪邁時(shí),上海那邊,張汝京帶著400多位德州儀器和臺(tái)灣世大工程師,舉家搬遷,從臺(tái)灣來到了上海。上海市時(shí)任市長徐匡迪親自帶著張汝京,在浦東張江的農(nóng)田里,劃出建設(shè)晶圓廠的地皮。張汝京和謝希德就以一種這樣的方式,在這個(gè)時(shí)空相逢。張汝京來到上海的這一年,謝希德去世。沒能看到中國芯片的研發(fā)成功,是謝希德的遺憾。張汝京祖籍河北,1949年隨父親南下臺(tái)灣。21歲時(shí)以優(yōu)異的成績畢業(yè)于臺(tái)灣大學(xué)后,赴美留學(xué)。畢業(yè)后進(jìn)入美國德州儀器,為其在全球范圍內(nèi)開設(shè)10家芯片制造廠。有著豐富建廠經(jīng)驗(yàn)的張汝京,短短一年時(shí)間,就籌得10億元美金,當(dāng)時(shí)舉國之力的909工程,也不過12.5億美金。張汝京懷著芯片報(bào)國的拳拳之心來到上海,給公司起了一個(gè)響亮的名字——“中芯國際”。日后,中芯國際一度成為全球三大晶圓代工廠之一。胡偉武和張汝京,一面代表著中國科研院所“從實(shí)驗(yàn)室到市場(chǎng)”的努力,一面代表著民族企業(yè)家“從商品經(jīng)濟(jì)反向技術(shù)攻堅(jiān)”的嘗試。他們一起,成為中國芯片科技研發(fā)突破的縮影。03、當(dāng)封鎖重現(xiàn)胡偉武愛穿一件立領(lǐng)中山裝,胸前常常佩戴著黨章。他是毛主席的堅(jiān)定粉絲,在龍芯,關(guān)于人才培養(yǎng),有一項(xiàng)基本原則,就是要“又紅又專”,先占領(lǐng)思想陣地。胡偉武的頭等堅(jiān)持,是“堅(jiān)持為人民做龍芯的根本宗旨”。從2000年龍芯項(xiàng)目啟動(dòng),到2010年龍芯中科技術(shù)有限公司成立,這10年時(shí)間,龍芯一直都是以中科院下屬的課題組的身份存在。遲遲沒有公司化運(yùn)營的原因,是因?yàn)轫?xiàng)目組對(duì)芯片產(chǎn)業(yè)化信心不足。沒有人知道,龍芯何時(shí)能走上產(chǎn)業(yè)化之路,幾乎就連胡偉武自己也認(rèn)為,當(dāng)時(shí)做龍芯,一定會(huì)虧錢。但龍芯的存在,代表著中國芯片研發(fā)的香火延續(xù),只要龍芯在,中國芯片就有希望。中芯國際成立后,在上海市政府的支持下,很快投產(chǎn)。早期的中芯,靠收購二手設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn),同時(shí),非常重視人才的張汝京,開始大規(guī)模從臺(tái)積電和其他半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)挖人,新員工入職,張汝京都要親自培訓(xùn)。在張汝京的人脈運(yùn)作下,美國國務(wù)院、商務(wù)部、國防部和能源部允許中芯國際突破《瓦森納協(xié)議》的禁運(yùn)規(guī)定,讓中芯拿到了0.13微米的先進(jìn)技術(shù)。此后,張汝京一路高歌猛進(jìn),3年時(shí)間,6座工廠,5條生產(chǎn)線,成為全球第三大代工廠。風(fēng)暴也就此展開,上海的張汝京熱火朝天,準(zhǔn)備一舉追上臺(tái)積電。但臺(tái)積電也時(shí)刻關(guān)注著中芯的動(dòng)態(tài),2003年,在臺(tái)灣當(dāng)局和美國的授意下,臺(tái)積電在美國對(duì)中芯國際發(fā)起訴訟,聲稱中芯竊取臺(tái)積電商業(yè)機(jī)密。使用商業(yè)競(jìng)爭的手段,已經(jīng)不在能滿足臺(tái)灣當(dāng)局的險(xiǎn)惡,當(dāng)局決定直接下場(chǎng),要把中芯扼殺在搖籃里。從中芯國際成立的那年起,陳水扁就一連多次對(duì)張汝京進(jìn)行罰款,2005年,干脆直接吊銷了張汝京的臺(tái)灣戶口。在臺(tái)灣當(dāng)局和臺(tái)積電的聯(lián)合絞殺下,2005年,中芯只能與臺(tái)積電和解,賠償臺(tái)積電1.75億美金,分6年償還。2006年,中芯國際突破了45納米技術(shù),準(zhǔn)備上市融資,臺(tái)積電再度出手,加州法院帶著政治因素,2009年判決中芯國際敗訴,賠償2億美金,再加10%的股份。當(dāng)然,臺(tái)積電還有一個(gè)額外的要求,就是:張汝京,出局。幾小時(shí)后,中芯國際發(fā)布公告,張汝京辭職,且三年內(nèi)不得從事芯片產(chǎn)業(yè)。04、太陽開始升起2002年,龍芯1號(hào)研發(fā)成功,通過鑒定。發(fā)布會(huì)上,胡偉武坦誠,龍芯1號(hào)并不先進(jìn),但現(xiàn)在一張白紙,先做起來再說。龍芯要通過三級(jí)跳的戰(zhàn)略,實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)芯片的彎道超車,龍芯1號(hào)只是起點(diǎn)。龍芯就是在這樣密不透風(fēng)的**禁錮和技術(shù)封鎖中,硬是生生深深扎根。從在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)成功,到走上產(chǎn)業(yè)化,龍芯走了整整10年。其實(shí)對(duì)于國產(chǎn)芯片來說,研發(fā)不是**道難關(guān),量產(chǎn)制造才是更大的難題。在實(shí)驗(yàn)室里,精工細(xì)琢,制造出一枚芯片,只能代表理論物理的成功,如果不能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn),國產(chǎn)芯片就毫無意義。芯片量產(chǎn)有三個(gè)難點(diǎn)。**是良品難,實(shí)驗(yàn)室環(huán)境是精心布置,各項(xiàng)指標(biāo)非常嚴(yán)苛,但要放在工廠生產(chǎn),自然不會(huì)有實(shí)驗(yàn)室的精巧環(huán)境,如果生產(chǎn)工藝跟不上,良品率就會(huì)極為慘淡;第二是**難,盡管芯片是自主研發(fā),但芯片上下游的產(chǎn)業(yè)鏈、芯片生產(chǎn)的機(jī)器,到處都是國外企業(yè)銅墻鐵壁的**戰(zhàn)壕,要想完全繞開,難上加難;第三是生態(tài)難,光有芯片,沒有相應(yīng)配套的軟件生態(tài),對(duì)著一個(gè)沒有軟件的電腦,不會(huì)獲得市場(chǎng)認(rèn)可,做出來能用,才有人買。做半導(dǎo)體,做芯片,硅是至關(guān)重要的上游。2014年,上海新成立了一家新昇半導(dǎo)體科技公司,用了兩年多時(shí)間,制造出中國**根300毫米單晶硅錠,兩年后,實(shí)現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn)。2018年,在澳柯瑪?shù)耐顿Y下,青島芯恩成立,2021年,宣布8寸廠投片成功,良品率達(dá)到90%以上。這兩家公司的創(chuàng)始人,都叫張汝京。2010年,為了解決龍芯產(chǎn)業(yè)化的問題,胡偉武帶著中科院龍芯課題組,選擇下海,脫離中科院,成立龍芯中科,開始公司化運(yùn)營。龍芯中科的班底,都是胡偉武的學(xué)生和研究員。這些科學(xué)家,都是***的人才,張戈中科大少年班畢業(yè),18歲在中科院碩博連讀,23歲博士畢業(yè),25歲評(píng)副研究員,26歲跟隨胡偉武辭職下海。還有五位在讀博士,為了龍芯產(chǎn)業(yè)化,博士都不讀了,直接下海。2021年12月,龍芯在科創(chuàng)板遞交招股書,科創(chuàng)板上市委公告:“公司無需要落實(shí)的審核意見,無條件過會(huì)。”且讓世界聽龍吟。2021年,胡偉武在一刻talks的演講中,不無驕傲的說:“我們已經(jīng)完成了技術(shù)補(bǔ)課,龍芯*新的CPU跟市場(chǎng)主流的CPU比,性能很逼近了,用戶體驗(yàn)可能比它還好一點(diǎn)。”05、新生代槍出如龍五億年前,廣袤大海,無邊無際,一如滿是機(jī)遇的藍(lán)海。無數(shù)細(xì)胞蠢蠢欲動(dòng),生命孕育,大量無脊椎生物爆發(fā),是為寒武紀(jì)。寒武紀(jì)是顯生宙的**個(gè)紀(jì)。何為“顯生宙”?滄海桑田,生物顯現(xiàn),是為“顯生”。隨著技術(shù)的積累,2021年4月,龍芯的自主指令架構(gòu)(Loongson Architecture)通過評(píng)估,正式對(duì)外發(fā)布,7月,正是發(fā)布基于龍芯架構(gòu)的新一代純國產(chǎn)PC處理器“龍芯3A5000”。從性能來看,龍芯3A5000已經(jīng)接近英特爾i5的水平,過去,中國芯片的性能被遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在后面,現(xiàn)在已經(jīng)能夠望其項(xiàng)背了。除了硬件,國產(chǎn)替代上,*關(guān)鍵的一環(huán),是軟件生態(tài)。在這顆芯上,已經(jīng)有電子愛好者成功運(yùn)行了《紅色警戒3》《魔獸爭霸3》《仙劍情緣》等多款游戲,國產(chǎn)CPU軟件生態(tài),仿佛見到曙光。這得益于胡偉武大力推動(dòng)的二進(jìn)制翻譯技術(shù),通過軟硬件結(jié)合的虛擬機(jī)方式,將x86程序在龍芯上運(yùn)行,這在早期軟件生態(tài)補(bǔ)足上,意義重大。但時(shí)至今日,也很難說龍芯就走在世界前列。龍芯帶給中國的意義,更像是一把火種,將中國芯的信念,散放在祖國大地。龍芯3號(hào)的主架構(gòu)師陳云霽,2010年沒有選擇下海創(chuàng)建龍芯中科,選擇了繼續(xù)留在中科院從事基礎(chǔ)研究。陳云霽沒有加入龍芯中科,是因?yàn)樗辛诵碌氖聵I(yè)。不得不說,在中國芯片這個(gè)行業(yè),從城市的角度來看,上海是產(chǎn)業(yè)森林,從高校研究所的角度來看,中科院是人才的搖籃。陳云霽1983年出生,14歲入讀中科大少年班,19歲中科院計(jì)算所碩博連讀,跟隨胡偉武開始龍芯項(xiàng)目,并成為龍芯3號(hào)主架構(gòu)師,24歲取得計(jì)算機(jī)博士學(xué)位。在科研的道路上,大多數(shù)人都是獨(dú)行者,但陳云霽并不孤獨(dú),因?yàn)樗械艿艿呐惆椤?5歲時(shí),陳云霽和弟弟陳天石一起,開始人工智能深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片寒武紀(jì)芯片的研發(fā)。和哥哥一樣,陳天石也是一位天才少年,16歲就讀中科大少年班,在中科院獲得博士學(xué)位,并擔(dān)任研究員。同哥哥不一樣的是,哥哥陳云霽專注于芯片硬件研發(fā),弟弟陳天石對(duì)人工智能算法頗有天賦。也正是這樣的組合,讓兄弟倆發(fā)現(xiàn),人工智能同芯片的結(jié)合,有著巨大的前景。彼時(shí),人工智能的概念還沒有現(xiàn)在這么火熱。寒武紀(jì)成立后,決心致力于為人工智能算法提供硬件支持。陳云霽曾做過演示,沒有搭載寒武紀(jì)的芯片進(jìn)行人工智能圖像識(shí)別,每秒只能識(shí)別一到兩張圖片,而嵌入寒武紀(jì)后,識(shí)別速度提升百倍。2017年9月,華為在德國重磅發(fā)布了全球**人工智能處理器——麒麟970,其背后的AI芯片搭載寒武紀(jì)的嵌入式IP,集成了寒武紀(jì)的NPU(寒武紀(jì)1A處理器)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專用處理單元,成為了AI產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)里程碑。提到寒武紀(jì),其實(shí)是新生代中國芯片制造新思路的重要代表。這種新思路,就是“專用芯片”。通用芯片暫時(shí)做不到世界**水平,但各行各業(yè)有那么多豐富的需求,完全可以針對(duì)單個(gè)垂直領(lǐng)域,研發(fā)專門的芯片,幫助行業(yè)提質(zhì)提效。寒武紀(jì)聚焦于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),致力于提升人工智能的運(yùn)算水平;收購了展銳、合并了瑞迪科的紫光展銳,在5G芯片深耕已久,是世界上僅有的5家5G基帶廠商之一;地平線把核心壓在智能駕駛上,為客戶提供車規(guī)級(jí)AI芯片;京東方創(chuàng)始人王東升二次創(chuàng)業(yè),創(chuàng)辦專注于物聯(lián)網(wǎng)芯片的奕斯偉,一年完成20億融資;恒玄科技主營TWS芯片,成功登陸科創(chuàng)板……在新生代芯片企業(yè)的隊(duì)伍中,中國芯片企業(yè)并不孤獨(dú)。一大眾中國芯片企業(yè)正在穩(wěn)步前行。盡管過去有過榮光,也經(jīng)歷至暗,但無論怎么說,當(dāng)下,是中國芯片“造芯者”們,*好的時(shí)代。