芯片往事:中国造芯者群像

编辑导语:中国芯片产业在世界上可谓是遥遥领先的,这成功的背后承载了许多伟大院士的辛勤努力,ρ本篇文章作者为我们介绍了中国造芯的发展历程等,感兴趣的一起来看一下。

许多年后,胡伟武想到导师夏培肃院士时,依然满是感慨。

“我这辈子最大的心愿是搞好中国的计算机事业,我们这代人没搞好,你要搞得比我好”。

这是夏培肃院士反复和弟子们说得一句话。2014年,主持研制中国第一台电子计算机的夏培肃院士,在北京溘然长逝。

7年后的2021年12月,夏院士的得意门生、“龙芯之父”、龙芯中科董事长胡伟武,带着中国独立自主的通用CPU处理器“龙芯”,在科创板首发上会,上市在即。

龙芯上市是三个月前的新闻,但中国芯片的故事,却得从六十年前੍讲起。

一、为祖国造芯

中国芯片产业起步,并不算晚,相反,在很长一段时间内,世界领先。

新中国成立后,一众世界级的半导体领域大师,回到新中国,奠定了中国半导体行业的基础。

两弹一星的波澜壮阔,至今仍振奋人心,钱学森、邓稼先归国的故事耳熟能详,这些人才,铸造了护卫国家和平的国之重器,耸入云天的东风导弹,静静守护祖国安宁。

其实鲜有人知的是,当时历经万难归国的科学家中,还有众多半导体专家,他们沉醉于方寸硅片之上,满怀报国理想,带领着中国半导体产业在五六十年代打出一片蓝天。

谢希德17岁那年,因骨关节结核落下终身残疾,右腿不能弯曲。

3年后,谢希德凭借超人的毅力和绝伦的天赋,入读厦门大学物理系。

那个时候,中国正处于抗日战争的艰难时期,远在大洋彼岸的英国,刚刚完成了敦刻尔克大撤退。

1947年,谢希德赴美留学,后来获得麻省理工学院理论物理博士学位。

毕业后,跟随美国固体物理学家斯莱特从事微波谐振腔中半导体性质的理论研究,这奠定了谢希德在半导体领域的科研基础。

1952年,看着蓬勃新生的祖国,谢希德和英国留学的男友曹天钦商议回国。

ⓜ他们的计划十分周密î,谢希德先从美国脱身,到英国成婚,之后一起从英国回国。

在科学史专家李约瑟的帮助下,10月,两人抵达上海火车站。谢希德来到复旦大学,担任物理学教授。

后来的故事,就是谢希德为中国物理学和半导体事业鞠躬尽瘁的一生。

在当时,中国大学普遍采用苏联教材,但谢希德都是自己编写。

1956年,党发出了“向科学进军”的伟大号召,在周恩来总理的主持下,北京大学、复旦大学等5所大学开办了我国第一个半导体专业培训班,“中国半导体之母”谢希德担任副主任。

1958年,黄昆与谢希德合编的《半导体物理学》付梓印刷,后来,几乎整个20世纪的中国半导体研究人员,都读过这本教材。

在复旦大学话剧《谢希德》中,谢希德深情地说:“我就像一只大雁,在寒风萧瑟万木凋零δ的严冬,不得不离开家园,如今春回大地,我要振翅飞回祖国故园,去耕耘,去奋斗!”

谢希德心中的火,支撑着她不断前行的路,辛苦耕耘的结果,就是开出了中国半ધ导体产业研究基础班底的花。

1983年,谢希德履任复旦大学校长,成为中国第一位大学女校长,这是后话。

在黄昆、谢希德、夏培肃、高鼎三、吴锡九、林兰英、黄敞等爱国科学家的带领下,新中国的半导体产业蓬勃发展。

二、回望灯火意阑珊

1965年,中科院就研发出了65型接触式光刻机。

1980⌋年,清华大学੒推出自研的投影光刻机,达到了和美国光刻机一样的3微米精度。

这个时候,中国的光刻技术走在世界前列,足够比肩欧美,领先韩国、荷兰5-15年。

1968年,胡伟武出生于浙江永康。这个由金华市代管的县级市,充满了低山丘陵,这也仿佛映照着胡伟武的人生,充满Ζ了起起伏伏。

1986年,胡伟武进入中国科学技术大学攻读计算机。

1991年,本科毕业的他,获得直接免试读博的机会,师从著名计算机专家夏培肃院士。

中国半导体行业飞速发展的光辉阶段,震撼着胡伟武的少年时代。但七八十年代,情况急转直下,西方国家签订《瓦森纳协定》,对中国尖端科技全面封锁,用专利和诉讼,扼住了中国半导体的脖子。

同时,“造不如买”的思想风潮席卷中国,大量进口产品将中国脆弱的尖端工业杀得片甲不留,当时生产光刻机的武汉三厂,都被迫改制变成食品厂。

中国芯片研究直接断崖式掉队,一下子比欧美落后了十几年。

尽管大环境一片惨淡,但还是有一大批民族企业家深知,中国要有中国自己的技术,一大批中国芯片企业璀璨诞生。

国家层面也意识到芯片在战略上的重要性,90年代初“908”、“909”项目启动。

1988年,上海贝岭微电子制造有限公司在上海漕河泾成立,组出了中国第一条4英寸生产线。

1992年,老人在南海边画了一个↵圈,南巡讲话发表,其中有一句话脍炙人口:“科学技术是第一生产力”。

少有人知道,这句话正是在总设计师参观上海贝岭的时候所说。

ª目睹中国芯片跌宕发展的胡伟武,做出了一个艰难的决定,他要为将毕生精力,都献给“中国芯”。

2000年,中科院打算立项芯片项目,但由于过去的“汉芯换标”事件,芯片研发有一个“鉴定会就是追悼会”的魔咒,因此,中科院芯片项目迟迟不能上马。

这个时候,胡伟武站了出来,立下军令状:“做不出通用芯片,提头来见!”

北京的胡伟武在“风萧萧兮易水寒”的悲壮豪迈时,上海那▣边,张汝京带着400多位德州仪器和台湾世大工程师,举家搬迁,从台湾来到了上海。

上海ਯ市时任市长徐匡迪亲自带着张汝京,在浦东张江的农田里,划出建设晶圆厂的地皮。

张汝京和谢希德就以一种这样的方式«,在这个时空相逢。

张汝京来到上海的这一年,谢希德去世。没能看到中国芯片的研发成功,是谢希德的遗憾。

张汝京祖籍河北,1949年随父亲南下台湾。21岁时以优异的成绩毕业于台湾大学后,赴美留学。

毕业后进入美国德州仪器,为其在全球范围内开设10家芯片制造厂。

有着丰富建厂经验的张汝京,短短一年时间,就筹得10亿元美金,当时举国之力的909工程,也不过12.5亿美金。

张汝京怀着芯片报国的拳拳之心来到上海,给公司起了一个响亮的名字——“中芯国际”。

日后,中芯国际一度成为全球三大晶圆代工厂之一。

胡伟武和张汝京,一面代表着中国科研院所“从实验室到市场”的努力,一面代表着民族企业家“从商品经济反向技术攻坚”的尝试。

他们一起,成为中国芯片科技研发突破的缩影。

三、当੣封锁重现

胡伟武爱穿一件立领中山装,胸前常常佩戴着党章。

他是毛主席的坚定粉丝,在龙芯,关于人才培养,有一项基本原则,就是要“又红又专”,先占领思想阵地。胡伟武的头等坚持,是“坚持为人民做龙芯的根本宗旨”。

从2000年龙芯项目启动,到2010年龙芯中科技术有限公司成立,这10年时间,龙芯一直都是以中科院下属的课题组的身份存在。

迟迟没有公司化运营的原因,是因为项目组对芯片产业化信心不足。

没有人知道,龙芯何时能走上产业化之路,几乎就连胡伟武自己也认为,当时做龙芯,一定会亏钱。

但龙芯的存在,代表着中国芯片研发੉的香火延续,只要龙芯在,中国芯片就有希望。

中芯国际成立后,在上海市政府的支持下,很快投产。

早期的中芯,靠收购二手设备进行生产,同时,非常重视人才的张汝京,开始大规模从台积电和其他半导体产ਮ业挖人,新员工入职,张汝京都要亲自培训。

在张汝京的人脉运作下,美国国务院、商务部、国防部Τ和能源部允许中芯国际突破《瓦森纳协议》的禁运规定,让中芯拿到了0.13微米的先进技术。

此后,张汝京一路高歌猛进,3年时间,6座工厂,5条生产线,成为全球第三大代工厂。

风暴也就此展开,上海的张汝京热火朝天,准备一举追上台积电。

但台积电也时刻关注⌊着中芯的动态,2003年,在台湾当局和美国的授意下,台积电在美国对中芯ο国际发起诉讼,声称中芯窃取台积电商业机密。

使用商业竞争的手段,已经不在能满足台湾当局的险恶,当局决定直接下场,要把中芯扼杀在摇篮里。

从中芯国际成立的那年起,陈水扁就一⊥连多次对张汝京进行罚款,2005年,干脆直接吊销了张汝京的台湾户口。

在台湾当局和台积电的联合绞杀下,2005年,中芯只能与台积电和解,赔偿台积电1.75亿美金,分6年偿还。

2006年,中芯国际突破了45纳米技术,准备上市融⊃资,台积电再度出手,加州法院带着政治因素,2009年判决中芯国际败诉,赔偿2亿美金,再加10%的股份。

当然,台积电还有一个额外的要求,就是:张汝京,出局。

几小时后,中芯国际发布公告,张汝京辞职,且三年内不得从事芯片产业。

四、太阳开始升起

2002年,龙芯1号研发成功,通过鉴定。发布会上,胡伟武坦诚,龙芯1号并不先进,但现在一张白纸,先做起来再说。

龙芯要通过三级跳的战略,实现国产芯片的弯道超车,龙芯1号只是起点。

龙芯就是在这样密不透风的专利禁锢和技术封锁中,硬是生生深深扎根。

从在实验室研发成功,到走上产业化,龙芯走了整整10年。

其实对于国产芯片来说,研发不是第一道难关,量产制造才是更大的难题。

在实验室里,精工细琢,制造出一枚芯片,只能代表理论Ι物理的成功,如果不能实现大规模量产,国产芯片就毫无意义。

芯片量产有三个难点:

  • 第一ï是良品难,实验室环境是精心布置,各项指标非常严苛,但要放在工厂生产,自然不会有实验室的精巧环境,如果生产工艺跟不上,良品率就会极为惨淡。
  • 第二是专利难,尽管芯片是自主研发,但芯片上下游的产业链、芯片生产的机器,到处都是国外企业铜墙铁壁的专利战壕,要想完全绕开,难上加难。
  • 第三是生态难,光有芯片,没有相应配套的软件生态,对着一个没有软件的电脑,不会获得市场认可,做出来能用,才有人买。

做半导体,做芯片,硅是至关重要的上游。

2014年,上海新成立了一家新昇半导体科技公司,用了两年多ⓝ时间,制造出中国第一Õ根300毫米单晶硅锭,两年后,实现规模化生产。

2018年,在澳柯玛的投资下,青岛芯恩成立,2021年,宣布8寸厂投片成功,良品率达到90%以上。

这两家公司的创始人,都叫张汝京。

2010年,为了解决龙芯产业化的问题,胡伟武带着中科院龙芯课题组,选择下海,脱离中科院,成立龙芯中科,开始公司化运营。

龙芯中科的班底,都是胡伟武的学生和研究员。这些科学家,都是最顶尖的人才,张戈中科大少年班毕业,18岁在中科院硕博连读,23岁博士毕业,25岁评副研究员,26岁跟随胡伟武辞职下海。

还有五位在读博士,为了龙芯产业化,博士都不读了,直接下海。

2021年12月,龙芯在科创板递交招股书,科创板上市委公告:“公司无需要落实的审核意见,无条件过会。”

且让世界听龙吟。2021年,胡伟武在一刻talks的演讲中,不无骄傲的说:“我们已经完成了技术补课,龙芯最新的CPU跟市场主流的CPU比,性能很逼近了,用户体验可能比它还好一点”。&#ffe0 ;

五、新生代枪出如龙

五亿年前,广袤大海,无边无际,一如满是机遇的蓝海。无数细胞蠢蠢欲动,生命孕育,大量无脊椎生物爆发,是为寒武纪。

寒武纪是显生宙的第一个纪。

何为“显生宙?”沧海桑田,生物显现,是为“显生”。

ਨ随着技术的积累,2021年4月,龙芯的自主指令架构(Loongson Architecture)通过评估,正式对外发布,7月,正是发布基于龙芯架构的新一代纯国产PC处理器“龙芯3A5000”。

从性能来看,龙芯3A5000已经接近英特尔i5的水平,过去,中国芯片的性能被远远甩在后面,现在已经能够望其项背了。

除了硬件,国产替代上,最关键的一环,是软件生态。在这颗芯上,已经有电子爱好者成功运行了《红色警戒3》、&#256d;《魔兽争霸3》、《仙剑情缘》等多款游戏,国产CPU૪软件生态,仿佛见到曙光。

这得益于胡伟武大力推动的二进制翻译技术,通过软硬件结合的虚拟机方式,将x86程序在龙芯上运行,这在早期软件生态补足上,意义重大。

但时至今日,也很难说龙芯就走在世界前列。龙芯带给中国的意义,更像是一把火种,将中国芯的信念,散放在祖国大地。

龙芯3号的主架构师陈云霁,2010年没有选择下海创建龙芯中科,选择了继续留在中科院从事基础研究。

陈云霁没有加入龙芯中科,是因为他有了新的事业。

不得不说,在中国芯片这个行业,从城市的角度来看,上海是产业森林,从高校研究所的角度来看,中科院是人才的摇篮。

陈云霁1983年出生,14岁入读中科大少年班,19岁中科院计算所硕博连读,跟随胡伟武开始龙芯项目,并成为龙芯3号主架构师,24岁取得计算机博士学位。

在科研的道路上,大多数人都是独行者,但陈云霁并不孤独,因为他有弟弟的陪伴。

25岁时,陈云霁和弟弟陈天石一起,开始人工智能深度神经网络芯片寒武纪芯片的研发。

和哥哥一样,陈天石也是一位天才少年,16岁就读中科大少年班,在中科院获得博士学位,并担任研究员。

同哥哥不一样的是,哥哥陈云霁专注于芯片硬件研发,弟弟陈天石对人工智能算法颇有天赋。也正是这样的组合,让兄弟俩发现,人工智能同芯片的结合,有着巨大的前景。

彼时,人工智能的概念还没有现在这么火热。

寒武纪成立后,决心致力于为人工智能算法提供硬件支持。陈云霁曾做过演示,没有搭载寒武纪的芯片进行人工智能图像识别,每秒只能识别一到两张图片,而嵌入寒武纪后,识别速度提升百倍。

2017年9月,华为在德国重磅发布了全球首款人工智能处理器——麒麟970,其背后的AI芯片搭载寒武纪的嵌入式IP,集成了寒武纪的NPU(寒武纪1A处理器)作为神经网络专用处理单元,成为了AI产业发展的一个里程碑。

提到寒武纪,其实是新生代中国芯片制造新思路的重要代表。

这种新思路,就是“专用芯片”。

通用芯片暂时做不到世界顶级水平♫,但各行各业有那么多丰富的需求,完全可以针对单个垂直领域,研发专门的芯片,帮助行业提质提效。

寒武纪聚焦于神经网络,致力于提升人工智能的运算水平。

收购了展锐、合并了瑞迪科的紫光展锐,在5G芯片深耕已久,是世界上仅有的5家5G基带厂商之一。

地平线把核心压在智能驾驶上,为客户提供车规级AI芯片。

京东方创始人王东升二次创业,创办专注于物联网芯片的奕斯伟,一年完成20亿融资;恒玄科技主营TWS芯片,成功登陆科创板。

在新生代芯片企业的队伍中,中国芯片企业并不孤独。

一大众中国芯片企业正在稳步前行。尽管过去有过荣光,也经历至暗,但无论怎么说,当下,是中国芯片“造芯者”们,最好的时代。

参考资料:

  • 陈天石的求学创业之路:如何从“数学学渣”逆袭成为“AI大神”;
  • 陈云霁:24岁博士毕业,29岁晋升研究员,智能爆发时代为AI装上中国芯;
  • 在龙芯3A5000上运行Windows程序;
  • 中国芯片产业发展史;
  • 风雨四十年,记录中国半导体产业发展历程;
  • 芯恩在青岛做的事,对中国芯片产业有ੇ多重要?;
  • 对话胡伟武:和国产CPU一起突围的20年;
  • 胡伟武 | 誓把强国当己任,敢用青春铸忠魂,待到中华腾飞日,且让世界听龙吟。

六十年来,芯片的发展可以说风风雨雨、几经波折,我们痛恸核心科技被西方卡脖子,也在一直自强不息的寻求发展道路。

欣慰的是,经过几十年的努力,中国芯片的进步有目共睹。谨以此文,记录中国芯片发展浩瀚海洋中的雪泥鸿爪。

 

作者:亨哼,95后互联网产品经理;微信公众号:产品变量(ID:hengpaper)纵观TMT风云,解构产品思维。

本文由 @亨哼 原创发布&#25d0;于人人都是产品经理。未经许可,禁止转载。

题图来自 Unsplash ,基于 CC0 协议。

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