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許多年后,胡偉武想到導師夏培肅院士時,依然滿是感慨。
“我這輩子的心愿是搞好中國的計算機事業,我們這代人沒搞好,你要搞得比我好?!边@是夏培肅院士反復和弟子們說得一句話。2014年,主持研制臺電子計算機的夏培肅院士,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,帶著中國獨立自主的通用CPU處理器“龍芯”,在科創板上會,上市在即。
龍芯上市是三個月前的新聞,但中國芯片的故事,卻得從四十年前講起。
01、為祖國造芯
中國芯片產業起步,并不算晚,相反在很長一段時間內,。
新中國成立后,一眾的半導體領域大師,回到新中國,奠定了中國半導體行業的基礎。
兩彈一星的波瀾壯闊,至今仍振奮人心,錢學森、鄧稼先歸國的故事耳熟能詳,這些人才,鑄造了護衛和平的國之重器,聳入云天的東風導彈,靜靜守護祖國安寧。其實鮮有人知的是,當時歷經萬難歸國的科學家中,還有眾多半導體專家,他們沉醉于方寸硅片之上,滿懷報國理想,帶領著中國半導體產業在五六十年代打出一片藍天。
謝希德17歲那年,因骨關節結核落下終身殘疾,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,入讀廈門大學物理系。那個時候,中國正處于抗日戰爭的艱難時期,遠在大洋彼岸的英國,剛剛完成了敦刻爾克大撤退。
1947年,謝希德赴美留學,后來獲得麻省理工學院理論物理博士學位。畢業后,跟隨美國固體物理學家斯萊特從事微波諧振腔中半導體性質的理論研究,這奠定了謝希德在半導體領域的科研基礎。
1952年,看著蓬勃新生的祖國,謝希德和英國留學的男友曹天欽商議回國。他們的計劃十分周密,謝希德先從美國脫身,到英國成婚,之后一起從英國回國。在科學史專家李約瑟的幫助下,10月,兩人抵達上?;疖囌?。謝希德來到復旦大學,擔任物理學教授。
后來的故事,就是謝希德為中國物理學和半導體事業鞠躬盡瘁的一生。在當時,中國大學普遍采用蘇聯教材,但謝希德都是自己編寫。1956年,黨發出了“向科學進軍”的偉大號召,在周恩來總理的主持下,北京大學、復旦大學等5所大學開辦了我國個半導體專業培訓班,“中國半導體之母”謝希德擔任副主任。1958年,黃昆與謝希德合編的《半導體物理學》付梓印刷,后來,幾乎整個20世紀的中國半導體研究人員,都讀過這本教材。
在復旦大學話劇《謝希德》中,謝希德深情地說:“我就像一只大雁,在寒風蕭瑟萬木凋零的嚴冬,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,辛苦耕耘的結果,就是開出了中國半導體產業研究基礎班底的花。1983年,謝希德履任復旦大學校長,成為位大學女校長,這是后話。
在黃昆、謝希德、夏培肅、高鼎三、吳錫九、林蘭英、黃敞等愛國科學家的帶領下,新中國的半導體產業蓬勃發展。
02、回望燈火意闌珊
1965年,中科院就研發出了65型接觸式光刻機。1980年,清華大學推出自研的投影光刻機,達到了和美國光刻機一樣的3微米精度。這個時候,中國的光刻技術走在世界前列,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。這個由金華市代管的縣級市,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,胡偉武進入中國科學技術大學攻讀計算機。1991年,本科畢業的他,獲得直接免試讀博的機會,師從計算機專家夏培肅院士。
中國半導體行業飛速發展的光輝階段,震撼著胡偉武的少年時代。但七八十年代,情況急轉直下,西方簽訂《瓦森納協定》,對中國科技全面封鎖,用和訴訟,扼住了中國半導體的脖子。同時,“造不如買”的思想風潮席卷中國,大量進口產品將中國脆弱的工業殺得片甲不留,當時生產光刻機的武漢三廠,都被迫改制變成食品廠。中國芯片研究直接斷崖式掉隊,一下子比歐美落后了十幾年。
盡管大環境一片慘淡,但還是有一大批民族企業家深知,中國要有中國自己的技術,一大批中國芯片企業璀璨誕生。層面也意識到芯片在戰略上的重要性,90年代初“908”、“909”項目啟動。
1988年,上海貝嶺微電子制造有限公司在上海漕河涇成立,組出了條4英寸生產線。
1992年,老人在南海邊畫了一個圈,南巡講話發表,其中有一句話膾炙人口:“科學技術是生產力”。少有人知道,這句話正是在總設計師參觀上海貝嶺的時候所說。
目睹中國芯片跌宕發展的胡偉武,做出了一個艱難的決定,他要為將畢生精力,都獻給“中國芯”。
2000年,中科院打算立項芯片項目,但由于過去的“漢芯換標”事件,芯片研發有一個“鑒定會就是追悼會”的魔咒,因此,中科院芯片項目遲遲不能上馬。
這個時候,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“風蕭蕭兮易水寒”的悲壯豪邁時,上海那邊,張汝京帶著400多位德州儀器和臺灣世大工程師,舉家搬遷,從臺灣來到了上海。上海市時任市長徐匡迪親自帶著張汝京,在浦東張江的農田里,劃出建設晶圓廠的地皮。
張汝京和謝希德就以一種這樣的方式,在這個時空相逢。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成功,是謝希德的遺憾。
張汝京祖籍河北,1949年隨父親南下臺灣。21歲時以優異的成績畢業于臺灣大學后,赴美留學。畢業后進入美國德州儀器,為其在全球范圍內開設10家芯片制造廠。有著豐富建廠經驗的張汝京,短短一年時間,就籌得10億元美金,當時舉國之力的909工程,也不過12.5億美金。
張汝京懷著芯片報國的拳拳之心來到上海,給公司起了一個響亮的名字——“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“從實驗室到市場”的努力,一面代表著民族企業家“從商品經濟反向技術攻堅”的嘗試。他們一起,成為中國芯片科技研發突破的縮影。
03、當封鎖重現
胡偉武愛穿一件立領中山裝,胸前常常佩戴著黨章。他是毛主席的堅定粉絲,在龍芯,關于人才培養,有一項基本原則,就是要“又紅又?!?,先占領思想陣地。胡偉武的頭等堅持,是“堅持為人民做龍芯的根本宗旨”。
從2000年龍芯項目啟動,到2010年龍芯中科技術有限公司成立,這10年時間,龍芯一直都是以中科院下屬的課題組的身份存在。遲遲沒有公司化運營的原因,是因為項目組對芯片產業化信心不足。沒有人知道,龍芯何時能走上產業化之路,幾乎就連胡偉武自己也認為,當時做龍芯,一定會虧錢。
但龍芯的存在,代表著中國芯片研發的香火延續,只要龍芯在,中國芯片就有希望。
中芯國際成立后,在上海市的支持下,很快投產。早期的中芯,靠收購二手設備進行生產,同時,非常重視人才的張汝京,開始大規模從臺積電和其他半導體產業挖人,新員工入職,張汝京都要親自培訓。
在張汝京的人脈運作下,美國國務院、商務部、國防部和能源部允許中芯國際突破《瓦森納協議》的禁運規定,讓中芯拿到了0.13微米的先進技術。
此后,張汝京一路高歌猛進,3年時間,6座工廠,5條生產線,成為全球第三大代工廠。
風暴也就此展開,上海的張汝京熱火朝天,準備一舉追上臺積電。但臺積電也時刻關注著中芯的動態,2003年,在臺灣當局和美國的授意下,臺積電在美國對中芯國際發起訴訟,聲稱中芯竊取臺積電商業機密。
使用商業競爭的手段,已經不在能滿足臺灣當局的險惡,當局決定直接下場,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張汝京進行罰款,2005年,干脆直接吊銷了張汝京的臺灣戶口。
在臺灣當局和臺積電的聯合絞殺下,2005年,中芯只能與臺積電和解,賠償臺積電1.75億美金,分6年償還。2006年,中芯國際突破了45納米技術,準備上市融資,臺積電再度出手,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。
當然,臺積電還有一個額外的要求,就是:張汝京,出局。
幾小時后,中芯國際發布公告,張汝京辭職,且三年內不得從事芯片產業。
04、太陽開始升起
2002年,龍芯1號研發成功,通過鑒定。發布會上,胡偉武坦誠,龍芯1號并不先進,但現在一張白紙,先做起來再說。龍芯要通過三級跳的戰略,實現國產芯片的彎道超車,龍芯1號只是起點。
龍芯就是在這樣密不透風的禁錮和技術封鎖中,硬是生生深深扎根。
從在實驗室研發成功,到走上產業化,龍芯走了整整10年。
其實對于國產芯片來說,研發不是道難關,量產制造才是更大的難題。在實驗室里,精工細琢,制造出一枚芯片,只能代表理論物理的成功,如果不能實現大規模量產,國產芯片就毫無意義。
芯片量產有三個難點。是良品難,實驗室環境是精心布置,各項指標非常嚴苛,但要放在工廠生產,自然不會有實驗室的精巧環境,如果生產工藝跟不上,良品率就會極為慘淡;第二是難,盡管芯片是自主研發,但芯片上下游的產業鏈、芯片生產的機器,到處都是國外企業銅墻鐵壁的戰壕,要想完全繞開,難上加難;第三是生態難,光有芯片,沒有相應配套的軟件生態,對著一個沒有軟件的電腦,不會獲得市場認可,做出來能用,才有人買。
做半導體,做芯片,硅是至關重要的上游。2014年,上海新成立了一家新昇半導體科技公司,用了兩年多時間,制造出根300毫米單晶硅錠,兩年后,實現規?;a。
2018年,在澳柯瑪的投資下,青島芯恩成立,2021年,宣布8寸廠投片成功,良品率達到90%以上。
這兩家公司的創始人,都叫張汝京。
2010年,為了解決龍芯產業化的問題,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,開始公司化運營。
龍芯中科的班底,都是胡偉武的學生和研究員。這些科學家,都是的人才,張戈中科大少年班畢業,18歲在中科院碩博連讀,23歲博士畢業,25歲評副研究員,26歲跟隨胡偉武辭職下海。還有五位在讀博士,為了龍芯產業化,博士都不讀了,直接下海。
2021年12月,龍芯在科創板遞交招股書,科創板上市委公告:“公司無需要落實的審核意見,無條件過會?!?/span>
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:“我們已經完成了技術補課,龍芯的CPU跟市場主流的CPU比,性能很逼近了,用戶體驗可能比它還好一點?!?/span>
05、新生代槍出如龍
五億年前,廣袤大海,無邊無際,一如滿是機遇的藍海。無數細胞蠢蠢欲動,生命孕育,大量無脊椎生物爆發,是為寒武紀。
寒武紀是顯生宙的個紀。何為“顯生宙”?滄海桑田,生物顯現,是為“顯生”。
隨著技術的積累,2021年4月,龍芯的自主指令架構(Loongson Architecture)通過評估,正式對外發布,7月,正是發布基于龍芯架構的新一代純國產PC處理器“龍芯3A5000”。從性能來看,龍芯3A5000已經接近英特爾i5的水平,過去,中國芯片的性能被遠遠甩在后面,現在已經能夠望其項背了。
除了硬件,國產替代上,關鍵的一環,是軟件生態。在這顆芯上,已經有電子愛好者成功運行了《紅色警戒3》《魔獸爭霸3》《仙劍情緣》等多款游戲,國產CPU軟件生態,仿佛見到曙光。這得益于胡偉武大力推動的二進制翻譯技術,通過軟硬件結合的虛擬機方式,將x86程序在龍芯上運行,這在早期軟件生態補足上,意義重大。
但時至今日,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號的主架構師陳云霽,2010年沒有選擇下海創建龍芯中科,選擇了繼續留在中科院從事基礎研究。陳云霽沒有加入龍芯中科,是因為他有了新的事業。
不得不說,在中國芯片這個行業,從城市的角度來看,上海是產業森林,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歲中科院計算所碩博連讀,跟隨胡偉武開始龍芯項目,并成為龍芯3號主架構師,24歲取得計算機博士學位。
在科研的道路上,大多數人都是獨行者,但陳云霽并不孤獨,因為他有弟弟的陪伴。25歲時,陳云霽和弟弟陳天石一起,開始人工智能深度神經網絡芯片寒武紀芯片的研發。
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位,并擔任研究員。同哥哥不一樣的是,哥哥陳云霽專注于芯片硬件研發,弟弟陳天石對人工智能算法頗有天賦。也正是這樣的組合,讓兄弟倆發現,人工智能同芯片的結合,有著巨大的前景。
彼時,人工智能的概念還沒有現在這么火熱。寒武紀成立后,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,沒有搭載寒武紀的芯片進行人工智能圖像識別,每秒只能識別一到兩張圖片,而嵌入寒武紀后,識別速度提升百倍。
2017年9月,華為在德國重磅發布了全球人工智能處理器——麒麟970,其背后的AI芯片搭載寒武紀的嵌入式IP,集成了寒武紀的NPU(寒武紀1A處理器)作為神經網絡專用處理單元,成為了AI產業發展的一個里程碑。
提到寒武紀,其實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”。通用芯片暫時做不到世界水平,但各行各業有那么多豐富的需求,完全可以針對單個垂直領域,研發專門的芯片,幫助行業提質提效。
寒武紀聚焦于神經網絡,致力于提升人工智能的運算水平;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,為客戶提供車規級AI芯片;京東方創始人王東升二次創業,創辦專注于物聯網芯片的奕斯偉,一年完成20億融資;恒玄科技主營TWS芯片,成功登陸科創板……
在新生代芯片企業的隊伍中,中國芯片企業并不孤獨。一大眾中國芯片企業正在穩步前行。盡管過去有過榮光,也經歷至暗,但無論怎么說,當下,是中國芯片“造芯者”們,的時代。