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在“指甲盖”上造出大国重器 ——记“中国青年五四奖章集体”天津飞腾嵌入式CPU芯片研发团队

2020-06-16 09:16:04   来源:   点击:

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中国每年制造数以亿计的电子产品,可长期以来却被指甲盖大小的芯片扼住咽喉。据统计,中国每年进口芯片的费用甚至超过石油。

那是一方神奇的天地:上亿个晶体管和数公里长的导线汇集于方寸之间。通过显微镜可以看到,芯片上仿佛建着一座城,拥有星罗棋布的“房屋”和阡陌纵横的“街道”。这意味着芯片的设计建造者需要拿出巧夺天工的本事。如此集人类超精细加工技术之大成的高端制造能力,一直是全球高科技国力较量的焦点。芯片是名副其实的大国重器。

近年来,为了解决高端芯片领域的“缺芯之痛”,中国研究者奋力追赶,一批国产芯片开始崭露头角。今年,天津飞腾嵌入式CPU研发团队被授予“中国青年五四奖章集体”称号。这些平均年龄32岁的年轻人在关键核心技术领域取得一系列突破性进展,成为国产CPU芯片研发的主力军。

逼出来的芯片国家队

改革开放40多年来,我国在信息科技领域奋力追赶,但一些尖端技术仍面临着受制于人的局面。信息安全、国产化成为广泛关注的问题。高端芯片,特别是高端处理器芯片则是信息技术领域最核心的部分。

“拥有核心技术的某些国家非但不会与我们合作,反而会通过各种技术封锁手段限制我国相关技术的发展。”该团队研发部副总监马卓介绍,这支团队组建于上世纪末国外芯片对我国封锁与禁运之时,历史的重任压在了这支队伍的第一代年轻人身上。

当时没有任何技术资料,也没有计算机辅助软件支持。上百名工程技术人员拿出蚂蚁啃骨头的精神,从一个个的晶体管开始,历时数百个昼夜,终于圆满完成了紧急部署任务,保证了相关设备的顺利交付。

自此,这支团队与国产高端处理器芯片联系在了一起。高端处理器芯片的研发是一项非常复杂的系统工程,不仅需要一流的技术,系统科学的研发管理能力同样起到决定性作用。该团队的年轻人成长了一代又一代,既埋头苦干、敢打敢拼,又留心吸取先进的产品研发管理流程经验,努力学习现代化管理技术。经过十几年如一日的艰苦攻关,团队的设计能力从0.35微米提升至16纳米,芯片迭代速度从最初的四五年推出一款到现在的1年半推出一款,陆续研制成功4代10余款高端CPU芯片,相关产品覆盖信息技术领域中从端到云的各个角落。“在国产CPU研发领域,别人用几十年走完的路,我们只用了十几年。”马卓说。

芯片也称集成电路,集成了几千万乃至上亿个晶体管,其中每根导线相当于人体头发丝的三千分之一。在信息时代,这小小的芯片被喻为“现代工业的粮食”。小到电脑、手机,大到汽车、地铁、高铁等,没有集成电路产业支撑,整个信息社会就会失去根基。而芯片国产化是前进路上绕不过的一座高峰。

今年初,该团队参与完成的飞腾CPU获得2019年度国家科学技术进步奖一等奖,这也是高端芯片领域的首个国家科学技术进步一等奖。

马卓很清楚团队的年轻人都憋着一股劲儿,“坦率地说,现在距离国际最先进水平还是有差距,我们希望能够走得更快些,再用几年时间把差距补上,与国际先进水平比肩。”

    让青春与“中国芯”一同腾飞

山西姑娘胡乔乔从微电子专业研究生毕业后到飞腾应聘。面试时,马卓对她说,“你来了,就是团队的核心。”3年后,她已经成为嵌入式研发部副经理。她庆幸当时的选择,让自己的青春与国产芯片一起腾飞。

交到这些年轻人手中的每项任务都承载着沉甸甸的使命。2018年初,随着云端服务器领域高端芯片的国产化取得重大进展和快速推进,桌面计算机全面国产化应用被提上议事日程,一款名为FT-2000/4的桌面处理器芯片被紧急立项。

该研发团队全力投入战斗。这是一个完全没有国外技术资料可作参考,同时技术指标在国际同类产品中居于前列的项目,研制难度前所未有。400个日夜,天津飞腾的大楼里始终灯火通明。马卓记得,芯片研发的冲刺阶段,尽管没有强制要求加班,但团队所有人都始终在一起拼,“每天都是凌晨才出办公室,早上8点又准时到工位上”。有的年轻设计师甚至为此推迟了婚期。

芯片的设计过程庞杂又精细,需要凝聚起众人的智慧。如同接力赛道上的选手,每个人只能在最短时间内完成自己的部分,此时下一棒的设计师已经准备起跑。“即使没有人催你,你也会时刻被紧迫感追逐着。”胡乔乔说。就这样,嵌入式CPU研发团队以令世人惊叹的中国速度完成了这颗全寿命用量在百万颗级别的高端桌面微处理器的设计。

完成设计只是微处理器研制工作的一小步,样片芯片完成流片加工后的加电试运行标志着一个新阶段的开始。芯片回来的前一天,硬件工程师又将制作出的7块PCB样板卡进行一次次的检查,查看是否有漏焊,芯片管座是否接触不良。调测人员则在测试机房清理机台,摆放测试样板、协议分析仪、示波器、电源等,为即将“出生”的芯片作最后准备。

仅14分钟,如同产房里传出的婴儿啼哭声,屏幕上出现了久违的“Hello, World”。这是一个标志性的阶段胜利,更加艰巨和繁重的测试调优工作随即展开。又是数十个不眠不休的日夜,在所有人的不懈努力下,该团队仅用了不到3个月就实现了FT-2000/4桌面处理器芯片的快速定型与批量供货,在性能上与国外同类产品不分伯仲。

该团队研发部副经理田金峰放弃外企高薪来到飞腾,他发现成长中的飞腾有着不拘一格的成长空间,“如果你对某个项目感兴趣,就可以加入其中,发挥个人的最大价值”。亲历飞腾新四核FT-2000/4的研发、见证芯片的诞生,让田金峰感受到前所未有的成就感。

毕业于国防科技大学的马卓始终记得母校的16字精神——胸怀祖国、团结协作、志在高峰、奋勇拼搏,“这精神已经融入这些年轻人的血脉之中”。

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