跃动不息的中国“芯”
2019-05-26 生活

完全自主知识产权的NORD芯片技术,让中国“芯”构筑起属于自己的、坚固的专利堡垒,以及无可复制的工程经验壁垒。

文/周琳琳 图/受访者提供、资料

从SIM卡到NanoSIM卡

十几年前,人们手机里的SIM卡比现在的大不少,也厚不少。当时去手机网络运营商营业厅更换一张SIM卡,要花费一百多元人民币。人们惊叹于这张小小SIM卡的高价,却往往不知道它背后的故事:彼时,中国企业尚无能力生产拥有自主知识产权的SIM卡。运营商收取的费用中,SIM卡的成本就占到八十多元,其中大部分是交给外国公司的专利费用。

SIM卡中最为关键的技术,在于芯片。在中国人自主研制芯片的道路上,杨光军所在的华虹集团从2008年起就投身其中。自他们开始生产起,SIM卡的价格就被降到了原来的十分之一,每张SIM卡仅需八元一角钱。十一年过去了,经过不懈努力,SIM卡的成本被降至一元,卡片也变成了又薄又小的Nano SIM卡。

除了手机,几乎生活中所有的电子设备,如电脑里面的英特尔处理器和手机的骁龙处理器,甚至是身份证、银行卡里,都有芯片。“芯片之重要,不言而喻。在我看来,中国人自主研制芯片意味着在生活的方方面面,让我们老百姓花更少的钱,有更高的生活品质。”杨光军说。

不过,芯片制造方面,中国起步较晚。生产芯片最重要的设备,叫作光刻机。现在一台最先进的光刻机,价格超过一亿美金,约等于四架波音747的价格。而国内现有的光刻机,技术相对较为落后。杨光军及其团队研制的嵌入式闪存器,就是利用技术的创新,让落后光刻机上生产出的产品,能够打败先进光刻机上生产出的产品。

从打破到建立壁垒

2009年4月,杨光军进入华虹集团,继续从事学习期间及过往工作经验所专注的存储器设计。基于他的能力,没过多久,他就获准参与“0.13微米嵌入式自对准分栅闪存技术与工艺开发”项目的研发工作。项目主要开发了0.13微米多个技术节点的嵌入式自对准分栅闪存技术与工艺,包括多代不断微缩的闪存和标准逻辑器件,并将两者完美结合,同时实现嵌入式产品的高可靠性。

项目在器件结构、器件工艺、芯片设计、电路设计和产品可靠性等方面实现了全方位创新。项目被攻克后,杨光军所在的团队便马不停蹄地投身于研发90纳米储存器的工作中去。由于该产品是应用于金融IC卡的存贮器,所以要求存储容量大、交易速度快,希望达到的速度是在0.1秒甚至更短时间内完成交易动作。研发过程中,恰逢除夕将至,杨光军已在机场等待飞往河北与家人团聚共度春节的航班。接到项目出现问题的电话,他立即赶回单位。经过逐一排查和缜密斟酌,他发现问题出在电路驱动能力不够。解决问题后,他才安心地再次启程。

“这只能算是一段小插曲。研发自主知识产权的芯片,可谓困难重重。”在设计嵌入式存储器之初,杨光军及其团队从零开始慢慢学习。学习过程中,他们开始着手进行改造,但仍然要向那家公司支付专利费用。“不想受制于人,最关键的是要打破壁垒。”学习、改造、历经大小磨难……这样的过程,持续了九年之久。不断积累中,他们一边研发,一边写专利,形成了自己的知识体系。与打破壁垒同时发生的,是逐渐建立起自己的壁垒:他们成功研发出完全自主知识产权的NORD芯片技术,把精度控制在0.0000001毫米,操作100个电子运动。他们构筑起属于自己的、坚固的专利堡垒,以及无可复制的工程经验壁垒。“我们所在的领域从第一个专利到现在,有超过500个,我们一一跟踪学习。在这个过程中,我本人通过创新申请的专利,就有281个。”技术突破得以实现,靠的就是每个人追求极致的工匠精神,与不懈钻研的学习精神。

从99%到100%

对于自己的专利技术,华虹集团采取的态度是:开放、创新、合作。对此,杨光军作出了进一步的解释。

开放,首先指的就是对外的心态应是开放的、积极的:“技术其实是无法被封锁的。因为我们会写专利,别人可以由此知道我们在做的事情。”

创新,则是对内的严格要求,“如果只是守着固有技术一成不变,不再努力前进,是很容易被别人攻破和超越的。因此,技术团队必须不断创新、不断向上。唯有如此,任人追赶,都不可能赶上一直向前迈进而越跑越快的脚步。当别人发现无法实现技术,那就很有可能来和我们进行合作,比如提供渠道优势”。合作意味着优势互补,从而实现双赢。

谈到合作,杨光军认为这涉及国内芯片行业的难处:“较难形成闭环,也就较难形成良性循环。芯片设计、芯片制造的公司,需要通过终端的大量应用之后,才能发现问题,进而改进技术和工艺。早期,国内芯片业刚刚建立时,这是几乎无法做到的,因为国产芯片公司较难取得信任,被视作风险较高。这就导致这些公司缺乏数据,对于改进无从下手。好在随着行业的发展和完善,这种情况正在逐渐得到改善。”

不过,国产芯片的创新与发展,依然道阻且长。当人们说起“国之重器”,往往想到的是火箭、大飞机和航母。而在杨光军看来,一颗小小的芯片,这颗中国“芯”,也是“国之重器”。在许多领域,我国的生产自主化率达到99%,甚至更高。这一令人可喜的数据背后,却是不得不承认和面对的残酷现实:没有实现国产化的那“1%”,往往是最难的芯片,其技术还被牢牢掌握在外国人手里。“现在,我和同事所为之奋斗的,就是去解决这1%的问题。让所有的卡片和设备,都跳动着中国‘芯’,再也不受外国人的限制,这是我们的梦想。”

QA生活周刊×杨光军

Q:你如何定义科创精神?

A:首先,科创是打破常规的,要具有创新精神。创新意味着我们会去做和以往不一样的事,甚至是背道而驰。所以,创新带来的最大困难是其未知性,它会带给个人、家庭、公司未知的风险。我们必须具有抗风险的意识和能力,要有担当。此外,仅仅有了创新想法也是不够的,我们要有实干能力,把创意落地,进行转化。这就要求我们必须脚踏实地。科创是非常严谨的,来不得半点马虎。

从这两点来说,科创精神与工匠精神也是有重合之处的。所谓工匠,就是要在所处领域里不断创新,以及不断精进技艺,才能对得起匠人的称呼。

Q:之前在和国外科创人员共事的过程中,你是否发现他们思维上的特别之处?

A:他们的工科思维较强,在工作、科研时,就好像一台台计算机,按照“1234”的步骤一步步执行下去。以嵌入式存储器为例,我们可能会觉得,技术上要从130纳米突破到90纳米,实在是太困难了。而如果用工科思维去考虑,事实上复杂的问题是可以被逐层分解,转换成简单问题的。所以外国人在思考问题时,想的不是难与不难的区别,而是应该如何一步步解决和推进,再据此执行。

正是由于这种强工科思维,决定了他们对事物的认知也和我们有所不同。以写专利为例,由于他们是按照“1234”的步骤进行,所以在任何一个步骤,他们发现有创新之处,都会写成专利。而中国人的做法往往是,要等到整件事情做完后,来对整体写专利。为什么早期中国人总是吃亏?因为我们会产生疑问:这也可以写专利吗?但在外国人看来,这却是一个很重要的步骤。哪怕只是一个微小的改进,都值得被保护。

Q:有什么工作中的方法,可以分享给读者吗?

A:刚进入华虹时,我受命设计一个芯片。我记得完成当天是12月25日,实验室里只剩下我和测试人员。我突然发现它没有任何功能。经过反复测试,我确认它的确有问题。幸好,我在工作中养成了一些习惯。当工作无法被继续推进时,我就不会继续“纠缠”。于是我回家好好泡了个澡,果然想到了应对之道。

泡澡或是游泳,是我缓解大脑、舒缓压力的办法。之前大脑已经非常集中、持久地思考某一难题,过于疲惫。通过这样的放松,思维逻辑会回复到清晰顺畅的状态,我也就易于产生灵感,找到解决办法。

杨光军

华虹集团嵌入式存储器研发团队技术骨干

“嵌入式存储器创新工作室”负责人,2018年该工作室被评为“上海市职工创新工作室”

未来芯片不会作为一个个体存在,它一定会与软件进行整体协作。目前中国最大的芯片供应商海思,能够在近十几年里发展迅猛,能够研发出广受好评的麒麟芯片,正是因为它与系统结合在一起,能够不断地通过系统反馈得以优化。因此,芯片制造领域相对来说比较独立,但是从芯片的整体发展来说,它将来一定会与系统,与软件结合,形成协同发展。

除了对创新点不懈追求外,未来的科技发展会更追求自由。现有的许多人类所做的工作,将在未来被具有更强逻辑思维和操作水平的电脑和AI替代。到了 那时,人类最无可被替代的,就是大脑。好在,大脑能做的事很多,它非常自由,具有无穷的想象力和创新能力。所以 未来的科创会慢慢地与艺术完美结,合需要依靠灵感。比如,如何用科技表,达出人类看到湛蓝天空,读到优美篇章时的感觉和心情?


文/周琳琳 图/受访者提供、资料

来源:青年报

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