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时间线、黑暗史、爆发点、启示录,全面展示70年中国芯片史|国庆特辑

作者:lisa | 时间:2020-01-16 03:50:14

时间线、黑暗史、爆发点、启示录,全面展示70年中国芯片史|国庆特辑

来源:腾讯网、百家号、智东西等

物联网智库 整理发布

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导 读

真正的核心技术是钱买不到、市场换不到的。芯片是算力的核心所在,很多人都在追求最强算力,大家也都知道衡量算力的单位是TFlops/s,但只有拥有自己的芯片才能拥有最极致、最强大的算力。

回顾60多年的中国芯片之路,总结经验与教训,我们已然认识到真正的核心技术是钱买不到、市场换不到的,只有拥有自己的芯片才能拥有最极致、最强大的算力。随着国内5G商用的逐步推开,以及IoT、AI等应用的快速发展,国内集成电路全产业链的诸多企业将迎来前所未有的新机遇。

『1』

时间线

从1949到2019,新中国成立已经70周年,历经沉浮的中国芯片也走过了60多年的坎坷之路。从1956-1978年的坚强萌芽时期,到1978-2000年混乱而又迷茫的年代,再到2000-2015年海归创业、民企崛起,直至当下国资入场、全民关注,芯片战争正式打响。

集成电路行业诞生于上世纪50年代的美国,1958年,美国人杰克基尔比就提出集成电路的概念,并发明了集成电路的理论模型。一年后,英特尔公司创始人鲍勃诺伊斯,就发明了一项名为掩膜版曝光刻蚀的技术。而仙童、英特尔、AMD等一大批知名公司也都在50-60年代相继成立。

图 八叛徒与仙童公司

自那以来,世界集成电路产业持续高速发展。

太平洋的另一侧,1956年,我国方才提出“向科学进军”的号召,国家制订了发展科学的“十二年科学技术发展远景规划”。根据国外发展电子元器件的进程,我国提出了也要研究发展半导体科学,并把半导体技术列为国家四大紧急措施之一。1960年,我国则成立了以中科院半导体所为代表的大批研究机构,并在全国建设数十个电子厂,初步搭建了中国半导体工业的“研发+生产”体系。

当然,同期的我们还在经历“大跃进”和“三年自然灾害”。

在最初的发展阶段,中国大陆早期集成电路电气发展走得是自主研发的道路。同时,我们还需应对来自国际的技术封锁,这一阶段,中国并没有落后太多,与外国差距仅在十年以内。

但在1966-1976年期间,所有研发进程都不可避免的被拖慢甚至停滞了。我们都知道摩尔定律,集成电路上可容纳的元器件数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍,在我们研发滞后的同时,国外企业的研发并没有丝毫放缓,在集成电路性能成几何倍数提高的时期,我们与其的差距也在成倍的扩大。

1977年,邓邀请30位科技界代表在人民大会堂召开座谈会,半导体学界灵魂人物王守武发言说:“全国共有600多家半导体生产工厂,其一年生产的集成电路总量,只等于日本一家大型工厂月产量的十分之一。”由此可见我们与发达国家在集成电路方面的差距是如此之大,大到发扬“舍身忘我的啃干粮精神”也不能弥补。

1978年,改革开放的大门打开,国内的集成电路产业遭到了猛烈的外部冲击,走独立自主的研 网站发稿发路线已然不现实,因为即使走独立自主的路线也是在走国外企业的老路,何况彼时媒体发稿平台的中国在集成电路方面已经缺乏持续更新的“造血”能力,更别说如何实现产业化(集中攻关策略在军工领域内是有效的,但在产业化和民用化方面,基本上是死路一条)。

在独立自主的路线行不通的前提下(其实在集成电路行业已经取得了那么多的成果的前提下,想要开辟一条新的道路基本上是不可能的,这就好比移动通信产业在中国的发展之路,从1G空白、2G跟随、3G突破、4G并跑”,最后到现在“5G领先”,这不仅仅是一项只关乎技术进步的问题,更重要的是培养整个市场),中国在集成电路方面又进入了以市场换技术的阶段。当然,这期软文网间我们并没有停止研发的脚步,只不过国内并没有看清集成电路产业的特点,即大资金、长周期,集成电路设计软件的授权证书可能高达100万美金,而建设一条国际最先进的生产线,费用堪比一个航母编队 媒体发布平台,就连内存芯片领域世界龙头的三星都连续亏损了十年。

从1986-1995年的十年时间,国家部委先后组织了三大“战役”,分别是1986年的“531战略”,1990年的“908工程”,1995年的“909工程”。

531战略是在1986年针对“七五”提出的,即“普及5微米技术、研发3微米技术,攻关1微米技术”,并在全国多点开花建设集成电路制造基地。从1986年到1995年,陆续诞生了无锡华晶、绍兴华越、上海贝岭、上海飞利浦、和首钢NEC等五家公司。

但在此期间我们与国外企业之间的差距依然在扩大,为了缩小差距,1990年电子工业部又决定启动“908工程”,想在超大规模集成电路方面有所突破,目标是建成一条6英寸0.8-1.软文推广2微米的芯片生产线。项目由无锡华晶承担,芯片技术则向美国朗讯购买。但是经过两年行政审批、3年技术引进、两年建厂施工,总共耗费7年的项目并没有取得理想的结果。

这期间,无锡华晶还卡在0.8微米无法量产时,海外主流制程已经达到了0.18微米,差距依然在扩大。

面对没有达到预期效果的战略和工程,1995年,电子工业部又提出实施“909工程”, 投资100亿人民币,由上海华虹承担,与NEC合作,这是建国以来最大的电子工业项目。“909工程”的内容是建设一条8英寸、0.5微米技术起步、月加工2万片的超大规模集成电路生产线。同样,项目的建设过程也不顺利,老外们因此嘲笑道“中国人以为有了钱就能搞半导体”。但是好在华虹已经完成和超过了当初立项时的所有目标,“蝴蝶效应”也带动了相关上下游产业的发展。

走过20世纪最后几十年的风风雨雨,中国芯片产业进入了21世纪。海归创业、民企崛起让国产芯片产业有了新的面貌。

中芯的张汝京于2000年回国,展讯的武平和陈大同于2001年回国,芯原的戴伟民于2002年回国,兆易的朱一明发稿平台于2004年回国。汇顶科技、锐迪科在2002年成立,中兴微在2003年成立,华为海思、澜起科技、兆易创新在2004年成立,这些公司在今天的国产芯片格局中都占据着重要的地位。

而随着人工智能热潮的到来,AI芯片初创公司也崭露头角,寒武纪已经推出了二代云端AI芯片,比特大陆发布第三代AI芯片,地平线也推出国内首款车规级AI 芯片等等……作为互联网公司巨头的阿里巴巴也在不遗余力的对芯片进行研发,上周也发布了其第一颗自研AI芯片——含光800。

『2』

黑暗史

回顾60多年的中国芯路,每每提及中国的芯片产业,大家都会提到汉芯造假骗取亿万经费事件,这可能是“好事不出门,坏事传千里”的典型。

“汉芯事件”的主人公是前上海交大教授陈进,他曾在摩托罗拉半导体总部做过芯片设计经理。在国家正举全国之力大力发展国产芯片的大背景下,一回国的陈进就担任了“汉芯”的总设计师,在他的主持下,仅仅花费了16个月的时间,便宣布“汉芯1号”研制成功。

“汉芯1号”芯片一经发布便引起了全球的关注,因为它采用了0.18微米先进工艺,集成了250万个元件,具有32位运算处理内核,每秒钟运算能力高达2亿次。这样的技术水准,甚至在当时已经超越了英特尔同期的水准,堪称世界顶尖。

陈进所获得的“巨大成功”不仅带来了鲜花和掌声,也充斥着对“汉芯”的质疑,只是人们在强烈民族自尊心的驱使下,选择了“相信”陈进。但是,在“汉芯”发布后的三年时间,其仍然没有被量产。直到2006年,一则发布在清华校内BBS上的《触目惊心的汉芯黑幕》彻底打醒了所有人,该贴举报陈进的汉芯CPU造假。根据这份爆料帖子显示,2002年,陈进前往美国,托自己在摩托罗拉的前同事,私自下载了摩托罗拉一款芯片的源代码,靠着这套源代码,陈进做出了“汉芯1号”。

然而这样做出来的芯片是无法进行实际系统应用的,因为芯不对码。但是发布会迫在眉睫,现场必须要对芯片进行实际的操作演示,否则无法向公众进行交待。情急之下,陈进委托在美国的弟弟,购买了十颗摩托罗拉飞思卡尔56800的芯片。

就这样,在陈进让一家给他办公室装修的公司把飞思卡尔56800芯片表面的Logo等字样磨掉之后,“汉芯1号”诞生了。而给“汉芯”致命一击的是以打假知名的方舟子,原来是负责打磨芯片的那家公司竟然把这个事情刊登在自己的官网介绍上,并美其名曰“造型设计”。

至此 软文平台,“汉芯”造假事件终于真相大白,但是“汉芯”事件带来的影响不仅仅是让国家损失了11亿元的经费,更严重的是让中国的芯片事业再度延期了,从而错失了芯片产业的最佳发展时期。

“汉芯”事件给我们带来了诸多警醒和启发,但也正是这些教训让这之后的中国芯片产业走出了属于自己的道路。

『3』

爆发点

在诸多走出了自己道路的企业当中,中芯国际、华为、清华系、阿里当属其中的佼佼者,总体上都可以划分为国家队和民企。

中芯国际

中芯国际已经实现了14nm工艺制程芯片的量产,14nm芯片将在2021年正式出货,这对于芯片生产的国产化是具有重大意义的。虽然现在国际主流的芯片是7nm,但是从中芯国际直接由28nm过渡到14nm的研发过程来看,也不能排除直接从12nm进阶到7nm的可能性。总的来说,中芯国际突破14nm制程工艺技术后,已经可以向原来无法企及的台积 发布新闻平台电47%的高端业务发起冲击。

华为

华为自不必说,大家都相当熟悉,麒麟、巴龙、昇腾、鲲鹏、天罡等系列芯片。其中,麒麟990 5G芯片是业界首个7nm+EUV制程的5G SoC,因为采用了目前最先进的EUV光刻工艺,麒麟990 5G晶体管的密度相对上代的麒麟980有很大的提升,同时麒麟990 5G芯片还创造了六项世界第一。

而近日又有业内人士透露,华为的新处理器麒麟1000已经开始试产。并确定这款处理器将会采用最新的5nm工艺,同时也将会采用采用最新的A77架构。

当然,其他系列芯片的表现也都可圈可点。总体来看,麒麟系列是面向手机的SoC芯片,巴龙系列芯片是基带芯片,主要用于装配在华为手机麒麟芯片上;昇腾系列主要面向人工智能领域;鲲鹏系列芯片则是为服务器而生;天罡系列芯片属于基站芯片。

在今年的华为全联接大会之后,华为的产品体系已经囊括了芯片、板卡、服务器、操作系统、数据库、云服务在内完整的智能计算产品体系,第一次为市场提供了一套完整的不依赖美国企业的智能计算整体解决方案。总的来看,华为已经在芯片、终端、软件等方面进行了全方位的布局,而芯片就是撬动产业的抓手。

清华系

作为中国最高学府的清华大学也撑起了中国芯片产业的半壁江山,据统计,在过去数十年的芯片界翻天覆地的变革之中,至少有半数公司的创始团队与高管毕业于清华大学。众多芯片企业高管的履历上,赫然写着“清华大学电子工程系”,比如曾任中芯国际董事长江上舟、张文义,曾先后在新加坡TECH半导体公司、美国德州仪器公司、台湾茂德科技公司(ProMOS)担任各级管理职务的赵海军,创办了博通(上海)集成电路公司(与美国博通无关)的张鹏飞,担任兆易创新高管的罗茁、舒清明、朱一明,有“UTM(联合网关)之父”称号、美国国家工程院院士谢青,以及现任紫光集团董事长兼总裁赵伟国。

同样,在当下的芯片初创潮中,清华学子也是其中重要的担当,同属AI芯片“四小龙”的深鉴科技和地平线的创始团队都有着清华电子系的身影,比特大陆的AI芯片产品战略总监汤炜伟也是清华毕业,当然这样的例子还有很多。

此外,从30年前清华大学创建的一家校办企业起步,如今紫光集团已成为中国最大的综合性集成电路企业,同时也是全球第三大手机芯片企业,并且未来紫光集团的存储芯片业务将在全球市场占据着重要地位。

阿里

我们都知道,中兴、华为事件之后催生了中国芯片的创业潮,诸多初创公司投身芯片产业,同时互联网巨头也成为了国产芯片的中坚力量。在2019年的云栖大会主论坛上,阿里发布了第一颗自研AI芯片——含光800,据阿里首席技术官张建锋介绍,在业界标准的ResNet-50测试中,含光800推理性能达到78563 IPS,比 新闻发布网目前业界最好的AI芯片性能高4倍;能效比500 IPS/W,是第二名的3.3倍。可以说,这是目前全球性能最强的AI芯片。

目前,含光800已开始应用在阿里巴巴内部核心业务中。实际使用效果显示,在城市大脑中实时处理杭州主城区交通视频,需要40颗传统GPU,延时为300ms,使用含光800仅需4颗,延时降至150ms。

过去半年,阿里先后发布玄铁910、无剑SoC平台。随着含光800的发布,平头哥端云一体全栈产品系列初步成型,涵盖处理器IP、一站式芯片设计平台和AI芯片,实现了芯片设计链路的全覆盖。据透露,除了AI芯片,阿里还在研究量子芯片,目前正在和合作伙伴一起探索量子计算的丰富应用场景,有望在两三年之内,推出一款真正的量子芯片。

总体来看,阿里在芯片领域的布局已有几年时间,先是投资寒武纪、深鉴和Barefoot Networks等多家芯片公司,再收购中国大陆唯一拥有自主嵌入式CPU IP Core的公司中天微,然后成立平头哥公司。在芯片方面,阿里没有蛮干,而是选择步步为营,正如它当年定下云计算的赛道那样。

『4』

启示录

1958年世界上第一块集成电路诞生,1965年戈登摩尔正式提出摩尔定律,60多年来集成电路产业经历了爆发式的发展,从传统芯片到AI芯片,而我们的芯片之路也是换了又换,从埋头苦干、独立研发到用市场换技术,面对过去的教训,加之考虑到目前的处境,我们已然认识到真正的核心技术是钱买不到、市场换不到的,只有从政策、资本、技术、市场等方面全面推动才能催生芯片产业的发展,并且我们也应该对未来的将要面对的挑战有所预判,比如如何打破专利和生态的困局。

从芯片设计,到芯片制造,再到封装测试,在芯片产业发展的过程中,中国需要发挥好“ 新闻发布平台国家队”和民间企业各自的优势,而不应偏颇哪种类型的企业,相比起“国家队”民营企业更有活力并能更高效的运用资金,而在一些基础技术研发方面“国家队”能考虑到长远的目标而长期投入,通过共同的努力推动芯片产业的发展。

随着国内5G商用的逐步推开,以及IoT、AI等应用的发展,全球半导体投资热情已再次被点燃。国家的支持,民众的期盼,自主可控、进口替代的迫切需求,将为国内集成电路全产业链的诸多企业提供前所未有的新机遇。

最后,芯片是算力的核心所在,很多人都在追求最强算力,大家也都知道衡量算力的单位是TFlops/s,但只有拥有自己的芯片才能拥有最极致、最强大的算力。

参考资料:

《看不见硝烟的中国“芯”路历程:六十余载芯片发展史》

《忆往昔,几经浮沉的中国芯片史》

《清华芯片往事:中国芯片产业半壁江山,民族“芯”就靠他们了!》

《中国芯酸往事》

《中国芯片黑暗往事 汉芯造假骗亿万经费始末》

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