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芯片“四大件”国产自主,扛大旗不靠北上深

本文作者:吴优 2021-01-07 14:15
导语:技术、资本、政策,使长沙成为“国产芯”的热土。

如果按半导体行业的繁荣程度划分中国各区域,北京、上海、深圳当属核心城市,谈及“国产芯片”,能联想到长沙的应该不多。

芯片“四大件”国产自主,扛大旗不靠北上深

北京在1956年就拥有了第一批从北大半导体物理专业毕业的学生,并于1968年建成国内第一家IC专业化工厂。上海经过60多年的发展,已经形成从设计、制造到封测的完整的集成电路产业链,其中内地晶圆代工龙头中芯国际就坐落于上海。而深圳,单一家华为海思就足成为这座城市芯片产业的标签。

亮眼的北上深后面的长沙,拥有国产自主计算机体系核心CPU、GPU能力的公司聚集于此。作为一座内陆城市,长沙是如何扛起国产芯片设计大旗,成为国产芯片聚集地?

芯片“四大件”国产自主,扛大旗不靠北上深

图片源自景嘉微官网

从电视机到集成电路的产业转移

长沙的半导体产业起步晚、时间短。《长沙通史》记载,长沙的电子工业始于1933年湖南电器制造公司装配的省内第一台电子管收音机。此后的短暂几年里,长沙便以收音机为中心发展电子工业,1936年建成湖南制造厂用于生产无线电通讯设备及收音机。

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经典电子管收音机,图片源自iStock

新中国成立后,以广播电视设备产品及相关元器件制造起步的长沙,顺理成章地成为计划经济时代全国最早的电视机专业定点地区之一。改革开放后,随着消费电子产品需求的爆发,长沙大规模引进先进生产线,收音机和电视机等消费类电子产品产量成倍增长,微型计算机、彩色图形终端、软磁盘驱动盘等新产品也开始批量生产,电视机成为当时全省电子工业支柱产业。

直到1988年底,长沙乃至整个湖南的彩电产量达到历史最高水平,彩色显像管发展最繁荣的时候其产值占据全省电子信息产业的半壁江山。同年,我国的集成电路总产量达到1亿块并进入大工业化时代,这与距离我国造出第一块集成电路的时间相隔23年。

直到液晶显示技术的兴起, 生产彩色显像管的LG曙光公司被市场淘汰,从长沙经济技术开发区出走,龙头企业的落幕给长沙电子信息产业一记重锤,这时长沙才意识到,其电子信息产业单纯依靠电视机和某一家龙头企业行不通,建立产业集群势在必行。

因此,在“十一五”期间(2006年至2010年),湖南省在其9个市州建设了11个省级电子信息产业园,并引进大企业、大项目,以龙头企业带动配套企业的方式加速形成产业集群。其中,省会长沙负责承接智能终端、电力电子和集成电路等优势产业。

这是自2001年长沙被科技部划分为首批国家集成电路设计产业化基地之后,在集成电路领域的再次发力。

“长征路上”的景嘉微和国科微

如今长沙最负盛名的两家芯片设计公司,是景嘉微和国科微。景嘉微专注于研发在图形处理芯片(GPU),从成功应用于国家重点项目向商用版本演进,如今已经能够支持国产CPU和国产操作系统。国科微业务广泛,涉及智能机顶盒、存储和物联网等领域。

这两家公司有许多共同点,都创立于“十一五”期间,都获得了国家大基金一期投资,其创始团队成员均毕业于湖南长沙的大学,但都没有海外留学经历,且在公司成立之前均无核心技术和专利做支撑,明显区别于当下许多AI芯片初创公司的初创团队。这两家公司的发展,更像是一次跨界与长征。

景嘉微的创始人曾万辉毕业于国防科技大学微波与毫米波技术专业,在决定创业之前曾是一名体制内的干部。他曾在接受媒体采访时坦言不习惯平淡的生活,才最终决定辞职同校友胡亚华和师兄饶先宏一起创办一家创新型高科技公司。

景嘉微创立之初,曾万辉和其他两名创始人为寻求业务,接受了中航工业某研究所开发某芯片显卡驱动软件的任务,由于没有有价值的资料可供参考,国内有实力的研发单位耗费三年也未能顺利完成,对于彼时还年轻的景嘉微而言更是难上加难。

不过,几位创始人与技术骨干并不惧难,从最底层的技术摸索,带领团队每天工作16个小时以上,最终成功完成这一任务,打开公司局面。

芯片“四大件”国产自主,扛大旗不靠北上深

景嘉微公司全景,图片源自景嘉微官网

曾万辉及其团队在研制具有完全自主知识产权的图形处理器芯片的过程中,集中公司50多个技术骨干,耗费8年时间,在国家投资几百万元的情况下自筹三千多万元经费,最终于2014年取得成功,研发出国内首款国产高可靠、低功耗GPU芯片-JM5400,具有完全自主知识产权,且在多个国家重点项目中得到成功应用。

在之后的发展中,景嘉微又于2018年推出新一代自主研发的高性能、高可靠GPU芯片JM7200并成功流片,该芯片能够为各类信息系统提供显示能力。2019年,景嘉微首次推出商用版本的GPU,全面支持国产CPU和国产操作系统。

国科微的发展历程则更为特别,其CEO向平在创业之前是一名科技记者,非技术出身也未从事过科研开发,2004年从深圳的报社辞职回到家乡长沙,开始了他的集成电路事业。

用向平的话讲,选择回到长沙是因为这个地方生活成本不高,适合关起门踏踏实实做科研,另外长沙有众多名牌院校,人才资源储备充分。于是向平在2008年创办了国科微,并招徕了华为前高管傅军担任总经理,日本富士通研究所前研究员姜黎担任首席技术官兼副总经理。姜黎在日本富士通时曾开发出HDTV、MPEG-4Codec芯片。

国科微起步于广播电视系列芯片领域,最早一款产品是一颗安全解码芯片,发布于2011年,大规模出货之后就成为当时“村村通”、“户户通”机顶盒市场的主流解决方案。这颗芯片意义重大,是在国内广播电视芯片严重依赖进口、中国广电总局颁布广播电视标准之后的首颗国产安全解码芯片,突破了国外厂商的技术垄断。

在后续的发展中,国科微向智能视频监控和存储领域延伸,并在2019年发布国内首款全自主固态硬盘控制芯片,搭载国内自主嵌入式CPU IP核,成为国内真正实现全自主的固态硬盘控制芯片。

芯片“四大件”国产自主,扛大旗不靠北上深

国科微全自主存储主控芯片GK2302概念图,图片源自国科微官网

作为国产芯片的聚集地,如今除了景嘉微的国产GPU和国科微的固态硬盘外,国产CPU飞腾的股东中国长城总部也坐落长沙,另有在DSP领域有多项技术突破的进芯电子也在位于长沙。这意味着,芯片四大件中的CPU、GPU、DSP、FPGA,长沙占了三大件,是目前全国唯一一座能够实现芯片三大件设计国产自主的城市,填补了许多国产芯空白。

与长沙集成电路产业密切相关的,是长沙的高校集群一直通过产学研结合的方式为产业源源不断地输送人才。国防科技大学于2015年获教育部批准成为全国首批筹建的示范性微电子学院,在集成电路方面的教学、研究和工程实践方面实力较强,其科研团队坚持自主创新,为产业贡献了许多核心关键技术。景嘉微的发展历程已然证实了国防科大的芯片实力。

另外,中国第一个三维封装“973”项目在中南大学完成,中南大学自此成为国内芯片封装领域的技术与人才储备地。

打破功率器件的技术封锁

除了拥有计算机体系核心的芯片“三大件”之外,长沙的集成电路产业同样在功率器件尤其是IGBT方面上表现出色。

IGBT即绝缘栅双极型晶体管,作为功率半导体器件的一种,是能源变换与传输的核心器件,相当于电力电子装置的CPU,在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域应用广泛,其高端产品长期被欧美、日韩占据。

不过,中高端IGBT芯片技术被国外垄断的局面在2014年被打破。这一年,全球第二条、国内第一条8英寸IGBT芯片产线落地湖南株洲,年产量24万片,年产值超20亿。产线建成的第三年,国内首个半导体功率器件及应用创新中心也落户于湖南株洲,这一中心打通了半导体器件的上下游,形成“材料—器件—装置—应用”的完整产业链,引领国内功率半导体器件的发展。

湖南IGBT产业日渐繁荣,辐射范围逐渐扩大,就在2020年3月,长沙比亚迪IGBT项目正式启动,用于生产新能源汽车的电子核心功率器件,致力于打破国外技术封锁。

一如以往在电子信息产业发展方向上的敏锐,2020年炒得火热的第三代半导体也是近两年长沙半导体产业发展的重点,且能在近几年来湖南省集成电路产业规划中窥见一二。

相关资料显示,湖南在于2015年提出集成电路产业规划,自2015年起,前两年为起步阶段,后三年为发展阶段,重点发展CPU、GPU等设计,并以功率半导体为突破口,实现集成电路关键装备和材料国产化,到2020年集成电路销量收入超过400亿元。

去年,湖南省又发布《湖南数字经济发展规划(2020-2025年)》,提出除了在CPU、GPU、DSP、SSD、4K/8K、5G等高端芯片产业化上实现突破,另外布局新一代半导体产业,推动IGBT和第三代半导体等重大项目。

在具体实践上,近几年长沙在第三代半导体上动作频频。

2018年11月3日,天岳碳化材料项目在长沙浏阳高新区开工,据《湖南日报》当时报道,该项目的开工标志着国内最大的第三代半导体碳化硅材料项目及成套工艺生产线开建。

2019年,泰科天润半导体6英寸半导体碳化硅电力器件生产线项目落户长沙,总投资15亿。

2020年7月,三安光电也签约长沙,总投资160亿元,旨在建设具有自主知识产权的衬底(碳化硅)、外延、芯片及封装产业生产基地。

据不完全统计,截止2020年8月,长沙落地的第三代半导体项目已经超过200亿元。

如今,在众多产业政策支持以及第三代半导体的火热趋势下,第三代半导体将成为继芯片“三大件”和LGBT芯片之后,长沙集成电路产业的又一专长。

本文参考来源:

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1596592672406696053&wfr=spider&for=pc

https://laoyaoba.com/html/news/newsdetail?source=pc&news_id=767538

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1666544850275963686&wfr=spider&for=pc

https://www.sohu.com/a/17645116_118779

https://tech.hqew.com/fangan_1917993

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