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來(lái)源：人民日報 拐進(jìn)熱鬧的北京南中軸線(xiàn)，進(jìn)入中國運載火箭技術(shù)研究院旁邊的一處院子，頓時(shí)清靜了許多。梧桐綠意盎然，科研樓錯落有致。在這里，中國航天科技集團公司九院772所所長(cháng)趙元富團隊研制出的國產(chǎn)CPU芯片，首次全部使用在新一代北斗導航衛星上。為了這一天，趙元富和他的團隊走過(guò)了10年。 此次登上北斗雙星的宇航級國產(chǎn)CPU芯片，產(chǎn)品性能已基本達到國際先進(jìn)水平�！霸谀承┛馆椛渲笜松�，我們比國外的一些產(chǎn)品還更有優(yōu)勢�！壁w元富自信地說(shuō)。 一條道路 核心芯片關(guān)乎信息安全，要掌握核心技術(shù)只能走自主研發(fā)之路 趙元富是江西進(jìn)賢人，還是放牛娃時(shí)，他就一直好奇半導體收音機何以能發(fā)出響聲，上大學(xué)時(shí)，他選了半導體物理和器件專(zhuān)業(yè)。1983年，趙元富在我國著(zhù)名航天微電子技術(shù)專(zhuān)家黃敞先生的指導下攻讀碩士學(xué)位，開(kāi)始從事抗輻射技術(shù)研究，從此，他越來(lái)越深刻地認識到抗輻射技術(shù)對國家航天發(fā)展的重要作用�！昂诵募夹g(shù)是無(wú)法依靠別人的，這是基礎能力�！壁w元富回憶道。 信息安全是國家戰略問(wèn)題，其硬件支撐就是核心芯片。目前，我國芯片主要依賴(lài)進(jìn)口，我國每年因芯片進(jìn)口要花費2000多億美元，和進(jìn)口石油的花費差不多。對于空間應用的芯片而言，還要具有抗輻射等特殊性能。因為宇宙空間環(huán)境極為復雜，大量的空間粒子輻射會(huì )導致星上電路性能退化甚至功能失效，對衛星造成致命打擊。 “但除了航天員，誰(shuí)也沒(méi)有去過(guò)太空�！币诘厍蛏习烟绽锟赡苡龅降膯�(wèn)題想清楚，難度可想而知。 拿芯片來(lái)說(shuō)，百姓日常使用的手機等電子產(chǎn)品被稱(chēng)為“電子行業(yè)”。而航天器上使用的芯片要經(jīng)受太空嚴酷環(huán)境的考驗，因其特殊需求被稱(chēng)為“行業(yè)電子”。1996年，趙元富得到一次出國研究的機會(huì )，在兩年多研究中，他更清晰地看到了國內外抗輻射技術(shù)的巨大差距。面對外國導師提供的工作機會(huì )，趙元富最終還是選擇回國，對他而言，回國無(wú)需答案，既然選擇了研發(fā)“中國芯”，就得走到底。 “這個(gè)被喻為衛星大腦和心臟的家伙，體現了中國航天的核心基礎技術(shù)能力�！壁w元富自豪地說(shuō)，“為了實(shí)現中國航天芯片的自主可控，不管多難，我們都要想辦法�！� 一大難題 堅持了十數年，只為攻克芯片設計難關(guān)，用低成本研制抗輻射芯片 要讓航空芯片抗輻射，應該怎么做？以往有個(gè)笨辦法——給電路穿上厚厚的“外衣”，但這將使器件重量大幅增加；另外，還可以試著(zhù)改變制造工藝，但這樣投入巨大。如何低成本地研制出抗輻射芯片，成為困擾世界各國科學(xué)家的難題。 1998年回國后，趙元富帶領(lǐng)團隊鉆研我國星用元器件抗輻射方面的技術(shù)特點(diǎn)和落后原因，1999年，他提出一個(gè)低成本的“設計加固”思路，即加固集成電路研制的技術(shù)路線(xiàn)，只需利用民用集成電路制造生產(chǎn)線(xiàn)，在設計環(huán)節而非制造環(huán)節就能研制出抗輻射的宇航集成電路。 這樣一來(lái)，抗輻射難度就全部轉移到了芯片設計上，而抗輻射芯片設計又是個(gè)世界性難題。趙元富團隊剛開(kāi)始工作兩三年，都沒(méi)理出頭緒。為了打造高可靠的“中國芯”，772所的抗輻射芯片都要經(jīng)過(guò)地面模擬太空輻射環(huán)境下的試驗驗證與評估。為完成更多產(chǎn)品的輻射試驗，團隊成員需要盡快進(jìn)入密封的真空輻射罐中，更換剛剛輻射完的試驗樣品，再準備下一輪試驗。而每次輻射試驗一般至少需要24小時(shí)，甚至幾天不間斷進(jìn)行。為了試驗的“無(wú)縫對接”，團隊成員餓了吃泡面，困了打地鋪，連續緊盯幾十個(gè)小時(shí)，成了家常便飯。 堅定、堅持、堅守，就這樣靜靜守候在抗輻射技術(shù)領(lǐng)域十數年，趙元富和他的團隊在抗輻射技術(shù)領(lǐng)域發(fā)表學(xué)術(shù)論文600余篇，取得各類(lèi)專(zhuān)利200多項。如今，772所已構建了我國獨具特色的抗輻射集成電路研制平臺。 一個(gè)夢(mèng)想 要自主不要仿制，把航天當作畢生事業(yè)，自主研發(fā)總能找到出路 “既要仰望星空，又要腳踏實(shí)地”。要讓“中國芯”在太空閃耀，趙元富和他的團隊首先選取“王冠上的鉆石”——抗輻射中央處理器作為技術(shù)應用的核心攻關(guān)產(chǎn)品。 在研制初期就把目標鎖定在自主研發(fā)國際新一代宇航用CPU上，而非走仿制之路，趙元富深思熟慮，“我們仿出來(lái)了，人家更新升級的CPU又出來(lái)了，仿制的產(chǎn)品沒(méi)有競爭優(yōu)勢�！� 這個(gè)中央處理器，看起來(lái)只有拇指甲大小，卻有著(zhù)大腦的復雜和精細。由于研發(fā)初期，當時(shí)國際上新一代的宇航用CPU并沒(méi)有實(shí)際產(chǎn)品，只有大致的思路和概念，一切都幾乎從零開(kāi)始�！皬奈覀冮_(kāi)始抗輻射技術(shù)的研究算起，至今15年了。如果從這個(gè)項目立項算起，也是十年磨一劍�！闭勂鹗酌秶a(chǎn)CPU研制的坎坷歷程時(shí)，趙元富卻說(shuō)得云淡風(fēng)輕，“航天事業(yè)聚集起一批科學(xué)家，他們一直把航天當作自己畢生事業(yè)，持之以恒，總能找到些出路�！� 趙元富團隊研制的這枚國產(chǎn)CPU，不僅速度更高、接口類(lèi)型更多、可變性更強，也更適合衛星不同功能組件的需求�！白龊靡豢顕a(chǎn)宇航用CPU，不僅要把芯片本身做好，還要構建‘芯片+軟件+生態(tài)環(huán)境’的國產(chǎn)化模式�！睂τ凇爸袊尽�，趙元富有更深遠的考慮。 正因此，如今“中國芯”表現越來(lái)越出色。除CPU外，此次北斗雙星上的數據總線(xiàn)電路、轉換器、存儲器等近40款產(chǎn)品均為772所研制和生產(chǎn)，這也是中國衛星首次成體系地批量使用國產(chǎn)芯片，對航天工程的自主可控和創(chuàng )新發(fā)展具有里程碑意義�！靶l星麻雀雖小，五臟俱全�！壁w元富笑言，“只有建立相對獨立、完整的產(chǎn)品體系，才能讓衛星高可靠運行更有保障�！� 不僅如此，772所研制的宇航用集成電路還獲得國外訂單。從原來(lái)“引進(jìn)來(lái)”到現在“走出去”，趙元富期待能見(jiàn)證我國航天微電子發(fā)展的重要跨越。 |
