吳雪

據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，綜合“北上廣深”龍頭芯片廠(chǎng)商的布局，在半導(dǎo)體材料、設(shè)備、封裝測(cè)試領(lǐng)域，搶灘前十頻率最高的正是上海?？梢哉f(shuō)，上海幾乎在半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈都有布局且均名列前茅。作為中國(guó)制造業(yè)的“皇冠”，上海芯，將引領(lǐng)中國(guó)芯片行業(yè)快速發(fā)展。

“芯”之傳奇——寒武紀(jì)

早在2017年9月2日，在德國(guó)柏林國(guó)際消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品展覽會(huì)上，華為發(fā)布人工智能芯片海思麒麟970。而這款成就了華為旗艦機(jī)型Mate10、榮耀V10和P20的芯片，它的創(chuàng)造者正是寒武紀(jì)。

寒武紀(jì)源自中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所，專(zhuān)注研發(fā)智能云服務(wù)器、智能終端以及智能機(jī)器人的核心處理器芯片。兩年前，寒武紀(jì)在上海臨港扎根，作為國(guó)內(nèi)人工智能芯片初創(chuàng)公司中的佼佼者，它的成名之路由來(lái)已久，華為海思推出10nm工藝的“麒麟970”就集成了寒武紀(jì)研發(fā)的Cambricon-1A神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器（NPU）。Cambricon-1A也由此成為了全球首個(gè)成功實(shí)現(xiàn)商用的深度學(xué)習(xí)處理器IP，被世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)評(píng)為“世界互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)先科技成果”。

“1A的效果數(shù)據(jù)上就很直觀，它的處理能力是整個(gè)芯片處理器的25倍，比蘋(píng)果iPhoneX還要快3倍?！焙浼o(jì)科技羅韜告訴《新民周刊》，CPU應(yīng)對(duì)拍視頻、打游戲等一般功能，而智能芯片專(zhuān)門(mén)應(yīng)對(duì)人工智能的應(yīng)用，可以提供更強(qiáng)的算力?！氨热缛四樈怄i功能，如果大家都在0.1秒解鎖的前提下，我算力比你強(qiáng)，就會(huì)更快更準(zhǔn)，沒(méi)準(zhǔn)素顏也能解鎖。”羅韜風(fēng)趣地說(shuō)道。

如果1A足夠令你興奮，那么，2018年5月3日正式問(wèn)世的1M終端智能處理器，則是1A芯片的“升級(jí)版”。作為公司第三代產(chǎn)品，寒武紀(jì)公司創(chuàng)始人陳天石介紹，1M的效能比將達(dá)到每瓦5萬(wàn)億次運(yùn)算新高度，支持多樣化深度學(xué)習(xí)模型，支持經(jīng)典機(jī)器學(xué)習(xí)算法，將廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、智能音箱、智能攝像頭、智能駕駛等不同領(lǐng)域當(dāng)中。而寒武紀(jì)歷時(shí)兩年由端入云，堪稱(chēng)“里程碑式”的研發(fā)成果——MLU100云端智能芯片，是中國(guó)第一款云端智能芯片，可以充分滿(mǎn)足視覺(jué)、語(yǔ)音、自然語(yǔ)言處理、經(jīng)典數(shù)據(jù)挖掘等領(lǐng)域復(fù)雜場(chǎng)景下的云端智能處理需求，讓自拍更美，刷臉更準(zhǔn)?！叭绻研酒扔鞒墒侨斯ぶ悄艿摹按竽X”，我們要做的是讓大腦越來(lái)越聰明”，羅韜補(bǔ)充道。

可見(jiàn)，寒武紀(jì)，已然成為AI芯片的新標(biāo)桿。在近日的新品發(fā)布會(huì)上，聯(lián)想集團(tuán)推出了基于Cambricon MLU100智能處理卡的ThinkSystem SR650，打破了37項(xiàng)服務(wù)器基準(zhǔn)測(cè)試的世界紀(jì)錄；中科曙光同步推出了基于Cambricon MLU100智能處理卡的服務(wù)器產(chǎn)品系列“PHANERON”，以升級(jí)版的PHANERON-10為例，單臺(tái)服務(wù)器可集成10片寒武紀(jì)人工智能處理單元，可以為人工智能訓(xùn)練應(yīng)用提供832T半精度浮點(diǎn)運(yùn)算能力，為推理應(yīng)用提供1.66P整數(shù)運(yùn)算能力，典型場(chǎng)景下的能效提升30倍以上。

科大訊飛更披露了與寒武紀(jì)芯片的深度合作研發(fā)項(xiàng)目。原本使用傳統(tǒng)處理器對(duì)一小時(shí)語(yǔ)音數(shù)據(jù)進(jìn)行智能應(yīng)用處理，需要一萬(wàn)小時(shí)的“慢速度”，用了寒武紀(jì)的智能處理器，將快于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的云端GPU方案達(dá)5倍以上，并使得語(yǔ)音識(shí)別準(zhǔn)確率領(lǐng)先傳統(tǒng)9.8%。眾多眼光瞄向芯片行業(yè)利好前景，越來(lái)越多的資金流向這個(gè)“潛力股”。6月20日凌晨消息，寒武紀(jì)科技在官方微信號(hào)正式宣布完成數(shù)億美元的B輪融資。該輪融資由中國(guó)國(guó)有資本風(fēng)險(xiǎn)投資基金、國(guó)新啟迪、國(guó)投創(chuàng)業(yè)、國(guó)新資本聯(lián)合領(lǐng)投，中金資本、中信證券投資&金石投資、TCL資本、中科院科技成果轉(zhuǎn)化基金跟投，原股東元禾原點(diǎn)、國(guó)科投資、阿里巴巴創(chuàng)新投、聯(lián)想創(chuàng)投、中科圖靈繼續(xù)跟投支持。寒武紀(jì)方面消息稱(chēng)，B輪融資后“寒武紀(jì)”整體估值達(dá)25億美元。在新老投資人的助力下，寒武紀(jì)將繼續(xù)致力于將智能芯片的思想、技術(shù)和產(chǎn)品播撒到世界每個(gè)角落，讓機(jī)器更好地理解和服務(wù)人類(lèi)。

在人工智能技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正不斷邁向更深、更復(fù)雜的方向，而硬件則正朝著機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)處理專(zhuān)用的道路前進(jìn)。未來(lái)，上海寒武紀(jì)將繼續(xù)依托上海集成電路和人工智能行業(yè)的人才集聚、產(chǎn)業(yè)集聚的優(yōu)勢(shì)，與國(guó)內(nèi)外的上下游企業(yè)攜手共進(jìn)，力爭(zhēng)為世界智能產(chǎn)業(yè)打造先進(jìn)的基礎(chǔ)芯片技術(shù)和產(chǎn)品。

“芯”之跳動(dòng)——大布局

芯片產(chǎn)業(yè)鏈主要由材料、設(shè)計(jì)、制造、封裝、半導(dǎo)體設(shè)備等組成，多點(diǎn)跳動(dòng)，多方聯(lián)結(jié)，小到機(jī)頂盒芯片、光量子計(jì)算芯片，大到芯片代工廠(chǎng)、硅光子技術(shù)。芯片作為信息產(chǎn)業(yè)和信息安全的基礎(chǔ)，無(wú)論是影響大眾生活的消費(fèi)電子，還是與科技發(fā)展密切相關(guān)的人工智能等高新技術(shù)，上海芯，扮演著舉足輕重的地位。

上海交大一支年輕的數(shù)字電視研發(fā)團(tuán)隊(duì)，經(jīng)歷了多年開(kāi)發(fā)SoC核心芯片的漫長(zhǎng)之路，為電視熒屏的音畫(huà)流暢傳播貢獻(xiàn)了領(lǐng)先于世界的“中國(guó)芯”。團(tuán)隊(duì)研發(fā)形成了“地面+衛(wèi)星”雙模機(jī)頂盒整體解決方案和地面數(shù)字電視一體機(jī)整機(jī)方案，完全取代了國(guó)外芯片，讓3500萬(wàn)家庭安全、可靠、低成本地看上了電視?！斑@顆高級(jí)安全解碼芯片在集成度、CPU能力、封裝形式以及成本上，全面超越日本NEC、意法半導(dǎo)體、美國(guó)NXP的同類(lèi)產(chǎn)品，但售價(jià)遠(yuǎn)低于國(guó)外產(chǎn)品?！钡谝煌瓿扇斯茉品褰淌诒硎?，這顆HD3601芯片，真正集成了一個(gè)計(jì)算機(jī)的幾乎所有功能，封裝后面積僅10平方毫米，是當(dāng)時(shí)業(yè)內(nèi)最小面積的戶(hù)戶(hù)通機(jī)頂盒芯片。

從手機(jī)屏走向電視屏，實(shí)在體驗(yàn)感上的直觀改變，令芯片成為了世界科技巨頭爭(zhēng)奪的焦點(diǎn)，近年來(lái)，關(guān)于通用量子計(jì)算機(jī)的新聞屢見(jiàn)于報(bào)端，IBM、谷歌、英特爾等公司爭(zhēng)相宣告實(shí)現(xiàn)了更高的量子比特?cái)?shù)紀(jì)錄。但問(wèn)題是，如果沒(méi)有全互連，精度不夠，無(wú)法糾錯(cuò)，通用量子計(jì)算仍然可能是個(gè)難以實(shí)現(xiàn)的“空頭支票”。

多年來(lái)，上海交通大學(xué)金賢敏團(tuán)隊(duì)致力于此，著力“破局”，在大大小小光影錯(cuò)落的實(shí)驗(yàn)室，研發(fā)了世界上最大規(guī)模、國(guó)內(nèi)首個(gè)自主實(shí)現(xiàn)的光量子計(jì)算芯片。通過(guò)“飛秒激光直寫(xiě)”技術(shù)制備出節(jié)點(diǎn)數(shù)達(dá)49×49的光量子計(jì)算芯片，并演示了首個(gè)真正空間二維的隨機(jī)行走量子計(jì)算?！把芯咳藛T可以像3D打印一樣制備可集成大規(guī)模光子線(xiàn)路的光量子芯片?！苯鹳t敏團(tuán)隊(duì)介紹。

雖然光量子芯片的研發(fā)仍然處于早期階段，但光量子計(jì)算芯片不需要像通用量子計(jì)算那樣依賴(lài)復(fù)雜量子糾錯(cuò)，可以直接用于探索新物理和在特定問(wèn)題上推進(jìn)遠(yuǎn)超經(jīng)典計(jì)算機(jī)的絕對(duì)計(jì)算能力。這項(xiàng)研究進(jìn)展對(duì)于推進(jìn)模擬量子計(jì)算機(jī)研究、實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”具有重大意義。

芯片的制造以及量產(chǎn)，難度可想而知，除了在某些領(lǐng)域內(nèi)芯片“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的研發(fā)及制造，還應(yīng)抓住芯片制造的關(guān)鍵點(diǎn)，最核心設(shè)備就是光刻機(jī)和刻蝕機(jī)，而光刻機(jī)又是芯片制造的重中之重。目前先進(jìn)光刻機(jī)制造設(shè)備依然掌握在荷蘭ASML手里。而荷蘭ASML的光刻機(jī)10納米已經(jīng)非常成熟，7納米芯片制造工藝設(shè)備已經(jīng)交付使用，5納米光刻機(jī)已經(jīng)研制成功。

據(jù)外媒報(bào)道，為全球客戶(hù)提供全方位芯片代工解決方案中芯國(guó)際，已經(jīng)訂購(gòu)了一臺(tái)EUV設(shè)備，首臺(tái)EUV設(shè)備購(gòu)自ASML，價(jià)值近1.2億美元。據(jù)最新消息顯示，目前最新的14納米FinFET制程已接近研發(fā)完成階段，其試產(chǎn)的良率已經(jīng)可以達(dá)到95%的水準(zhǔn)。按照中芯國(guó)際的技術(shù)藍(lán)圖規(guī)劃，2019年上半年肩負(fù)14納米FinFET將風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)任務(wù)，一旦進(jìn)入量產(chǎn)，大陸市場(chǎng)上目前交由海外代工的產(chǎn)品，將可能由中芯國(guó)際全面代工。若2020年順利取得EUV，將可進(jìn)一步向前推進(jìn)至7納米。

盡管中芯目前在制造工藝上仍落后于臺(tái)積電等市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者兩到三代，但此舉已經(jīng)突顯了中芯在研發(fā)團(tuán)隊(duì)重整旗鼓之后的雄心。據(jù)了解，目前，中芯已聯(lián)同兩大政府產(chǎn)業(yè)基金共同投資102.4億美元，以加快14納米（包括7納米工藝）及以下先進(jìn)制程研發(fā)和量產(chǎn)計(jì)劃，最終達(dá)成每月量產(chǎn)3.5萬(wàn)片的目標(biāo)。而最新消息，在上海新建的一座300毫米晶圓工廠(chǎng)即將于2018年10月份竣工。

值得注意的是，同樣也在緊追1X奈米工藝技術(shù)的華力上海Fab6也正式搬入首臺(tái)ASML NXT 1980Di光刻機(jī)，這臺(tái)光刻機(jī)是目前中國(guó)集成電路生產(chǎn)線(xiàn)上最先進(jìn)的浸沒(méi)式光刻機(jī)。據(jù)華虹集團(tuán)規(guī)劃，建成后月產(chǎn)能將達(dá)4萬(wàn)片12英寸晶圓，工藝覆蓋28-14納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)。項(xiàng)目計(jì)劃于2022年底建成達(dá)產(chǎn)，主要投入邏輯芯片量產(chǎn)。

“芯”之未來(lái)——厚積薄發(fā)

正所謂“得芯片者得天下”。人工智能爆發(fā)，與芯片這枚“魔法”獲得突破密不可分。不管是智能駕駛還是人臉識(shí)別，這些技術(shù)的實(shí)現(xiàn)都有賴(lài)于背后功能更強(qiáng)、體積更小、功耗更低的小小芯片。

必須承認(rèn)的一點(diǎn)是，在全球范圍競(jìng)爭(zhēng)日趨激化的AI研究領(lǐng)域，中國(guó)的存在感正在加強(qiáng)。根據(jù)國(guó)際知名專(zhuān)利檢索公司QUESTEL發(fā)布的《芯片行業(yè)專(zhuān)利分析及專(zhuān)利組合質(zhì)量評(píng)估》報(bào)告指出：中國(guó)近10年芯片專(zhuān)利增長(zhǎng)驚人，已成為芯片專(zhuān)利申請(qǐng)第一大國(guó)，中國(guó)企業(yè)在芯片專(zhuān)利數(shù)量上已逐步趕上國(guó)外老牌企業(yè)。

一邊可以看到，中國(guó)芯，正從多維度出發(fā)，縮小與國(guó)際的差距。但另一邊，必須看清的現(xiàn)實(shí)是——“自給自足”的創(chuàng)新科技短板，即中國(guó)是芯片需求第一大國(guó)，芯片自給率卻不足三成。數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)一年制造11.8億部手機(jī)，3.5億臺(tái)計(jì)算機(jī)，1.3億臺(tái)彩電，占據(jù)全球1/3的芯片市場(chǎng)需求，對(duì)應(yīng)的卻是國(guó)產(chǎn)芯片市場(chǎng)份額不到10%，集成電路產(chǎn)值不足全球7%的尷尬局面。中國(guó)連續(xù)四年花在進(jìn)口芯片上的錢(qián)高達(dá)2000億美元，不可否認(rèn)，90%的“依賴(lài)度”，令芯片成為與原油并列的最大進(jìn)口產(chǎn)品。

短期來(lái)看，國(guó)產(chǎn)中高端手機(jī)商的制造成本抬高，產(chǎn)量主導(dǎo)權(quán)受制于人，長(zhǎng)遠(yuǎn)將影響企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。芯片作為信息科技的強(qiáng)大推動(dòng)力，事關(guān)國(guó)家核心利益與信息安全，更關(guān)乎未來(lái)創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展，隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計(jì)算等新興技術(shù)的發(fā)展，從源頭上掌控核心自主產(chǎn)權(quán)芯片架構(gòu)有利于取得先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

芯片除了設(shè)計(jì)、制造、封裝、測(cè)試等環(huán)節(jié)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)提升，集成電路作為芯片的基層，注重電路的設(shè)計(jì)和布局，決定著芯片性能、成本及壽命的關(guān)鍵一環(huán)。盡管我國(guó)裝備自給率達(dá)85%，但主要集中在中低端領(lǐng)域；在高端裝備領(lǐng)域，80%的集成電路芯片制造裝備仍依賴(lài)進(jìn)口，“大而不強(qiáng)”的矛盾依然存在。

2018年4月26日，上海首批市級(jí)科技重大專(zhuān)項(xiàng)之一“硅光子市級(jí)重大專(zhuān)項(xiàng)”項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)在張江實(shí)驗(yàn)室舉行。硅光子技術(shù)讓光子作為信息載體，實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃?，意味著更高速率、更高帶寬、更低功耗、更低成本。“目前，集成電路產(chǎn)業(yè)遵循摩爾定律的發(fā)展已趨于極限，而硅光子技術(shù)是超越摩爾研究領(lǐng)域的發(fā)展方向之一。通過(guò)硅光集成，用光代替電進(jìn)行傳輸，芯片開(kāi)發(fā)成本有可能降低到原來(lái)的十分之一甚至更低?！敝袊?guó)科學(xué)院院士、張江實(shí)驗(yàn)室主任、硅光子專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目總師王曦介紹。

上海有很好的硅光子技術(shù)研發(fā)基礎(chǔ)。多年來(lái)，滬上高校、科研院所和企業(yè)在這一領(lǐng)域開(kāi)展了持續(xù)攻關(guān)。另一方面，上海的集成電路產(chǎn)業(yè)在全國(guó)處于領(lǐng)先地位，擁有較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈，有條件將大規(guī)模集成電路工藝用于光電集成，制造出新一代硅基光互連芯片。據(jù)上海市經(jīng)信委官網(wǎng)消息，工信部5月23日在上海組織召開(kāi)國(guó)家集成電路、智能傳感器創(chuàng)新中心建設(shè)方案專(zhuān)家論證會(huì)。采用“公司+聯(lián)盟”的方式，由復(fù)旦大學(xué)牽頭，聯(lián)合行業(yè)龍頭企業(yè)中芯國(guó)際、華虹集團(tuán)等建立集成電路產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同機(jī)制。通過(guò)構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，面向國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)/傳感器設(shè)計(jì)、材料、制造、設(shè)備、封裝、測(cè)試等產(chǎn)業(yè)鏈上的大中小型企業(yè)提供領(lǐng)先的研發(fā)和技術(shù)服務(wù)平臺(tái)。

以實(shí)現(xiàn)器件結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和工藝創(chuàng)新為目標(biāo)，為產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)、未來(lái)大生產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)提供人才、技術(shù)支撐和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，支持國(guó)產(chǎn)高端芯片在國(guó)內(nèi)制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)?！拔覀?cè)谝M(jìn)高新技術(shù)上不能抱任何幻想，核心技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)、國(guó)之重器必須立足于自己，大國(guó)重器一定要掌握在自己手里。”中國(guó)工程院院士倪光南說(shuō)，只有打破國(guó)際壁壘，未來(lái)中國(guó)科技才有出路。

當(dāng)然，倪光南也提醒大家，“切勿因中興事件，而斷定自己哪里不行，而是要實(shí)事求是，穩(wěn)步前進(jìn)，厚積薄發(fā)?！比绻黄瞥鞘械牡乩矸秶陨虾辇堫^的長(zhǎng)三角在芯片領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)更加突出，除了上海在全產(chǎn)業(yè)鏈的強(qiáng)勢(shì)布局、資金及科研優(yōu)勢(shì)之外，還有蘇州的制造業(yè)優(yōu)勢(shì)、合肥的中科大產(chǎn)業(yè)研發(fā)優(yōu)勢(shì)、杭州阿里巴巴加碼芯片行業(yè)等都為中國(guó)的芯片行業(yè)尋求破局。

在人工智能時(shí)代，理想的狀況是智能終端將變成人的助手，真正實(shí)現(xiàn)“知你”“懂你”“幫你”。在這場(chǎng)“芯片馬拉松”的比賽中，上海一直奔跑在最前端，以“提供精準(zhǔn)服務(wù)的全新交互方式”為終極目標(biāo)，抓住各自紅利，尋求良性競(jìng)爭(zhēng)，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合。未來(lái)，中國(guó)芯片行業(yè)破局，贏取世界“一席之地”，或?qū)⒉贿h(yuǎn)。