拐進(jìn)熱鬧的北京南中軸線，進(jìn)入中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院旁邊的一處院子,，頓時清靜了許多,。梧桐綠意盎然，科研樓錯落有致,。在這里,，中國航天科技集團(tuán)公司九院772所所長趙元富團(tuán)隊研制出的國產(chǎn)CPU芯片，首次全部使用在新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星上,。為了這一天,，趙元富和他的團(tuán)隊走過了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(dá)到國際先進(jìn)水平,。“在某些抗輻射指標(biāo)上,，我們比國外的一些產(chǎn)品還更有優(yōu)勢,。”趙元富自信地說,。
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,，他就一直好奇半導(dǎo)體收音機(jī)何以能發(fā)出響聲,，上大學(xué)時，他選了半導(dǎo)體物理和器件專業(yè),。1983年,，趙元富在我國著名航天微電子技術(shù)專家黃敞先生的指導(dǎo)下攻讀碩士學(xué)位，開始從事抗輻射技術(shù)研究,，從此,，他越來越深刻地認(rèn)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)是無法依靠別人的,，這是基礎(chǔ)能力?！壁w元富回憶道,。
信息安全是國家戰(zhàn)略問題，其硬件支撐就是核心芯片,。目前,，我國芯片主要依賴進(jìn)口，我國每年因芯片進(jìn)口要花費(fèi)2000多億美元,，和進(jìn)口石油的花費(fèi)差不多,。對于空間應(yīng)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(fù)雜,，大量的空間粒子輻射會導(dǎo)致星上電路性能退化甚至功能失效,，對衛(wèi)星造成致命打擊。
“但除了航天員,，誰也沒有去過太空,。”要在地球上把太空里可能遇到的問題想清楚,，難度可想而知,。
拿芯片來說，百姓日常使用的手機(jī)等電子產(chǎn)品被稱為“電子行業(yè)”,。而航天器上使用的芯片要經(jīng)受太空嚴(yán)酷環(huán)境的考驗,，因其特殊需求被稱為“行業(yè)電子”。1996年,，趙元富得到一次出國研究的機(jī)會,，在兩年多研究中，他更清晰地看到了國內(nèi)外抗輻射技術(shù)的巨大差距,。面對外國導(dǎo)師提供的工作機(jī)會,，趙元富最終還是選擇回國，對他而言,，回國無需答案,，既然選擇了研發(fā)“中國芯”，就得走到底,。
“這個被喻為衛(wèi)星大腦和心臟的家伙,，體現(xiàn)了中國航天的核心基礎(chǔ)技術(shù)能力?！壁w元富自豪地說,，“為了實現(xiàn)中國航天芯片的自主可控，不管多難,，我們都要想辦法?！?/p>
一大難題
堅持了十?dāng)?shù)年,，只為攻克芯片設(shè)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(yīng)該怎么做,？以往有個笨辦法——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(tuán)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,，他提出一個低成本的“設(shè)計加固”思路，即加固集成電路研制的技術(shù)路線,，只需利用民用集成電路制造生產(chǎn)線,，在設(shè)計環(huán)節(jié)而非制造環(huán)節(jié)就能研制出抗輻射的宇航集成電路。
這樣一來,，抗輻射難度就全部轉(zhuǎn)移到了芯片設(shè)計上,，而抗輻射芯片設(shè)計又是個世界性難題。趙元富團(tuán)隊剛開始工作兩三年,，都沒理出頭緒,。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(tuán)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(zhǔn)備下一輪試驗,。而每次輻射試驗一般至少需要24小時，甚至幾天不間斷進(jìn)行,。為了試驗的“無縫對接”,，團(tuán)隊成員餓了吃泡面，困了打地鋪,，連續(xù)緊盯幾十個小時,，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?dāng)?shù)年,，趙元富和他的團(tuán)隊在抗輻射技術(shù)領(lǐng)域發(fā)表學(xué)術(shù)論文600余篇,，取得各類專利200多項。如今,，772所已構(gòu)建了我國獨(dú)具特色的抗輻射集成電路研制平臺,。
一個夢想
要自主不要仿制，把航天當(dāng)作畢生事業(yè)，自主研發(fā)總能找到出路
“既要仰望星空,，又要腳踏實地”,。要讓“中國芯”在太空閃耀，趙元富和他的團(tuán)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(yīng)用的核心攻關(guān)產(chǎn)品,。
在研制初期就把目標(biāo)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,，“我們仿出來了,，人家更新升級的CPU又出來了，仿制的產(chǎn)品沒有競爭優(yōu)勢,?！?/p>
這個中央處理器，看起來只有拇指甲大小,，卻有著大腦的復(fù)雜和精細(xì),。由于研發(fā)初期，當(dāng)時國際上新一代的宇航用CPU并沒有實際產(chǎn)品,，只有大致的思路和概念,，一切都幾乎從零開始?！皬奈覀冮_始抗輻射技術(shù)的研究算起,，至今15年了。如果從這個項目立項算起,，也是十年磨一劍,。”談起首枚國產(chǎn)CPU研制的坎坷歷程時,，趙元富卻說得云淡風(fēng)輕,，“航天事業(yè)聚集起一批科學(xué)家，他們一直把航天當(dāng)作自己畢生事業(yè),，持之以恒,，總能找到些出路?！?/p>
趙元富團(tuán)隊研制的這枚國產(chǎn)CPU,，不僅速度更高、接口類型更多,、可變性更強(qiáng),，也更適合衛(wèi)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(gòu)建‘芯片+軟件+生態(tài)環(huán)境’的國產(chǎn)化模式,?！睂τ凇爸袊尽保w元富有更深遠(yuǎn)的考慮,。
正因此,，如今“中國芯”表現(xiàn)越來越出色。除CPU外,，此次北斗雙星上的數(shù)據(jù)總線電路,、轉(zhuǎn)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(wèi)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,。“衛(wèi)星麻雀雖小,，五臟俱全,。”趙元富笑言,，“只有建立相對獨(dú)立、完整的產(chǎn)品體系,，才能讓衛(wèi)星高可靠運(yùn)行更有保障,?！?/p>
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“引進(jìn)來”到現(xiàn)在“走出去”,，趙元富期待能見證我國航天微電子發(fā)展的重要跨越,。