長沙芯片四大件國產(chǎn)自主 成為國產(chǎn)芯片聚集地

如果按半導(dǎo)體行業(yè)的繁榮程度劃分中國各區(qū)域，北京、上海、深圳當(dāng)屬核心城市，談及 “國產(chǎn)芯片”，能聯(lián)想到長沙的應(yīng)該不多。

北京在 1956 年就擁有了第一批從北大半導(dǎo)體物理專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生，并于 1968 年建成國內(nèi)第一家 IC 專業(yè)化工廠。上海經(jīng)過 60 多年的發(fā)展，已經(jīng)形成從設(shè)計、制造到封測的完整的集成電路產(chǎn)業(yè)鏈，其中內(nèi)地晶圓代工龍頭中芯國際就坐落于上海。而深圳，單一家華為海思就足成為這座城市芯片產(chǎn)業(yè)的標(biāo)簽。

亮眼的北上深后面的長沙，擁有國產(chǎn)自主計算機(jī)體系核心 CPU、GPU 能力的公司聚集于此。作為一座內(nèi)陸城市，長沙是如何扛起國產(chǎn)芯片設(shè)計大旗，成為國產(chǎn)芯片聚集地?

從電視機(jī)到集成電路的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移

長沙的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)起步晚、時間短?！堕L沙通史》記載，長沙的電子工業(yè)始于 1933 年湖南電器制造公司裝配的省內(nèi)第一臺電子管收音機(jī)。此后的短暫幾年里，長沙便以收音機(jī)為中心發(fā)展電子工業(yè)，1936 年建成湖南制造廠用于生產(chǎn)無線電通訊設(shè)備及收音機(jī)。

新中國成立后，以廣播電視設(shè)備產(chǎn)品及相關(guān)元器件制造起步的長沙，順理成章地成為計劃經(jīng)濟(jì)時代全國最早的電視機(jī)專業(yè)定點(diǎn)地區(qū)之一。改革開放后，隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品需求的爆發(fā)，長沙大規(guī)模引進(jìn)先進(jìn)生產(chǎn)線，收音機(jī)和電視機(jī)等消費(fèi)類電子產(chǎn)品產(chǎn)量成倍增長，微型計算機(jī)、彩色圖形終端、軟磁盤驅(qū)動盤等新產(chǎn)品也開始批量生產(chǎn)，電視機(jī)成為當(dāng)時全省電子工業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)。

直到 1988 年底，長沙乃至整個湖南的彩電產(chǎn)量達(dá)到歷史最高水平，彩色顯像管發(fā)展最繁榮的時候其產(chǎn)值占據(jù)全省電子信息產(chǎn)業(yè)的半壁江山。同年，我國的集成電路總產(chǎn)量達(dá)到 1 億塊并進(jìn)入大工業(yè)化時代，這與距離我國造出第一塊集成電路的時間相隔 23 年。

直到液晶顯示技術(shù)的興起，生產(chǎn)彩色顯像管的 LG 曙光公司被市場淘汰，從長沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)出走，龍頭企業(yè)的落幕給長沙電子信息產(chǎn)業(yè)一記重錘，這時長沙才意識到，其電子信息產(chǎn)業(yè)單純依靠電視機(jī)和某一家龍頭企業(yè)行不通，建立產(chǎn)業(yè)集群勢在必行。

因此，在 “十一五”期間(2006 年至 2010 年)，湖南省在其 9 個市州建設(shè)了 11 個省級電子信息產(chǎn)業(yè)園，并引進(jìn)大企業(yè)、大項(xiàng)目，以龍頭企業(yè)帶動配套企業(yè)的方式加速形成產(chǎn)業(yè)集群。其中，省會長沙負(fù)責(zé)承接智能終端、電力電子和集成電路等優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。

這是自 2001 年長沙被科技部劃分為首批國家集成電路設(shè)計產(chǎn)業(yè)化基地之后，在集成電路領(lǐng)域的再次發(fā)力。

“長征路上”的景嘉微和國科微

如今長沙最負(fù)盛名的兩家芯片設(shè)計公司，是景嘉微和國科微。景嘉微專注于研發(fā)在圖形處理芯片(GPU)，從成功應(yīng)用于國家重點(diǎn)項(xiàng)目向商用版本演進(jìn)，如今已經(jīng)能夠支持國產(chǎn) CPU 和國產(chǎn)操作系統(tǒng)。國科微業(yè)務(wù)廣泛，涉及智能機(jī)頂盒、存儲和物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。

這兩家公司有許多共同點(diǎn)，都創(chuàng)立于 “十一五”期間，都獲得了國家大基金一期投資，其創(chuàng)始團(tuán)隊成員均畢業(yè)于湖南長沙的大學(xué)，但都沒有海外留學(xué)經(jīng)歷，且在公司成立之前均無核心技術(shù)和專利做支撐，明顯區(qū)別于當(dāng)下許多 AI 芯片初創(chuàng)公司的初創(chuàng)團(tuán)隊。這兩家公司的發(fā)展，更像是一次跨界與長征。

景嘉微的創(chuàng)始人曾萬輝畢業(yè)于國防科技大學(xué)微波與毫米波技術(shù)專業(yè)，在決定創(chuàng)業(yè)之前曾是一名體制內(nèi)的干部。他曾在接受媒體采訪時坦言不習(xí)慣平淡的生活，才最終決定辭職同校友胡亞華和師兄饒先宏一起創(chuàng)辦一家創(chuàng)新型高科技公司。

景嘉微創(chuàng)立之初，曾萬輝和其他兩名創(chuàng)始人為尋求業(yè)務(wù)，接受了中航工業(yè)某研究所開發(fā)某芯片顯卡驅(qū)動軟件的任務(wù)，由于沒有有價值的資料可供參考，國內(nèi)有實(shí)力的研發(fā)單位耗費(fèi)三年也未能順利完成，對于彼時還年輕的景嘉微而言更是難上加難。

不過，幾位創(chuàng)始人與技術(shù)骨干并不懼難，從最底層的技術(shù)摸索，帶領(lǐng)團(tuán)隊每天工作 16 個小時以上，最終成功完成這一任務(wù)，打開公司局面。

曾萬輝及其團(tuán)隊在研制具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的圖形處理器芯片的過程中，集中公司 50 多個技術(shù)骨干，耗費(fèi) 8 年時間，在國家投資幾百萬元的情況下自籌三千多萬元經(jīng)費(fèi)，最終于 2014 年取得成功，研發(fā)出國內(nèi)首款國產(chǎn)高可靠、低功耗 GPU 芯片 - JM5400，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，且在多個國家重點(diǎn)項(xiàng)目中得到成功應(yīng)用。

在之后的發(fā)展中，景嘉微又于 2018 年推出新一代自主研發(fā)的高性能、高可靠 GPU 芯片 JM7200 并成功流片，該芯片能夠?yàn)楦黝愋畔⑾到y(tǒng)提供顯示能力。2019 年，景嘉微首次推出商用版本的 GPU，全面支持國產(chǎn) CPU 和國產(chǎn)操作系統(tǒng)。

國科微的發(fā)展歷程則更為特別，其 CEO 向平在創(chuàng)業(yè)之前是一名科技記者，非技術(shù)出身也未從事過科研開發(fā)，2004 年從深圳的報社辭職回到家鄉(xiāng)長沙，開始了他的集成電路事業(yè)。

用向平的話講，選擇回到長沙是因?yàn)檫@個地方生活成本不高，適合關(guān)起門踏踏實(shí)實(shí)做科研，另外長沙有眾多名牌院校，人才資源儲備充分。于是向平在 2008 年創(chuàng)辦了國科微，并招徠了華為前高管傅軍擔(dān)任總經(jīng)理，日本富士通研究所前研究員姜黎擔(dān)任首席技術(shù)官兼副總經(jīng)理。姜黎在日本富士通時曾開發(fā)出 HDTV、MPEG-4Codec 芯片。

國科微起步于廣播電視系列芯片領(lǐng)域，最早一款產(chǎn)品是一顆安全解碼芯片，發(fā)布于 2011 年，大規(guī)模出貨之后就成為當(dāng)時 “村村通”、“戶戶通”機(jī)頂盒市場的主流解決方案。這顆芯片意義重大，是在國內(nèi)廣播電視芯片嚴(yán)重依賴進(jìn)口、中國廣電總局頒布廣播電視標(biāo)準(zhǔn)之后的首顆國產(chǎn)安全解碼芯片，突破了國外廠商的技術(shù)壟斷。

在后續(xù)的發(fā)展中，國科微向智能視頻監(jiān)控和存儲領(lǐng)域延伸，并在 2019 年發(fā)布國內(nèi)首款全自主固態(tài)硬盤控制芯片，搭載國內(nèi)自主嵌入式 CPU IP 核，成為國內(nèi)真正實(shí)現(xiàn)全自主的固態(tài)硬盤控制芯片。

作為國產(chǎn)芯片的聚集地，如今除了景嘉微的國產(chǎn) GPU 和國科微的固態(tài)硬盤外，國產(chǎn) CPU 飛騰的股東中國長城總部也坐落長沙，另有在 DSP 領(lǐng)域有多項(xiàng)技術(shù)突破的進(jìn)芯電子也在位于長沙。這意味著，芯片四大件中的 CPU、GPU、DSP、FPGA，長沙占了三大件，是目前全國唯一一座能夠?qū)崿F(xiàn)芯片三大件設(shè)計國產(chǎn)自主的城市，填補(bǔ)了許多國產(chǎn)芯空白。

與長沙集成電路產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)的，是長沙的高校集群一直通過產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的方式為產(chǎn)業(yè)源源不斷地輸送人才。國防科技大學(xué)于 2015 年獲教育部批準(zhǔn)成為全國首批籌建的示范性微電子學(xué)院，在集成電路方面的教學(xué)、研究和工程實(shí)踐方面實(shí)力較強(qiáng)，其科研團(tuán)隊堅持自主創(chuàng)新，為產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)了許多核心關(guān)鍵技術(shù)。景嘉微的發(fā)展歷程已然證實(shí)了國防科大的芯片實(shí)力。

另外，中國第一個三維封裝 “973”項(xiàng)目在中南大學(xué)完成，中南大學(xué)自此成為國內(nèi)芯片封裝領(lǐng)域的技術(shù)與人才儲備地。

打破功率器件的技術(shù)封鎖

除了擁有計算機(jī)體系核心的芯片 “三大件”之外，長沙的集成電路產(chǎn)業(yè)同樣在功率器件尤其是 IGBT 方面上表現(xiàn)出色。

IGBT 即絕緣柵雙極型晶體管，作為功率半導(dǎo)體器件的一種，是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?，相?dāng)于電力電子裝置的 CPU，在軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、電動汽車與新能源裝備等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，其高端產(chǎn)品長期被歐美、日韓占據(jù)。

不過，中高端 IGBT 芯片技術(shù)被國外壟斷的局面在 2014 年被打破。這一年，全球第二條、國內(nèi)第一條 8 英寸 IGBT 芯片產(chǎn)線落地湖南株洲，年產(chǎn)量 24 萬片，年產(chǎn)值超 20 億。產(chǎn)線建成的第三年，國內(nèi)首個半導(dǎo)體功率器件及應(yīng)用創(chuàng)新中心也落戶于湖南株洲，這一中心打通了半導(dǎo)體器件的上下游，形成 “材料—器件—裝置—應(yīng)用”的完整產(chǎn)業(yè)鏈，引領(lǐng)國內(nèi)功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展。

湖南 IGBT 產(chǎn)業(yè)日漸繁榮，輻射范圍逐漸擴(kuò)大，就在 2020 年 3 月，長沙比亞迪 IGBT 項(xiàng)目正式啟動，用于生產(chǎn)新能源汽車的電子核心功率器件，致力于打破國外技術(shù)封鎖。

一如以往在電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向上的敏銳，2020 年炒得火熱的第三代半導(dǎo)體也是近兩年長沙半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)，且能在近幾年來湖南省集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)劃中窺見一二。

相關(guān)資料顯示，湖南在于 2015 年提出集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，自 2015 年起，前兩年為起步階段，后三年為發(fā)展階段，重點(diǎn)發(fā)展 CPU、GPU 等設(shè)計，并以功率半導(dǎo)體為突破口，實(shí)現(xiàn)集成電路關(guān)鍵裝備和材料國產(chǎn)化，到 2020 年集成電路銷量收入超過 400 億元。

去年，湖南省又發(fā)布《湖南數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃(2020-2025 年)》，提出除了在 CPU、GPU、DSP、SSD、4K/8K、5G 等高端芯片產(chǎn)業(yè)化上實(shí)現(xiàn)突破，另外布局新一代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，推動 IGBT 和第三代半導(dǎo)體等重大項(xiàng)目。

在具體實(shí)踐上，近幾年長沙在第三代半導(dǎo)體上動作頻頻。

2018 年 11 月 3 日，天岳碳化材料項(xiàng)目在長沙瀏陽高新區(qū)開工，據(jù)《湖南日報》當(dāng)時報道，該項(xiàng)目的開工標(biāo)志著國內(nèi)最大的第三代半導(dǎo)體碳化硅材料項(xiàng)目及成套工藝生產(chǎn)線開建。

2019 年，泰科天潤半導(dǎo)體 6 英寸半導(dǎo)體碳化硅電力器件生產(chǎn)線項(xiàng)目落戶長沙，總投資 15 億。

2020 年 7 月，三安光電也簽約長沙，總投資 160 億元，旨在建設(shè)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的襯底(碳化硅)、外延、芯片及封裝產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)基地。

據(jù)不完全統(tǒng)計，截止 2020 年 8 月，長沙落地的第三代半導(dǎo)體項(xiàng)目已經(jīng)超過 200 億元。

如今，在眾多產(chǎn)業(yè)政策支持以及第三代半導(dǎo)體的火熱趨勢下，第三代半導(dǎo)體將成為繼芯片 “三大件”和 LGBT 芯片之后，長沙集成電路產(chǎn)業(yè)的又一專長。

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