2019世界半導(dǎo)體大會|清華大學(xué)魏少軍:芯片創(chuàng)新要敢于突破常規(guī)
[釘科技現(xiàn)場]“如果你控制了石油,你就控制了所有的國家;如果你控制了糧食,你就控制了所有的人;如果你控制了貨幣,你就控制了整個世界?!边@樣的觀點,表達雖然簡單,卻展現(xiàn)了曾經(jīng)影響世界格局的重要因素;“資源”以及“金融”。當然,科技也是很重要的因素,但它的力量獨立凸顯出來,相對于“資源”以及“金融”,看上去只是“不久前”的事情。根據(jù)《經(jīng)濟學(xué)人》給出的數(shù)據(jù),2018年全球市場價值最高的10大公司中,高科
2019-05-19 18:59:46
來源:釘科技??
作者:建輝

[釘科技現(xiàn)場] “如果你控制了石油,你就控制了所有的國家;如果你控制了糧食,你就控制了所有的人;如果你控制了貨幣,你就控制了整個世界?!边@樣的觀點,表達雖然簡單,卻展現(xiàn)了曾經(jīng)影響世界格局的重要因素;“資源”以及“金融”。當然,科技也是很重要的因素,但它的力量獨立凸顯出來,相對于“資源”以及“金融”,看上去只是“不久前”的事情。

根據(jù)《經(jīng)濟學(xué)人》給出的數(shù)據(jù),2018年全球市場價值最高的10大公司中,高科技公司占到了7家,而在這之前的近十年,這個數(shù)字是“2”??萍贾饾u取代能源的龍頭地位,成為全球經(jīng)濟發(fā)展的最強引擎,驅(qū)動全球進入“數(shù)字經(jīng)濟”時代?!皵?shù)字經(jīng)濟”興起背后,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),則可以看做是“引擎的引擎”。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),已經(jīng)高度全球化的產(chǎn)業(yè),要求全球配置資源,開放合作、互利共盈,是普遍共識,也是必然選擇。當前,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進入重大調(diào)整期,促進新階段的發(fā)展仍需要全球的共同努力。2019世界半導(dǎo)體大會適逢其時。

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2019年5月17日至5月19日,2019世界半導(dǎo)體大會在南京舉行。本次大會由中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會、中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院、江蘇省工業(yè)和信息化廳、南京市江北新區(qū)管理委員會等單位聯(lián)合主辦。南京市江北新區(qū)正在全力打造“芯片之城”,世界半導(dǎo)體大會則致力于共商合作,獻計獻策,促進半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展。在為期3天的大會過程中,首日的高峰論壇和創(chuàng)新峰會上,對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的未來展開了熱議。

17日下午的創(chuàng)新峰會上,清華大學(xué)微電子研究所所長、中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會副理事長魏少軍分享了對芯片產(chǎn)品創(chuàng)新的理解,認為芯片產(chǎn)品創(chuàng)新要打破常規(guī),這恰恰是一些企業(yè)缺乏的,如果能夠有所改變,或許會實現(xiàn)更好的發(fā)展。

分享的具體內(nèi)容如下:

“我覺得半導(dǎo)體產(chǎn)品靠情緒化是解決不了問題,還是最終得靠創(chuàng)新。但是我們看一看,其實講到創(chuàng)新的時候,我們很容易把一些概念堆積起來,比如說我們研發(fā),比如說我們把不同供應(yīng)鏈的各個環(huán)節(jié)分割開來。我們看到我們的老祖宗在1776年亞當斯密對生產(chǎn)力社會發(fā)展屬性做過一個精確的描述,一個國家的產(chǎn)業(yè)和勞動生產(chǎn)力如果極高,那么各種行業(yè)的分工通常也都達到極高的程度。分工,不是人類智慧預(yù)見到它帶來普遍繁榮而主動選擇的結(jié)果。

分工的原因是交換,所以分工的范圍必然受老交換范圍的制約,也就是市場范圍的制約。

我們看到一個全球化,這全球化不是固定的,而是隨著生產(chǎn)力的發(fā)展,隨著社會的變化而不斷變化。我們看到經(jīng)過幾十年的發(fā)展,中國經(jīng)濟成為世界第二大國之后,它所承載原來分工的義務(wù)也在發(fā)生著變化,因此分工的變化必然帶來整個社會,乃至全球的產(chǎn)業(yè)大分工的一種調(diào)整。因為這種調(diào)整,也就勢必會引起不適應(yīng),這個不適應(yīng)帶來的影響是非常巨大的。

我們談到了研發(fā),其實研發(fā)是社會分工的重要組成部分。在我們企業(yè)當中,也經(jīng)常在講研發(fā)。如果在企業(yè)當中講研發(fā),我覺得還比較容易理解。但是我們經(jīng)常會把研發(fā)和我們的創(chuàng)新兩者混合起來,特別是把研究開發(fā)的主要內(nèi)容——創(chuàng)新等同起來,我要講這個不是學(xué)術(shù)上的概念,而是真正意義上我們從老祖宗看這兩者是不一樣的。我們說研發(fā)的主要內(nèi)容,實際上是創(chuàng)造,是發(fā)明,不是創(chuàng)新。我們看到人類歷史上其實有很多的發(fā)明,有很多的創(chuàng)造,從1876年的電話到1972年的微處理器,1990年的互聯(lián)網(wǎng),所有的這些發(fā)明創(chuàng)造都為人類社會帶來巨大的成果。但是我們說當一件事情有了發(fā)明還不能說是創(chuàng)新,創(chuàng)新是一個經(jīng)濟學(xué)的概念。早在一百多年前,經(jīng)濟學(xué)的老祖宗之一,熊彼特就在他的經(jīng)濟發(fā)展理論中講過,他說我們必須把創(chuàng)新和發(fā)明區(qū)分開來,只有發(fā)明得到應(yīng)用,并且在經(jīng)濟上起到作用,才稱之為創(chuàng)新,因此創(chuàng)新不是一個技術(shù)概念,而是一個經(jīng)濟概念。很遺憾,我們現(xiàn)在把這兩者混在一起,所以我們看到很多非經(jīng)濟的實體也大講創(chuàng)新。當然我不反對用“創(chuàng)新”這個詞,但是“創(chuàng)新”這個詞是經(jīng)濟屬性,不賺錢的東西不叫創(chuàng)新,只有賺了錢才叫創(chuàng)新。這個概念我一直在強調(diào),我們?nèi)绻话选皠?chuàng)新”和“經(jīng)濟”聯(lián)合起來,大概我們就不太會創(chuàng)造價值,我們就會比較多地聚焦在發(fā)明創(chuàng)造上,而那個東西有必要,它是創(chuàng)新的前提,但是我們?nèi)绻煌A粼趧?chuàng)造和發(fā)明上,我們是不會有經(jīng)濟上的回報。因此我們覺得對于創(chuàng)新和發(fā)明,我們必須要有清醒的認識。

其實我們在研發(fā)的時候,有一些相應(yīng)的要素,講起來可能都是理論上的東西,其實正確的看法,就是在正確的時間,正確的地點,使用正確的方法,由正確的人做正確的事情。所以“正確”兩個字很重要,而最終我們說要產(chǎn)出正確的結(jié)果。如果我們不能夠在正確的時間,正確的地點,使用正確的方法,用正確的人做正確的事情并產(chǎn)生正確的結(jié)果,有可能我們超前兩步是先烈,超前一步是先驅(qū),所以這個過程不能急,有的時候還要非常冷靜地看待這個社會的發(fā)展。

我們經(jīng)常講“五個W”和“一個H”,“做什么、為什么要做、怎么做、誰來做、什么時間開始做和在哪兒做”,看起來非常簡單,我們把這“五個W”和“一個H”如果真正領(lǐng)會的話,就會發(fā)現(xiàn)非常的不簡單,并不容易做。

當然我們更多講技術(shù)上的創(chuàng)新和發(fā)明,其實在很多時候,還有生產(chǎn)要素的重組。生產(chǎn)要素的重組會帶來非常有意思的結(jié)果,我給大家看一張膠片,這是2011年8月15日,當時Google和摩托羅拉移動公司宣布,Google以每股40美元的現(xiàn)金收購摩托羅拉公司,總額125億美元。這個事件對我來說印象非常深刻,因為當時互聯(lián)網(wǎng)有一個段子,這個段子說“在Google和摩托羅拉的婚禮上,HTC哭得淚流滿面:原來為他生那么孩子沒有用,Google愛的是他自己;三星默默地看著HTC,想起那個叫蘋果的男人,他了解這種愛恨交加的感覺;微軟不敢看諾基亞的眼睛:再給我一點時間,我還沒有準備好……”

如何能夠整合生產(chǎn)要素也是一種創(chuàng)新,這個創(chuàng)新是更為廣泛的,但是它一定離不開經(jīng)濟的概念。

創(chuàng)新永遠不會太晚,我們知道蘋果公司,Iphone是誕生于2007年,當前全球移動通信終端的產(chǎn)量超過10億部,移動通信用戶超過33億,諾基亞公司如日中天,諾基亞市場的市場占有率超過40%。

同樣,2008年9月,Google發(fā)布了第一版安卓操作系統(tǒng),這一年全球移動通信終端的銷量是12.8億部,移動通信用戶接近40億,諾基亞公司如日中天,Symbian操作系統(tǒng)的市場占有率超過52%,但是我們今天看不到Symbian。我覺得還是要看我們是不是真的有這種能力,有這種決心。

創(chuàng)新的要素是什么呢?我覺得還是簡單一點,敢想、堅持、敢為、勇氣。我覺得敢為人先、敢于打破常規(guī)、堅韌不拔、絕不輕言放棄,敢于嘗試,不拘泥于現(xiàn)實;不怕失敗,摔倒再站起來。

我今天看到集成電路有太多的人為因素在影響著我們的現(xiàn)實,我們大量企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人不敢突破現(xiàn)實,我們要追求最好、精益求精、整合資源、勇于否定,你才能真正創(chuàng)新。

當然對于芯片來說我們還要回到技術(shù)本原,我們說技術(shù)不是萬能的,但是沒有自己的核心技術(shù)是萬萬不能的。

下面我舉幾個例子,這都是我個人親身經(jīng)歷的過程,跟大家分享一下,不一定全有用,但是也許對大家有一些啟示。

第一個是IC電話卡芯片,二十多年前,大街小巷都布滿了IC電話卡的電話機,很多人沒有移動手機,拿一張IC卡到街邊找到電話機插進去打一個電話。我們很多建筑工地民工排隊用IC電話卡打電話。我們國家每年進口的IC卡的芯片數(shù)億只,每只幾塊錢人民幣,貴的時候到1美元。我們可以看到,市場夠大吧?我們花幾億美元去進口IC電話卡芯片。信產(chǎn)部后來下了一個任務(wù),國外已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了假卡,我們必須要解決這個問題,怎么解決呢?我們國內(nèi)當時沒有相應(yīng)的工廠。我們要用這樣的東西跟人家拼,人家當時用了一點幾個億,我們能不能拼過人家?而且我們還沒有比較好的工藝技術(shù)。而國際上用的是NMOS,芯片又小,我們不能競爭過人家呢?我們且不要講別的,我們就看看我們的EEprom工藝,我們的可靠性之差,我們知道這個數(shù)據(jù)要保存十年,插取10萬次,這個是很低的,但是我們國家沒有一個工廠可以做到。我們后來跟工廠去談,我們說換一個思路,用CMOS替換NMOS,因為那個要降低功耗,一根電話線不僅要通話,還要供電。我們用反邏輯的方法提高安全性,我們用這樣的方法把芯片做出來了。

后來信產(chǎn)部組織了部級的鑒定,媒體做了廣泛的介紹。當時大唐微電子銷售了3億多只,從開始的幾塊錢最后變成幾毛錢,累計收獲了3億多人民幣,而且獲得國家科技進步獎。這是我們國家半導(dǎo)體產(chǎn)品當中第一個銷量過億的產(chǎn)品,我們徹底解決了我們國家當時對IC電話卡上的對外依賴。

第二個例子,我們知道手機起來了,我們用到了SIM芯片,當時每張卡的進口價格10美元。注意,那時候1美元相當于8塊多人民幣,所以一張SIM卡進來的時候是80多人民幣,我們每年要花幾十億去購買。我們能不能把這個事情解決?我們就自己研究一下,發(fā)現(xiàn)這個東西好像看起來不太復(fù)雜,一個8bit微處理器,ISO7816接口,等等等等,好像很簡單,其實不是這樣。大家知道現(xiàn)在的SIM很小很小,可是當時我們的工藝要想實現(xiàn)8K的ROM,也做不下去。怎么辦?當時我們也沒有這樣的工藝,后來我們找到華為的老總,華為的老總說我只有Flash,當時全世界沒有一個用Flash做SIM,安全性太差,怎么辦?后來我們想一想沒有辦法,還得用其他的方式解決,我們大膽狄用Flash替代EEPROM,用Flash替代ROM,實現(xiàn)讀寫遷移,后來加上軟件控制,后來發(fā)現(xiàn)這樣非常好,能夠通過不同的應(yīng)用,就把成本降下來了,我們按照這樣的方式推出叫閃存的架構(gòu),后來我們進行開放,開放以后國內(nèi)的企業(yè)開始大批量生產(chǎn)。

我還記得很清楚,當時在中國移動買人家81塊錢人民幣的時候,我們第一批產(chǎn)品賣了27塊錢,三分之一的價格。大家可以看到華虹宏力截止到2018年年底,他們一共生產(chǎn)了閃存型智能卡芯片8英寸晶圓156萬片,產(chǎn)值約38億元,全球市占率34%。紫光從芯、華大電子和大唐微電子等三家企業(yè)累計產(chǎn)銷閃存型智能卡芯片167億顆,銷售收入約109億元。我們沒有太好的技術(shù),但是敢于去想,敢于去試,我們把問題解決了。

第三個例子,我們知道工藝進步了,帶來一個副作用,就是東西越來越貴。尤其到了40納米、20納米以后,我們說這個變得非常非常昂貴,昂貴不在于生產(chǎn),而是在于前期的開發(fā)。如果ORE很大的情況下,沒有辦法分攤這些成本的時候,壓力大的不得了。開始我們覺得這個可能會高達上億美元,現(xiàn)在差異不太大,有幾千萬美元,如果賣100萬只,對不起,每只就要攤幾十美元,如果能賣千萬只當然好一點,如果賣一億只,這個就忽略不計。如何讓一個芯片使用范圍越來越寬越好,讓它能夠把研發(fā)成本分攤掉,就成為一個重大的問題。

好了,專業(yè)的ACT就碰到這樣一個問題,怎么辦呢?我們要找到一個新的架構(gòu),這個新的架構(gòu)是什么呢?我們也不知道,就要做一個分析,我們看看畫了兩個軸,分別對軟件和硬件的可編程性做了一個分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)處理器等等這些東西放在第二象限,第一象限我們發(fā)現(xiàn)沒有東西,這個可能就是一個重要的突破點。十年前,我跟施老師,我們一起說能不能找一個方案,在第一象限中做點兒工作?后來我們給這個象限當中給了一個名字,叫可重構(gòu)計算或者叫軟件定義芯片。今天上午羅總也講了怎么能夠通過一個軟件來定義一個芯片,當然我覺得他講到另外一條路上去,跟我講的不是一回事。

這是什么概念呢?其實這個概念也是從非常簡單的基本原理出發(fā)。比如我們有一個軟件,如果我們的軟件對應(yīng)的一個硬件架構(gòu)跟它完全一樣,我說的是拓撲結(jié)構(gòu)完全一樣,這樣的硬件架構(gòu)的效率一定很高。但是很可惜,我們只能把軟件分成一塊一塊的,一塊一塊地搬進去,第二塊搬過去,第三塊根據(jù)任務(wù)再搬過去,第四塊搬過去,第五塊、第六塊搬過去。這個搬的過程中,我們發(fā)現(xiàn)這個硬件要能夠?qū)崟r動態(tài)地改變它的功能。它能很快變換,這個我們稱其為可重構(gòu)計算,可重構(gòu)芯片。后來,美國人給了一個詞叫“軟件定義硬件”,因為什么呢?美國人在前兩年搞了一個“ERI電子振興計劃”,目的是突破美國2025到2030年的電子設(shè)計能力。其中搞了一個叫軟件定義硬件,我一看就覺得很有意思,為什么呢?因為它比我們晚了十年,它的指標是我們的十分之一,其實我們覺得好像也沒有比我們差多少,但是我們這項工作獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎。獲獎只是一部分,最重要的是這個技術(shù)我們轉(zhuǎn)移到工業(yè)界以后,工業(yè)界通過它獲得數(shù)億的產(chǎn)值,所以在這個問題上我們并不比他差多少。

第四個案例,就是大家都知道的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),人們知道人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最重要的計算就是它的計算力要足夠強,功耗足夠的低,我們應(yīng)該怎么去看呢?我們剛才前面講了,我們的可重構(gòu)芯片恰恰具備了好像計算這些人工智能芯片計算所需的那個架構(gòu),因此我們把這個架構(gòu)可重構(gòu)芯片用在了人工智能的設(shè)計上。結(jié)果發(fā)現(xiàn)它有很多非常友好的非常有趣的現(xiàn)象,因此我們開發(fā)出了一系列跟人工智能芯片相關(guān)的,比如大家可以看到中間這個,這是一個人臉識別的芯片,只要花12個毫瓦、6個毫秒,比蘋果手機人臉識別要快得多,可以同時處理大量的人臉識別,而且高于人工識別一個百分點,人能識別出來它就能識別出來。最右邊的是一個語音的芯片,耗電量極低,只有0.2個毫瓦,用一節(jié)電池可以用一年。現(xiàn)在很多企業(yè)在合作,把它用在各種場景。而且它不僅可以識別語音,還可以識別聲紋,一個人說話,訓(xùn)練好了,另外一個人再喊同樣的話,它不認,具有一定的安全屬性。這種技術(shù)的突破,又使得我們在產(chǎn)業(yè)上邁出重要的一步。

去年的1月份,美國有一個著名的科學(xué)評論雜志,叫MIT,大家知道MIT是麻省理工學(xué)院,專門寫一篇文章來介紹這個芯片,說這個芯片是中國人取得的一個所謂皇冠級的產(chǎn)物。我想這個也是非常非常了不起的。

最后我再給大家一個例子,就是硬件安全的問題,我們知道安全問題引起所有人的重視,特別是前幾年斯諾登事件,去年CPU曝出來熔斷等問題,因此安全性被提到很高的位置,但是問題是怎么能夠識別一個芯片是安全的還是不安全的?大家說我找原代碼,我拿過來仔細看仔細讀。我說這個做不到,現(xiàn)在的一顆芯片,像CPU這樣的大概都有上百億顆晶體管,要造一個硬件木馬只要幾十顆,我們從上百億顆找?guī)资w,怎么找?而且是黑盒子,怎么找?找得到嗎?找不到。所以我總覺得現(xiàn)在我們在講安全的時候,要不然就聚焦到密碼,要不然就變成了去尋找所有的木馬漏洞,我認為方法都錯了,我們是不是想想其他的方式呢?我和我的同事們仔細想了想我們不應(yīng)該走那條路,走那條路肯定走錯了。我們就用前面講的可重構(gòu)芯片做了一個看門狗,看著這個CPU,我們把CPU跟它公開的指令集說明,你的任何行為只要不在你官方的指令集說明當中出現(xiàn),我就認為你是非法的。

剛開始的時候,很多人覺得這個東西能查出來一些問題嗎?我們研發(fā)公司也有一點將信將疑,但是他跟我說,他說魏教授你這個方法對我們有威懾力,讓我害怕。我說不僅有威懾力,我還能查出你的問題。我們知道去年年初曝出的熔斷和幽靈,常規(guī)的方法是查不出來的,但是在我們這個方法下原形畢露,全部被查出來了。后來很多國家要害部門的領(lǐng)導(dǎo)到我們那兒去看,說你這個方法確實了不起,解決了很多我們現(xiàn)在傳統(tǒng)信息安全部門想不到的。這個芯片現(xiàn)在跟上海瀾起合作,我們這個芯片獲得兩個省部級科技一等獎,包括高安全的芯片接口,我們形成了一個完整的解決方案,目前這個解決方案已經(jīng)成為聯(lián)想、長城、新華三等整機的解決方案。

特別是去年我們的做了技術(shù)的發(fā)布,當時是國內(nèi)40名專家以無計名方式投票選出來的15項全球科技領(lǐng)先項目,這五個我覺得你要說難都很難,但是我們敢去想,敢去創(chuàng)新,就可以找到解決問題的方法。

為什么我們敢想?我覺得我還是受到了史蒂夫·喬布斯的影響很大,美國擁有過很多可以用“偉大”來形容的CEO,但是無論是唐納德·川普,還是馬克·扎克伯格,都這樣明顯而深刻地改變過一個時代的市民生活方式。喬布斯是一個把藝術(shù)和科技優(yōu)美嫁接的“創(chuàng)意奇才”。

《周末畫報》有這樣一句話:成功學(xué)讀本中的慣常標題“無可復(fù)制的”,而真正無可復(fù)制的,永遠是個人特立獨行的魅力和光輝。這個從不隨大流,卻總是可以把“偏類”扭轉(zhuǎn)為“主流”的CEO其實從未提過“以用戶為本”的概念,只是基于技術(shù)與應(yīng)用的規(guī)律和常識,開發(fā)并滿足了部分用戶需求,他甚至一直認為用戶根本不清楚自己需要什么,所以他干脆直接定義它,而不是進行市場調(diào)研。

這是我用一個廣告,這個廣告能夠幫助我們理解創(chuàng)新的概念。

集成電路需要創(chuàng)新,創(chuàng)新的路就在我們腳下,所以我覺得在今天這個歷史階段,我們碰到很多困難,但是這不影響我們創(chuàng)新,更需要我們進行創(chuàng)新?!?/p>

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