中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)的“獨(dú)立團(tuán)”

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2022-03-17 07:11:46 16

提起半導(dǎo)體人才，有兩個(gè)學(xué)校特別突出：一個(gè)是清華大學(xué)，一個(gè)是加州大學(xué)伯克利分校。這一土一洋的兩所學(xué)校，為中國(guó)芯片行業(yè)輸送了大批*的工程師、企業(yè)家和投資家，并通過(guò)傳幫接代的校友關(guān)系，孵化出一批又一批的芯片企業(yè)。

這種校友關(guān)系在清華學(xué)子朱一明的創(chuàng)業(yè)過(guò)程中體現(xiàn)的淋漓盡致：

2004年，89級(jí)物理系的朱一明和85級(jí)半導(dǎo)體專業(yè)的舒清明創(chuàng)業(yè)搞芯片，找到了85級(jí)自動(dòng)化系的李軍，李軍幫他們弄了一筆風(fēng)投，并介紹給83級(jí)經(jīng)濟(jì)系的薛軍，薛軍聯(lián)系到80級(jí)工物系的羅茁，羅茁掌管的基金投了200*民幣，又拉來(lái)81級(jí)電子系的鄧峰，終于湊了92萬(wàn)美金開(kāi)始啟動(dòng)。

12年后，這家叫做兆易創(chuàng)新的公司上市，如今市值已近千億。而在兆易創(chuàng)新之前，77級(jí)半導(dǎo)體專業(yè)陳大同等人，也早已創(chuàng)辦了芯片設(shè)計(jì)公司展訊，曾經(jīng)是聯(lián)發(fā)科的勁敵。

可以說(shuō)，清華是中國(guó)半導(dǎo)體圈的主力軍，而主力軍中的*部隊(duì)則當(dāng)屬“清華半導(dǎo)體專業(yè)”，也就是如今的清華微電子學(xué)研究所，它就像《亮劍》里的“獨(dú)立團(tuán)”一樣，很能打。

微電子所成立成立于1980年，其前身可以追溯到清華大學(xué)1956年設(shè)立的半導(dǎo)體專業(yè)。今年十二月，正值微電子所四十周年之際，我們團(tuán)隊(duì)從上海到北京，在微電子所進(jìn)行了深度交流學(xué)習(xí)，聽(tīng)老教授們講授求學(xué)做人、一代代清華微電子人講述在半導(dǎo)體領(lǐng)域的故事。

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四十年歲月，微電子所萌芽、成長(zhǎng)、到如今桃李滿堂，譜寫(xiě)了中國(guó)半導(dǎo)體領(lǐng)域一段雄壯的樂(lè)章。

萌芽：人才基礎(chǔ)

清華微電子最初的種子，是“八員大將”加上一位院士。

1956年暑期，五所名校在北京大學(xué)聯(lián)合開(kāi)設(shè)了我國(guó)*個(gè)半導(dǎo)體專門(mén)化，清華派出了曹培棟、張建人等八名青年教師旁聽(tīng)學(xué)習(xí)。隨后，清華又聘請(qǐng)到了美國(guó)普渡大學(xué)歸來(lái)的王守武院士，兼任清華半導(dǎo)體教研組主任，于是，清華的芯片班子，就這么“中西”結(jié)合的在無(wú)線電系下面搭建了起來(lái)。

這個(gè)全系最小的教研組辦公地點(diǎn)在立齋三樓，是由幾間由學(xué)生宿舍臨時(shí)騰出的空房。雖然設(shè)施簡(jiǎn)陋，但研究領(lǐng)域卻可謂是“*開(kāi)花”：有搞鍺器件，有搞半導(dǎo)體收音機(jī)，有搞整流器，有搞光電器件，也有搞硅材料。1959年蘇聯(lián)專家契爾金前來(lái)指導(dǎo)后，小組又增加了對(duì)碳化硅非線性電阻的研究。

領(lǐng)域擴(kuò)張的同時(shí)，清華在擴(kuò)充隊(duì)伍方面也也熱火朝天、甚至用了一些“巧辦法”。比如曾擔(dān)任微電子所長(zhǎng)的李志堅(jiān)，就是“稀里糊涂上了清華這條船”。

1958年，李志堅(jiān)從列林格勒大學(xué)畢業(yè)回國(guó)，剛到北京火車站，就碰到了清華無(wú)線電系書(shū)記李傳信親自在車站迎候，并迅速委派到無(wú)線電系上任。在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代，李志堅(jiān)以為這是組織的決定，便也欣然前往。

但工作了一段時(shí)間后，李志堅(jiān)卻出乎意料地接到教育部的通知，告訴他有三個(gè)地方可以選擇：清華、浙大、西交大。事后李志堅(jiān)曾回憶說(shuō)，自己當(dāng)時(shí)也很吃驚，而且對(duì)回浙江老家和浙大母校頗有些心動(dòng)，但考慮到考慮到人已到清華，“情面難卻”，也就留了下來(lái)。

而事實(shí)上，清華爭(zhēng)取李志堅(jiān)，是做足了功課。清華教授張禮就曾寫(xiě)信對(duì)其勸說(shuō)；1957年的時(shí)候，清華南德恒、馮慶延和王天爵等三位學(xué)者，還以“無(wú)線電電子學(xué)系半導(dǎo)體專業(yè)籌備組”的名義，寫(xiě)信邀請(qǐng)李志堅(jiān)。

清華對(duì)人才的重視可見(jiàn)一斑。而李志堅(jiān)也成為了王守武院士之后教研組工作的實(shí)際主持人，為清華微電子所夯實(shí)了基礎(chǔ)。

1958年，清華教研組攻克了批量生產(chǎn)多晶硅工藝，同年，*塊集成電路誕生，清華也隨之提出要主攻硅集成電路。7年以后，摩爾·戈登提出摩爾定律，芯片發(fā)展進(jìn)入了快車道。但正準(zhǔn)備迎接黃金年代的半導(dǎo)體專業(yè)卻等來(lái)了命運(yùn)的*次坎坷：文革開(kāi)啟，專業(yè)被一分為二，大部遷往綿陽(yáng)，小部分留守北京進(jìn)車間。

四川綿陽(yáng)的艱苦歲月，可以說(shuō)既是奇跡，也是遺憾。清華人重新搭建實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)展教學(xué)，還與成都本地的970廠進(jìn)行了產(chǎn)學(xué)合作，北京的半導(dǎo)體車間也開(kāi)發(fā)出不少產(chǎn)品，但同期，*已經(jīng)進(jìn)入了超大規(guī)模集成電路的時(shí)代，英特爾陸續(xù)推出*款商用存儲(chǔ)芯片、*款微處理器、外面的*，已經(jīng)天翻地覆。

“文革”結(jié)束后，綿陽(yáng)分校在鄧小平同志的親自關(guān)懷下，全部撤回北京，而半導(dǎo)體專業(yè)，為了追趕國(guó)際水平，也迎來(lái)的新的階段：從無(wú)線電系獨(dú)立，正式成為一個(gè)所。

1980年9月成立的清華微電子所，人員僅有74名教師和61名學(xué)生，經(jīng)費(fèi)也依舊不足，連蓋教學(xué)樓資金都需要邊建設(shè)、邊籌資。但在之后的四十年，微電子所陸續(xù)實(shí)現(xiàn)突破，成為中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)公認(rèn)的黃埔軍校。

成長(zhǎng)：突破之旅

微電子所的成長(zhǎng)，如同每一個(gè)少年一樣，在遭遇困難和實(shí)現(xiàn)突破中演繹。

這些年輕學(xué)者面臨的*個(gè)十字路口，便是：硅，還是鍺。

雖然硅的物理屬性比鍺更優(yōu)，更適合半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，但在50年代后期，鍺的材料和器件都已量產(chǎn)化，相當(dāng)成熟；而硅技術(shù)卻方興未艾，還處于發(fā)展初期。因此，做鍺研究可參考、學(xué)習(xí)的東西多，比較“保險(xiǎn)”；而做硅研究，則可參考的資料少，難度要大得多。

由于資源有限，所以大家關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，確實(shí)也爭(zhēng)吵了一段時(shí)間。但最后形成了一致意見(jiàn)，整流器之類的也不要停，但也要敢于做前瞻，必須有人研究“硅”。教研組甚至帶領(lǐng)1960屆的學(xué)生們，全部投入實(shí)驗(yàn)室參加技術(shù)攻關(guān)。

師生同心、其利斷金。60年代中前期，微電子所就已經(jīng)掌握了硅平面技術(shù)以及硅集成電路的研制，與美國(guó)啟動(dòng)的時(shí)間相差不足十年。

隨后微電子所歷經(jīng)分散再重聚，而剛匯合后，微電子所便面臨了第二個(gè)選擇：雙極還是CMOS。

當(dāng)時(shí)四川綿陽(yáng)的同事負(fù)責(zé)雙極電路，而北京則負(fù)責(zé)MOS集成電路。雙方再次面臨同等資源下的選擇。雙方?jīng)]有考慮各自的已有投入，而是以技術(shù)趨勢(shì)、*利益為重，最終再次形成共識(shí)，要做COMS，并從工藝、器件物理、電路設(shè)計(jì)和CAD技術(shù)等幾個(gè)子方向進(jìn)行攻關(guān)。

很快，微電子所在原教研實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)上，建立了*條半導(dǎo)體超凈工藝線，并于1989年建成了我國(guó)*條1微米級(jí)硅CMOS工藝引導(dǎo)線。全新的設(shè)備運(yùn)來(lái)，微電子所成了全國(guó)半導(dǎo)體院校艷羨的對(duì)象。但光鮮背后，都是默默的付出。

當(dāng)年，由于超凈設(shè)備無(wú)法關(guān)停，所里骨干教師便輪流加班，像熬鷹一樣維護(hù)產(chǎn)線24小時(shí)不間斷運(yùn)轉(zhuǎn)。而環(huán)境監(jiān)測(cè)和凈化設(shè)備不足，老師和學(xué)生甚至只能把“一塊毛巾折成8個(gè)面”，擦桌子、擦地，來(lái)保持產(chǎn)線潔凈水平。而更驚奇的故事，則是“如何克服管制”。

在“巴統(tǒng)”等管制下，清華引進(jìn)的設(shè)備，功能并不齊全。刻蝕設(shè)備沒(méi)有終點(diǎn)檢測(cè)模塊，這就意味著機(jī)器不知道在什么位置暫停，導(dǎo)致刻蝕出錯(cuò)、晶圓報(bào)廢。既然機(jī)器不好用，微電子所的研究人員打算，靠人。

大家通過(guò)“實(shí)時(shí)人工觀察”的方式，通過(guò)顏色變化來(lái)判斷是不是到終點(diǎn)了，再不斷積累經(jīng)驗(yàn)提升工藝控制能力。這些故事聽(tīng)起來(lái)有趣，但又辛酸，時(shí)刻提醒著我們，自主自立并不是一句話，而是一個(gè)困難但正確的決定。

清華微電子所克服的另一個(gè)挑戰(zhàn)，便是光刻機(jī)的引進(jìn)。這是清華國(guó)際視野的體現(xiàn)，也離不開(kāi)楊之廉老師的努力。他在訪問(wèn)荷蘭時(shí)，促成了荷蘭代爾夫特大學(xué)微電子所和清華微電子所的“聯(lián)姻”，兩個(gè)研究所開(kāi)始了學(xué)者交流、聯(lián)合培養(yǎng)等合作，這些要素都促進(jìn)ASML公司向清華捐贈(zèng)了光刻機(jī)。

雖然有了設(shè)備，但EDA軟件還是一道坎。很多微電子所當(dāng)年的畢業(yè)生，經(jīng)常會(huì)跑到一機(jī)部自動(dòng)化所，在一臺(tái)從日本進(jìn)口制版系統(tǒng)的小型機(jī)上作電路仿真研究，使用的正是清華計(jì)算機(jī)系編寫(xiě)的SPICE程序。軟件雖然簡(jiǎn)陋，但也在一定程度上奠定了后來(lái)我國(guó)芯片設(shè)計(jì)EDA軟件發(fā)展的基礎(chǔ)。

正是依靠著自主的精神、國(guó)際合作的視野，1990年，微電子在國(guó)內(nèi)首先成功研制出集成了106萬(wàn)晶體管的漢字存儲(chǔ)器芯片。這標(biāo)志著我國(guó)進(jìn)入了超大規(guī)模集成電路(VLSI)的水平，打破了“巴統(tǒng)”的封鎖。時(shí)任清華黨委書(shū)記李傳信也由衷感慨：“那么少人、花那么少錢(qián)（1500萬(wàn)），干那么多事、出那么高水平成果！”

而體現(xiàn)中國(guó)自主能力的時(shí)機(jī)，則是1993年啟動(dòng)的“金卡工程”。當(dāng)時(shí)中國(guó)打算將第二代證件采用非接觸式IC卡技術(shù)，但這項(xiàng)技術(shù)專利基本都在海外公司手里，尤其荷蘭飛利浦公司，掌握了90%以上的份額。

消息發(fā)布后，海外公司紛紛開(kāi)展“公關(guān)”希望拿到項(xiàng)目。但由于法定證件涉及許多敏感信息、事關(guān)*安全。所以，有關(guān)部門(mén)非常堅(jiān)決地提出，一定要“國(guó)產(chǎn)自主”。而這個(gè)重?fù)?dān)，自然也由清華微電子所等機(jī)構(gòu)、公司擔(dān)了起來(lái)。

微電子所的學(xué)者們，帶領(lǐng)研究生從簡(jiǎn)到繁先后研制成功了單工、雙工無(wú)線通信的RFID技術(shù)與樣品。并連續(xù)攻克了高于海外技術(shù)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要素。最終，在2000年3月，微電子所基于EEPROM，成功研制出了二代證IC卡芯片樣片，突破了專利封鎖，也保護(hù)了*數(shù)據(jù)安全。

從最初的技術(shù)封鎖，到自主突破，清華微電子所一路“過(guò)關(guān)斬將”，而其從學(xué)術(shù)到商業(yè)的“芯”旅程也拉開(kāi)了序幕，一批批微電子所的學(xué)者，開(kāi)始轉(zhuǎn)身登上商業(yè)的舞臺(tái)。

綻放：商業(yè)傳承

從成立至今，清華微電子和兄弟院系已經(jīng)為中國(guó)的芯片產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)了三批企業(yè)家。

*批是“海外發(fā)光派”，代表有早期赴美留學(xué)的77級(jí)陳大同和81級(jí)鄧鋒。

兩人90年代活躍在硅谷的華人圈子，分別創(chuàng)立了豪威科技和網(wǎng)屏公司。頗為有趣的是，兩人都是微電子的老輔導(dǎo)員。而清華內(nèi)部歷史悠久的“傳幫帶”模式，也被兩位輔導(dǎo)員從北京帶到了硅谷，眾多直系師弟被他們直接招到了美國(guó)，由此構(gòu)成了兩家公司的技術(shù)中堅(jiān)力量。

無(wú)論是豪威還是網(wǎng)屏，都是典型的挑戰(zhàn)全球巨頭的創(chuàng)業(yè)公司。陳大同所創(chuàng)建的豪威，用CMOS技術(shù)打敗了日本傳統(tǒng)的CCD傳感器。鄧鋒所創(chuàng)建的網(wǎng)屏，開(kāi)創(chuàng)了用芯片硬件去做網(wǎng)絡(luò)安全的模式，向思科發(fā)起了沖擊。

豪威和網(wǎng)屏在短短數(shù)年間的上市，也證明了清華微電子這個(gè)集體，有能力做出顛覆式創(chuàng)新的產(chǎn)品，并對(duì)全球芯片的制高點(diǎn)發(fā)起沖擊。

第二批是“回國(guó)發(fā)力派”，是清華最早一批回國(guó)的創(chuàng)業(yè)者，代表有79級(jí)武平、85級(jí)馮晨暉、85級(jí)舒清明等人。

清華微電子的回國(guó)創(chuàng)業(yè)潮，始于2000年*發(fā)布的集成電路新政。從90年代開(kāi)始，清華校友在硅谷形成了一個(gè)緊密圈子，這個(gè)圈子經(jīng)常討論潛在的創(chuàng)業(yè)機(jī)會(huì)，并且信任感很強(qiáng)。隨著時(shí)間的推移，眾多微電子專業(yè)出身的清華校友意識(shí)到了中國(guó)芯片創(chuàng)業(yè)的機(jī)會(huì)。

這一代回國(guó)創(chuàng)業(yè)的清華微電子校友有兩個(gè)特點(diǎn)。

*個(gè)特點(diǎn)是老少配、跨行配。和不同專業(yè)、年齡的校友搭伙創(chuàng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)、資源互補(bǔ)。

武平和陳大同搭伙創(chuàng)建了展訊，從做2G芯片起步；舒清明和89級(jí)物理系師弟朱一明搭伙創(chuàng)建了兆易創(chuàng)新，從存儲(chǔ)器IP發(fā)家，轉(zhuǎn)向NorFlash存儲(chǔ)器制造；馮晨暉和90級(jí)計(jì)算機(jī)系師弟許志翰，搭伙創(chuàng)建了卓勝微，從地面電視芯片起步，隨后轉(zhuǎn)向手機(jī)射頻芯片，并成為行業(yè)龍頭。

第二個(gè)特點(diǎn)，則是他們都崛起于手機(jī)電子元器件的細(xì)分市場(chǎng)，這體現(xiàn)了清華微電子的創(chuàng)業(yè)風(fēng)格：選大賽道，做務(wù)實(shí)事。

展訊成立之初，避開(kāi)了最難的3G芯片，先做好2G，有了業(yè)務(wù)基礎(chǔ)、市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)之后，再向3G突破；兆易創(chuàng)新，一方面避開(kāi)了閉門(mén)造車、白手起家，而是通過(guò)收購(gòu)的方式，完成了存儲(chǔ)器IP的積累；與此同時(shí)，也從Flash出發(fā)，繼而再向NAND、DRAM等存儲(chǔ)器進(jìn)軍。而卓勝微則避開(kāi)了難度大的PA，先做好開(kāi)關(guān)和低噪聲放大器。

而隨后的事實(shí)也證明，在半導(dǎo)體領(lǐng)域，在美國(guó)技術(shù)壓制下，創(chuàng)業(yè)，也許就是需要農(nóng)村包圍城市，先在中低端有根據(jù)地，有收入、有業(yè)務(wù)基礎(chǔ)，再對(duì)高端產(chǎn)品市場(chǎng)發(fā)起沖擊。

第三批則是“本土崛起派”，代表人物有85級(jí)的趙偉國(guó)和虞仁榮等人。

清華的海歸派把企業(yè)做大做強(qiáng)，為中國(guó)芯片事業(yè)留下了寶貴的火種。而本土的清華校友則展現(xiàn)出了靈敏的嗅覺(jué)，他們“縱橫捭闔”，提前開(kāi)啟了中國(guó)芯片公司的并購(gòu)時(shí)代。

趙偉國(guó)在紫光主持了展訊、銳迪科等大型的并購(gòu)案，虞仁榮則把海外的豪威科技收歸韋爾股份麾下。盡管當(dāng)時(shí)還沒(méi)有中美摩擦，但他們也已經(jīng)在快馬加鞭，在2018年前迅速完成了諸多復(fù)雜的收并購(gòu)動(dòng)作，為中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)的整合，贏得了寶貴的時(shí)間窗口。

三代企業(yè)家各有使命、砥礪前行：*代赴美留學(xué)硅谷創(chuàng)業(yè)，以顛覆式創(chuàng)新完成對(duì)巨頭的革命；第二代回國(guó)試煉本土創(chuàng)業(yè)，在地獄級(jí)別的中國(guó)市場(chǎng)，找到了最適合中國(guó)國(guó)情的芯片產(chǎn)業(yè)鏈爬升道路；第三代長(zhǎng)于收購(gòu)，在相當(dāng)程度上給產(chǎn)業(yè)打了補(bǔ)丁，用資本加速芯片產(chǎn)業(yè)的初步整合。

而如果再往前追溯的話，半導(dǎo)體圈的老廠長(zhǎng)也是微電子所人。57級(jí)的朱貽偉曾任中國(guó)70年代最大的半導(dǎo)體工廠東光電工廠的副廠長(zhǎng)，在北京市集成電路產(chǎn)業(yè)改革中發(fā)揮了重要作用，其退休后仍然發(fā)揮余熱，積極引薦我國(guó)臺(tái)灣企業(yè)家參與華晶改革。

除了走出校園的企業(yè)家之外，其實(shí)微電子所的歷任所長(zhǎng)，也都是學(xué)術(shù)或商界的楷模。比如，原所長(zhǎng)魏少軍，在世紀(jì)之交率隊(duì)研發(fā)出了SIM卡芯片，一舉打破了外國(guó)芯片公司對(duì)我國(guó)的壟斷，其本人也曾擔(dān)任大唐電信科技股份有限公司總裁。

現(xiàn)任所長(zhǎng)吳華強(qiáng)，是材料學(xué)與管理學(xué)雙學(xué)位，曾在美國(guó)AMD和Spansion公司擔(dān)任*研究員。2020年，吳華強(qiáng)在《Nature》雜志上發(fā)表論文，在國(guó)際上*實(shí)現(xiàn)基于憶阻器的多陣列存算一體系統(tǒng)。

40年來(lái)，微電子所累計(jì)培養(yǎng)本科生2000余人，碩士生1500余人，博士生300余人。微電子所在學(xué)術(shù)、管理、商業(yè)等領(lǐng)域，踐行著“幫傳帶”的傳統(tǒng)，不斷夯實(shí)中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)的根基。

尾聲

在交流結(jié)束之際，我們特別參觀了一下教學(xué)樓里的“微納加工平臺(tái)”。這里有一整套芯片生產(chǎn)流程，光刻機(jī)、離子注入機(jī)等等設(shè)備一應(yīng)俱全，總價(jià)值近3億多。而這個(gè)實(shí)驗(yàn)室，完*向本科生開(kāi)放，可以在里面進(jìn)行研究、實(shí)操。讓產(chǎn)業(yè)進(jìn)入校園、用實(shí)戰(zhàn)補(bǔ)充理論。

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而這對(duì)于中國(guó)半導(dǎo)體而言十分寶貴。當(dāng)我們談?wù)撝忻腊雽?dǎo)體差距時(shí)，總會(huì)落在時(shí)間和人才兩個(gè)方面。需要時(shí)間積累技術(shù)，更需要時(shí)間去耐心培養(yǎng)人才，正所謂，十年育樹(shù)百年育人。

這也是微電子所每一位教授在思考的問(wèn)題。微電子所在過(guò)去四十年，做了很多；但也仍需要做的更多。相信靠著一批批人才的成長(zhǎng)、嚴(yán)謹(jǐn)求學(xué)精神的傳承，我國(guó)半導(dǎo)體自主事業(yè)一定會(huì)走上更快的步伐。卡脖子，也不再會(huì)成為我們的痛處。

而我們需要感謝的不僅僅是微電子所，還有全國(guó)各地在為中國(guó)技術(shù)突破，所默默付出的每一位學(xué)者、研究員、工程師、企業(yè)家、甚至是在校學(xué)生。希望他們的付出，獲得配得的回報(bào)。因?yàn)椋覀兊淖灾髦罚廊贿€很長(zhǎng)。

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