暑期产业实践 | 集智慧之“芯”,筑辉煌之路——高性能集成电路行业探索

发布时间2019-08-09文章来源 暑期产业实践高性能集成电路小组作者责任编辑

集成电路,对一般人来说也许会有陌生感,其实它们已无孔不入地渗透到我们的生活之中:电脑、电视机、手机、网站、取款机等等……除此之外,在航空航天、医疗卫生、交通运输、武器装备等许多领域,几乎都离不开集成电路的应用。在当今社会中,集成电路已成为各行各业实现信息化、智能化的基础。无论在军事还是民用上,它都发挥着不可替代的作用。

鉴于集成电路产业的产业链极长,环环相扣,对资金要求很高,动辄投入几十亿甚至上百亿,而且跨国性、全球化的程度很高。目前,我国集成电路产业主要分布在京津冀带、长江中游城市群、粤港澳大湾区。但真正能够全方位精通这一产业的人才,即便在全球范围内,都是凤毛麟角。在国内,企业若能在某一方向达到顶尖水平,即可被视作为中国的半导体事业做出贡献。

在这个暑假,上科大暑期产业实践的同学们就有幸参观了8家高性能集成电路产业的公司,亲身体验实践操作与“课本知识”的不同,缩短了在校大学生与企业之间的距离。

AMD一日调研

722日,上海科技大学31名本科生在娄鑫助理教授以及张令、饶朝林两名研究生助教的带领下,来到AMD公司上海研发中心考察。美国AMD半导体公司成立于1969年,专门为计算机、通信和消费电子行业设计和制造各种创新的微处理器(CPUGPUAPU、主板芯片组、电视卡芯片等),以及提供闪存和低功率处理器解决方案。AMD在半导体行业中也称得上是“大哥”了。

AMD院士(Fellow)杨建博士为大家介绍了GPU在游戏领域中的应用。GPU虽然单线计算能力比CPU弱,但是善于处理多路不相互依赖的任务在同一时间下进行的运算,尤其在渲染方面有非常重要的作用。随后首席技术专家(PMTS)彭莉女士向同学们介绍了AMDAI方面的发展与研究成果。AI作为当今IT行业的热门IP,应用范围非常广泛。如,数据中心、人脸识别、自动驾驶等。AMD针对AI已有诸多成熟的产品与项目,例如AMD Radeon Instinct M160Radeon Instinct MI50 Accelerator等计算卡,并且将软件与硬件配套结合,以求给用户更好的体验。

50年来AMD经历了风风雨雨,却始终在半导体行业中屹立不倒。有野心,更要有与之相配的实力——这就是AMD给大家上的生动一课。

荣光四溢,“芯”潮澎湃

荣湃的基础业务是模拟集成电路设计,目前主要产品是数字隔离器,计划中未来还可能推出隔离收发器、隔离驱动器、隔离电压源等。

据荣湃半导体(上海)有限公司创始人、曾任高通美国公司首席设计师的董志伟博士介绍,荣湃是全球第五家、国内第一家制作高性能数字隔离器的公司,拥有自主知识产权的iDivider智能分压技术,能以更小的功耗以及更少的干扰为数字隔离器带来更高的传输速度。之所以研发这一独特技术的原因,一方面是荣湃摆脱了传统的RF调制解调方案,探索出一套自己独有的技术路径,另一方面则基于荣湃在模拟集成电路设计的核心定位,通过资源集中和不断钻研实现新的突破。

参观过程中,刚入职的上科大2019届电子信息工程专业学士戴煜韡学长向大家介绍了芯片的测试流程,让同学们对芯片是如何走出实验室步入市场的过程有了生动形象的了解。

荣湃公司理念是:问题、知识、思路、方案。即,处理问题须先对问题进行分析,接着找出问题的关键与核心,进而利用自身知识、归纳总结、寻求思路,最终得到解决方案。荣湃公司正是凭借这一份执着和坚守,得以制作出全球最小、最快的数字隔离器,在该领域中处于世界领先地位。

万兆一“芯”

729日,产业实践小组成员来到了兆芯进行参观调研。兆芯成立于2013年,总部位于上海张江,在北京、西安等地设有研发中心和分支机构。

首先,同学们参观了GPU研发区。通过观看demo演示,同学们了解了兆芯GPU的几大功能:视频解码与编码、3D渲染、通用计算等。兆芯研发的所有GPU都会在GPU测试实验室进行功能性认证、压力测试、兼容性测试等技术性能验证。此外,兆芯还拥有一处验证仿真平台,其中的超算24小时不间断地运行模拟硬件门电路,保证珍贵资源被充分利用。

之后,同学们来到CPU研发区,其内外两大区域分别对应CPU的内核与外设接口,内部展示用直观的方式展示了其几代产品的版图以及产品的更新迭代、研发进步的过程。与会议室联通的展厅里还陈列有兆芯的芯片产品与整机产品,其芯片适应多种操作系统和国密算法,具备优秀的兼容性,而后者已被多家公司与地区政府批量采购用以商务办公。

在参观结束后的交流会上,兆芯各部门研发人员及代表向同学们做了全面的展示和深入的探讨。兆芯深谙自己的使命,正如习近平总书记在“419讲话”中所言,芯片是中国的命门,而兆芯作为国内唯一一家掌握3大核心技术的公司,在中国信息产业的发展过程中必会成为一股不可忽视的力量。

智能之芯,无限活力——参观寒武纪

正如公司官网中那句率直的自我介绍寒武纪是全球智能芯片领域的先行者,在当前人工智能的时代浪潮中,目前市场估值25亿美元的寒武纪无疑是勇立潮头的弄潮儿。它以“让机器更好地理解和服务人类”为使命,聚焦端云一体,依托中科院计算所,推出了各类智能云服务器、智能终端以及智能机器人的核心处理器芯片等主要产品。

在介绍寒武纪的创业历程时,分布式部门项目负责人曾洪博先生的自豪之情溢于言表。据他介绍,公司创始人陈天石、陈云霁从2008年就开始对人工智能和处理器架构进行理论研究,发表了许多篇堪称该领域奠基之作的论文。2014年,寒武纪创始团队成员与Inria的国际学术合作者公开提出国际首个深度学习处理器学术架构DianNao,该学术论文获处理器架构领域顶级国际学术会议ASPLOS的最佳论文奖,这是亚洲学术研究成果首次获得处理器架构领域顶尖会议最佳论文。此外,与Inria合作提出的多核深度学习处理器学术架构DaDianNao,也获得了顶会MICRO的最佳论文奖。

2017年,寒武纪科技完成A轮融资,投资者中包括国投创业、阿里巴巴、联想创投、国科投资等多家大型投资管理公司,成为全球智能芯片领域首个独角兽初创公司;同年,集成寒武纪1A处理器的世界首款人工智能手机芯片华为麒麟970正式发布并在华为Mate 10手机中投入大规模商用。2018年,寒武纪B轮估值25亿美元,融资数亿美元;5月发布首款云端智能芯片MLU100及相应的板卡产品,成为同时拥有终端和云端智能处理器产品的商业公司。

曾洪博还表示,近几年来公司的飞速发展,离不开专业人才队伍的快速增长。而寒武纪在人才市场上的强大的竞争力,正是源于公司对人才引进与培养的高度重视。公司创立了成长伙伴机制,每个新员工入职,都会有一位老员工手把手带领,帮助其熟悉公司各部门职能、熟练使用公司的技术平台等。此外,寒武纪还采用技术管理“双通道”模式,为员工的生涯发展提供更多可能。在实践活动结束时,曾洪博先生与HR负责人苏健东对同学们的到来表示非常欢迎,并期望未来有更多的上科大学子来企业实习或工作。

革故鼎新,中华之力——参观华力

  华力公司是华虹集团的子公司。作为国家“909”工程的载体,华虹集团目前已发展成为一家以集成电路制造为主业的高科技产业集团。上海华力成立于2010年,拥有中国大陆第一条全自动12英寸集成电路芯片制造生产线。华力公司十分重视对知识产权的保护,目前已经申请专利4500多项。

上科大暑期产业实践小组首先参观了公司展厅,之后乘车来到晶圆厂,换好防静电服和防静电拖鞋后,步入了晶圆厂的参观通道。据讲解员介绍,集成电路制造对环境的要求极为严苛,晶圆厂内空气的洁净度为普通室内的1000万倍。芯片制造是一项极为精密的工程,在指甲盖大小的芯片上须刻出几十亿颗晶体管,并能确保它们正常运行。这相当于几十亿架飞机间隔2毫米,离地飞行1.5毫米而不出差错。芯片制造的核心环节是芯片光刻。而目前能够制造光刻机的只有荷兰ASML公司,其一台光刻机的售价高达1亿美元。国产光刻机的研发依然任重而道远。

随后,同学们来到会议室与华力公司代表互动交流。上海华力微电子有限公司党委副书记周利民谈到,发展国有半导体产业,既是响应市场的需求,也是确保国家的安全。2017年我国集成电路进口额达到2600亿美元,进口额是第二名原油和第三名钢铁的总和。集成电路产业的产业链之长、环节之复杂,以至于目前世界上还没有哪个国家能掌控整条产业链。在中美贸易摩擦的现实背景下,实现集成电路产业独立自主的重要性愈发凸显。中国要发展集成电路产业,就是要让资本、技术、人才等生产要素充分涌流。作为集成电路“国家队”,华力定当革故鼎新,彰显中华之力。

结语

通过对8家集成电路公司的拜访调研,上科大的同学们对于集成电路行业的产业现状和发展前景有了更为鲜活的认识。通过与相关企业负责人的访谈交流,大家深切地意识到了我国芯片行业与其他发达国家依然存在着较大差距。正是这次产业实践活动,让同学们深切感受到了半导体行业的从业人员对于国产芯片技术发展的热切渴望以及对于未来中国科技硬实力发展的高度责任感。在他们身上,大家看到了芯片行业对于青年人的新要求和新寄望。产业实践的时间虽短,但上科大学子将以此作为继续努力学习、钻研科技的动力和信心,不负实现学校对大家提出的立志、成才、报国、裕民的殷切希望!


AMD公司交流会传阅AMD显卡

 

参观紫光展锐


荣湃调研合影

 

寒武纪公司交流座谈

参观华力展厅



课题名称:高性能集成电路
撰稿:王奕宁 顾  钰 姜昱同
摄影:姜昱同 袁哲晨
指导老师:娄  鑫 洪苏婷
研究生助教:饶朝林 张 令
成员名单:
组1:

罗剑文 高煦庭 王鲁玉 陈 昊 郭泓成 刘昱恒
郑溪桐 屈昊岚 陈灏云 奚梓钧 卢宪正
黄  淳 姜昱同 顾钰 代定义 王奕宁
组2:
赖余睿 董浩然 顾雨涵 刘韫彤 李  宇
罗嘉炜 聂  源 王垚鑫 夏苏安 刘泠阁
徐筠安 杨逸超 袁哲晨 周隽民 张正枰

企业名单(按走访时间顺序):
   AMD超威半导体(上海)有限公司

紫光展锐科技(上海)有限公司

荣湃半导体(上海)有限公司

上海寒武纪信息科技有限公司

赛灵思电子科技(上海)有限公司

明导电子科技(上海)有限公司

上海兆芯集成电路有限公司

上海华力微电子