新時代新征程：從國產化走向國際化

王舒穎 / 文

5 月17 日，隨著長征三號丙運載火箭將第四十五顆北斗衛星成功送入預定軌道，我國北斗二號衛星系統的建設畫上圓滿的句號。

夜幕上璀璨閃耀的北斗群星，離不開“中國芯”的有力支撐。成立于1994年的北京微電子技術研究所，從創立初期就將研制宇航用芯片作為核心定位。

今年1 月8 日，2018 年度國家科學技術獎的285個項目（人選）揭曉。中國航天電子技術研究院科技委副主任、北京微電子技術研究所原所長趙元富和團隊獲得國家技術發明獎一等獎。“通過自主創新把自己的事情做好，一樣能夠把關鍵核心技術做到世界先進水平。”在接受媒體采訪時，趙元富說：“建成世界科技強國，必須堅持走自主創新之路。”

北斗“中國芯”

信息安全是國家戰略問題，信息安全基礎設施建設的基石就是芯片。

如果翻看2015 年7 月各大媒體的報道，你會發現“北斗中國芯”占據了很多媒體重要版面：在西昌衛星發射中心順利升空的兩顆新一代北斗導航衛星100%使用了北京微電子技術研究所研制生產的宇航CPU（微處理器）芯片。

這是中國衛星首次成體系地、批量使用國產芯片，實現了重大型號宇航集成電路的自主可控。此次北斗雙星采用的宇航級國產芯片，選用了趙元富團隊研制的CPU、1553B 芯片、轉換器、存儲器等30 余款產品，單顆衛星使用電路超過1000 只，產品性能基本達到國際先進水平，某些抗輻射指標甚至優于國外同類型產品。

北斗二號衛星工程榮獲2016 年度國家科技進步特等獎。由于在宇航芯片方面的貢獻，北京微電子技術研究所也成為此次國家科技進步特等獎獲獎單位，“我們是第一個獲得國家科技進步特等獎的元器件單位”，趙元富自豪地說道。

“第一次”談何容易，這是一條長達十年的漫漫攻關路。

宇航用CPU 用于衛星內部控制，性能要符合其衛星應用場景，集成盡可能多的功能、提供盡可能豐富的接口，尤其是抗輻射的特殊性能，對于衛星長壽命、高可靠穩定運行具有至關重要的作用。要研發出足以替代進口芯片的國產CPU，在資源有限的背景下，從設計到產品的各個環節都有大量空白等待填補。當時國際上新一代的宇航用CPU 并沒有實際產品，只有大致的思路和概念。

幾乎所有人都勸趙元富仿制國外產品，趙元富卻認為認為，打造高可靠的“中國芯”必須走完全自主研發的道路。“我們仿制出來的時候，人家下一代更新升級的CPU 又出來了。而且我們有技術在，自主研發是有底氣的。”手里有金剛鉆，所以北京微電子技術研究所攬下了“瓷器活”，不僅放棄了中國研制自主元器件最普遍的道路——仿制后再創新，并且決定針對國際下一代宇航用CPU 直接開展研制。

針對空間惡劣的輻射環境，北京微電子技術研究所研發出抗輻射加固設計技術，在設計階段通過對器件、電路和系統的設計加固實現抗輻射特性，研制出“抗輻射加固”的宇航集成電路。在抗輻射設計加固技術平臺的基礎上，北京微電子技術研究所還成功研制出了200 多種抗輻射加固集成電路，奠定了衛星成體系使用國產芯片的基礎。

“我們的芯片在北斗衛星上最長的已經運行八年時間，沒有出過一次故障”，趙元富自豪說道。北斗二號衛星最初采用的也是進口芯片，但無論從技術可靠性還是戰略安全性考慮，北京微電子技術研究所自主研制的芯片都明顯“技高一籌”：不僅速度更高、功耗更低，更主要的是具備了高抗輻射加固能力。北斗衛星工程總師孫家棟院士說，北斗衛星能夠在天上穩定運行，北京微電子技術研究所功不可沒。

機遇總是給有準備的人。攻克了關鍵技術的北京微電子技術研究所，剛好趕上下一代衛星更新換代，迎來了衛星用國產芯片大量替代進口芯片的機遇。目前，作為北斗導航工程中供貨品種和規格最多的宇航芯片配套單位，北京微電子技術研究所配套供貨14個門類、75 個品種、122 個規格、十萬多只產品。CPU 等核心關鍵元器件為組網階段衛星單星裝機數供貨超過上千只，有力增強了宇航微電子產品自我保障、良性循環的信心。

替代進口并不是國產化的終點

當大多數人對國產化的標準還停留在“質量可以差一點、性能可以低一點、價格可以高一點”的時候，趙元富和他的團隊卻早認識到，國產化不僅意味著不受制于人，也意味著成本大幅降低。“要真正實現國產化，一定要做到質量不差、性能不低、價格不高，你這條路才能真正走下去。”

如何低成本地研制出抗輻射芯片，是困擾世界各國科學家的難題。

趙元富很早就開始全面思考我國宇航元器件抗輻射方面的技術特點和落后原因，1999 年，他帶領團隊提出了低成本的“設計加固”思路，也就是走集成電路設計加固的技術路線，只需利用民用集成電路制造生產線，在設計環節而非制造環節就能研制出抗輻射的宇航集成電路。

經過20 年的不斷積累和完善，北京微電子技術研究所已經通過合理有效的管理方式確保產品實現低價高質，并且把可復制的經驗總結為“四大法寶”。首先，根據型號需求計劃，提前梳理備貨需求，制定備貨計劃。第二，國產化工作既要保證質量又要保證價格優勢，需要針對批產供貨，針對性開展質量保證和試驗，可以大幅降低成本。第三是，加強自動化生產條件建設，引進制造信息化系統，可以杜絕低層次、重復性質量問題，降低成本，確保價格優勢。物資材料批量統一采購，針對外協廠家，批量集中采購可以降低成本，芯片價格優勢凸顯。

這種思路非常有效地推動了低成本高質量生產宇航用芯片產品的實現。北京微電子技術研究所生產的產品價格基本保持在“進口價的80%”，面向國際市場的價格則“是國內價格直接折算成歐元報的價”。

高品質低成本，趙元富和他的團隊在實現宇航用芯片真正國產化的道路上不斷前行。

走向國際市場

2018 年，在硝煙彌漫的產業升級時期，集成電路首當其沖。這給芯片行業帶來巨大壓力，但更多的是行業發展的機遇。

趙元富說，經歷過這個階段，“全國人民都認識到芯片國產的重要性，以前可能還會說人家的又便宜性能還好，憑啥一定要用國產呢。但是現在呢，都會說我幫你試一下，積極試用國產元器件。這種心態的轉變，不光對元器件、對芯片，對我們整個國家的體系會產生非常大的轉變。大家思維變了以后，我覺得民族工業或者自主可控的思想會帶來我們國家今后很深刻的變化。”

趙元富至今清楚記得，他和團隊帶著北京微電子技術研究所的宇航芯片前往海外第一次召開產品發布會，心里很忐忑可能沒有人會來。后來，沒想到咨詢洽談的宇航企業代表和元器件專家絡繹不絕，以至于最初預定的只容納幾十個人的小會議室，臨時換成容納幾百人的大會議室。

高質量高可靠的宇航元器件受到了國際市場的青睞。歐洲多個國家表示了對北京微電子技術研究所產品的興趣，有國際知名公司到北京微電子技術研究所開展質量體系審查工作，這是海外公司首次在中國航天系統開展高端宇航元器件合格供應商質量審查工作。在審查北京微電子技術研究所生產組織、質量管理、工藝過程、鑒定檢驗、失效分析、環境控制等多個方面后，正式將北京微電子技術研究所納入其合格供應商。

“目前北京微電子技術研究所的國外訂單大概一年七八千萬人民幣，未來可能一年要一個多億宇航元器件的出口”，趙元富信心滿滿。從國產化到國際化，趙元富期待見證我國航天微電子發展的下一個跨越。