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灵芯集成 挑战巅峰
——石寅总经理访谈录
作者:单晓钊 发表时间:2014年08月15日

  苏州中科半导体集成技术研发中心有限公司(灵芯集成,SmartChip Integration)创立于2006年9月,由中国科学院半导体研究所、苏州市科技局和苏州工业园区科技局三方共建,由苏州工业园区中新创业投资有限公司出资支持。公司总部在苏州工业园区国际科技园内。该公司依托多项前沿芯片设计技术,以Fabless为研发方式,以市场化的高科技公司为运营模式,开发结合市场需求,引领产业的高端芯片。灵芯集成致力于提升我国IT产业的自主创新能力和无线射频、数模混合类高端集成电路芯片在国际范围内的核心竞争力,正在成为在国内外具有影响力的高端半导体集成芯片研发设计中心和产业化基地。

  本刊记者:请您谈谈灵芯集成成立的背景、公司的目标定位和战略布局。

  石寅:上世纪最伟大的科技成果之一是晶体管的发明和集成电路的诞生,它们的问世大大加快了电子技术及信息产业的发展。之后的30~40年,在科技人员的不懈努力下,晶体管的性能持续提高、集成电路功能不断增加。这些成果一方面来自相关物理理论的研究,另一方面来自于相关制作加工技术的不断突破。上世纪80年代末90年代初,以系统集成芯片(SoC)为目标的混合信号(Mixed signal)设计方法及制作技术的成功,大大推动了信息产业的发展。最突出的成果是Intel的高性能处理器(CPU)芯片,它的出现使得计算机实现了小型化、笔记本化和进一步微型化。系统芯片功能不断被增加,产生出更多的单芯片构成的不同应用电子系统。上世纪末最为突出的成果,是无线通信系统的单芯片实现,尤其是无线宽带通信系统芯片的突破,标志着微电子技术发展中的一个新高度。世界上第一个5GHz频带CMOS工艺的无线局域网(WLAN)射频芯片是斯坦福大学的60个博士、用了5年时间、花费了10亿美金才研发出来的,足以说明它所需知识的高度和技术的难度。10多年后的今天,正因为这些核心技术的突破,才使我们现在广泛应用的WiFi(WLAN芯片是其核心)无线移动互联网得以实现。

  上面谈的是微电子技术的近年巅峰成果之一,这些都与灵芯集成公司的成立有关联。上世纪末本世纪初,WiFi芯片技术的突破,引发了众多微电子界技术人员的加盟研发,也包括了中国本土的许多团队。但由于技术难度大,能真正获得好性能芯片的研发团队并不多。中科院半导体所是我国最早研究、开发半导体技术的国立研究所,有着较深的研究积淀,有能力利用芯片结构原理创新。中科院半导体所曾经研发出多项具有较大影响的高速电路科研成果。在中科院知识创新方向性项目的支持下,2004年中科院半导体所高速电路实验室开展了射频微电子的研究,重点攻克新兴的无线局域网宽带通信WLAN射频芯片。利用实验室对模拟芯片原理的深入理解,课题开展一年,即有了较大的进展,获得了基本功能演示的实验成果。2005年,正值苏州工业园区由制造业为主,转变为由研发牵引的发展新模式。中科院半导体所的无线局域网宽带通信WLAN射频芯片的研发成果,被苏州工业园区采用院地合作、高科技公司运营的方式进行成果转化。2006年末,公司正式在苏州工业园区国际科技园落户,公司的全称是:苏州中科半导体集成技术研发中心有限公司,注册商标为“灵芯集成”。公司的发展宗旨是建设中国自己的“Broadcom”,成为在国内外有影响的无线通信高端芯片的研发与产业化基地。公司以中科院半导体研究所先期参与研发的20人为核心团队,以突破难度大的射频芯片技术实现产品化为目标,招纳海内外的相关人才,组建了包括芯片开发、芯片应用方案、芯片生产、芯片销售的完整公司架构,并计划除公司内的芯片产业化外,还将进行公司外的配套产业链建设。

  本刊记者:从2007年初,“灵芯集成”就立项着手“WiFi射频收发芯片”的研究,至2010年年底,研发完成了我国首款拥有完全自主知识产权WiFi芯片。在此其间你们的研发工作也是困难重重。

  石寅:是的。“灵芯集成”创建初期,公司定位的重点是突破难度大的射频芯片技术,实现产品化。对于与之配套的基带芯片,没有考虑自己研发,而是计划购买成熟的基带芯片来配套。2007年,在团队半年多时间的日夜奋斗下,研发出了初步满足IEEE802.11a/b/g标准的WiFi射频芯片,同时还创新性地将当时国际上新兴的移动数字电视DVB-H一并单芯片集成。芯片实现了功能演示,而且相关文章发表在国际上有影响的IEEECICC学术会议,受到国际同行的好评。但发现,芯片要进入市场,实现产业化有一定困难,原因是外部环境发生了变化,找不到能与我们配套的基带芯片的合作伙伴。本世纪初,国际上的WiFi研究热潮初起时,有不少独立的射频公司和独立的基带公司。后来由于卖芯片时总是需要射频、基带两种芯片配套卖,同时由于WiFi芯片的研发难度,也使得不少芯片性能上不去的公司销售不佳而下马。大浪淘沙,美国也只保留了Broadcom、Marvell、Atherose三家有较大出货量的WiFi芯片公司。新格局下的WiFi芯片公司,有射频芯片也有基带芯片,他们是不会将基带芯片卖给他人与自己的射频芯片竞争。因此,在苏州市科技计划的支持下,2007年后期,灵芯集成不得不组建基带团队,开始了WiFi基带芯片的研发。

  WiFi基带芯片的难度在于需要很多现代通信知识,需要通信算法、需要硬件实现、软件协同等多方面的高新技术。国际上,WiFi基带芯片开发早期也是一件费时费力的大项目,比如UCLA大学,投入了数百人参与研发,也花了2~3年时间。我们灵芯集成在基带研发人员较少的前提下,花费了近3年时间,攻克一个又一个技术难关,研发出了我们自己的基带芯片。无线通信中需要与众多的现存设备、装置互联互通,并且要确保通信质量,因此研发中会暴露出许许多多的问题,这是所有无线通信芯片公司必须经历的一个十分艰难的过程,而解决这些问题需要很长时间。2010年末,灵芯集成的WiFi芯片通过了工信部电子标准化所的测试,表明所有参数均满足IEEE802.11a/b/g的规定,2011年,灵芯集成的WiFi芯片又通过了国际WiFi联盟的测试,成为中国第一家获此证书的WiFi芯片公司,从此,灵芯集成的芯片上可以打上国际WiFi联盟的LOGO走出国门。最值得一提的是,灵芯集成的WiFi芯片在通过标准部门测试的同时,还通过了国内多家大型通信企业的测试认证,结果表明,芯片满足使用要求,实际使用效果与国际上著名的WiFi芯片公司的芯片相当。目前已与多家国内著名公司合作,构成应用方案,进入整机市场,获得了较大的社会效益。

  本刊记者:你曾说过芯片发展的永恒主题是芯片功能的不断增强。你们的产品布局涉及哪些领域?这些产品的主要技术特点又是什么?

  石寅:芯片的发展需要芯片性能的不断提高,但功能的增强是芯片研发人员所追求的更重要的目标。这是因为,集成电路本身就是将电路集成在一起,更多的电路会形成更多、更新的功能,产生更新的产品,从而带动新的整机产业。事实上芯片发展的历程就是一个芯片功能不断增强的过程。

  灵芯集成的产品是面向市场的,公司从成立初就秉承着这个设想来研发新的产品。比如2007年研发的WiFi+DVB-H芯片,就是一款全新的芯片,它是将两个功能通过电路共享的方式来实现,同时减少实现时的电路,达到减低成本的目的。

  2007年,灵芯集成的射频微电子核心技术突破后,市场驱动成为公司产业化的主要方式。根据市场信息,灵芯集成主要在三个应用领域进行了产品开发。除了公司主打的无线宽带WiFi芯片外,公司在数字电视接收芯片领域也有所作为,包括卫星数字电视国际标准DVB-S、中国卫星数字电视标准ABS-S,还包括了中国数字移动电视CMMB等接收芯片;另一类是卫星定位导航芯片,主要是GPS及北斗卫星导航接收芯片。目前这三类芯片均已完成产品化开发,数字卫星电视ABS-S芯片已成为政府采购的名录,GPS北斗导航芯片也获得相关管理部门研制、生产、销售的许可证,三类芯片已开始小批量进入整机市场。

  本刊记者:我国芯片产业既面临着缺技术、缺产品、缺战略、缺资金、缺专才的严峻挑战,又遭遇西方少数国家的遏制。您认为我国芯片产业如何才能在夹缝中求生存、在压力下求飞跃?

  石寅:的确我国的芯片研发业,尤其是高端芯片研发面临着严峻的挑战,大部分挑战来自于自身。在这个行业我们起步晚,核心技术突破难;加上世界经济衰退的因素,资金短缺,既要少花钱,还要办大事。

  灵芯集成在发展过程中遇到了很多的挑战。公司起步时,与国际同行的差距不小,只知国外有这个芯片,而我们仅有一些技术,尚没有形成产品,此时芯片的市场价值很高,毛利达百分之几百,我们的研发动力很大。事实上,我们基带芯片的研发花了近3年时间,虽然研发取得了突破,有了完整的射频及基带芯片,而这3年国外的芯片也在发展,他们是利用小尺寸工艺SoC单芯片来集成实现的。我们之间的差距不是芯片性能,而是在芯片的性价比上。在这种情况下,我们如何生存?答案是一方面要尽快提高我们产品的性价比,但这不是很快就能实现的,我们还必须利用现有的芯片进行差异化的应用。我们采用了国外公司不愿意做的基带与整机平台芯片IP植入的商业模式,还开发了专为一些在没有操作系统情况下使用的所谓裸机驱动进行推广应用的商业模式,以此来实现在夹缝中求生存,生存后谋飞跃。

  本刊记者:请您结合亲身工作经历,谈谈您对发展芯片产业的一些思考和建议。

  石寅:当今的芯片产业由于规模化程度的提高,产业链已经细分出芯片制造业,芯片设计业,还包括芯片封装业及芯片测试业等,我要谈的主要是芯片设计业。

  芯片设计业是个高端人才云集的产业。近20年来,芯片设计业为社会创造出的成果深为世人赞赏。上世纪90年代初,一个摩托罗拉的大哥大,价格高达2万元。由于手机芯片设计技术的突破,不到几年,手掌大小的手机已经大量上市,价格降到了2~3千元;照此发展下来,现在同样功能的手机只需花几十元就能买到。同样的例子太多太多。这个行业在给消费者带来实惠的同时,也给研发人员自身的利益带来负面影响——利润下降。解决这个矛盾,只有靠大量出货才能保持总收益不变。因此,进一步降低成本、扩大市场成了主要手段。最终的结果是行业内的恶性竞争,许多公司承受不了这种竞争就会消失。世界上芯片设计业最强的美国,在这种竞争下,至今也只保留了几家高端芯片公司,可能这就是市场规律。但芯片设计也是IT产业的龙头,是引领发展的第一要素,我们必须时刻思考自身该如何发展的问题。

  我觉得对于我们中国的芯片设计业,首先还是要在技术层面上解决与国际顶级企业的差距问题。我们中国人多,人才也多,这是十分有利的一面。正因为这一点,近10年芯片设计产业才会逐步向中国大陆转移,也正因为这一点,芯片的低价竞争是在中国最先发生的,最激烈的竞争也是在中国出现的。从市场的角度来看,现在到了小的芯片设计公司要合并,要被大的公司兼并,大公司要进行优化的发展阶段。而从国家层面上,对高端的、影响国家战略利益的芯片必须给予进一步的支持,而不是简单靠几个重大专项给一些研发基金,应该在应用层面加强管理,制定政策,形成有利于中国高端芯片进入中国整机市场的氛围。市场行为是需要的,但政府的调控对于中国高端芯片的成长更是十分必要的。否则中国将在芯片这种战略制高点上失去地位。

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