“我們的目標，是讓中國航天都用上自己研發(fā)的芯片?！痹诮衲曛袊教烊諄砼R前夕的采訪中，中國航天科技集團公司九院七七二所原所長趙元富對記者說。

作為我國航天微電子領(lǐng)域的技術(shù)帶頭人，趙元富帶領(lǐng)抗輻射集成電路技術(shù)創(chuàng)新團隊取得諸多成果：成功研制了具有國際先進水平的FPGA、CPU、ASIC等多款宇航核心集成電路產(chǎn)品，實現(xiàn)了我國宇航集成電路研制能力的跨越式發(fā)展，已在我國北斗導(dǎo)航、載人航天、探月等重大航天工程使用，并進入國際市場。趙元富因此獲得“2019年度航天功勛獎”榮譽稱號。

一開始就瞄準國際前沿技術(shù)

對于在宇宙空間應(yīng)用的芯片而言，具有抗輻射等特殊性能是必需的。因為宇宙空間環(huán)境極為復(fù)雜，大量的空間粒子輻射會導(dǎo)致衛(wèi)星上電路性能退化甚至功能失效，對衛(wèi)星造成致命傷害。

“航天器上使用的芯片，被喻為‘衛(wèi)星大腦’，要經(jīng)受太空嚴酷環(huán)境的考驗?！壁w元富說，“抗輻射集成電路是太空探索的共性基礎(chǔ)技術(shù)，實現(xiàn)自主可控是建設(shè)航天強國的關(guān)鍵，受到國家的高度重視。為了實現(xiàn)中國航天芯片的自主可控，我們20多年來一直在潛心鉆研和不懈攻關(guān)?！?/p>

在研制初期，他們的團隊就把目標鎖定在自主研發(fā)國際新一代宇航用CPU上，而非走仿制之路。趙元富對記者坦言：“我們一開始就瞄準國際先進的前沿技術(shù)，不走仿制的道路。仿制也需要時間和極大的成本，而且即便仿出來了，國外更新升級的CPU又出來了，仿制的產(chǎn)品沒有競爭優(yōu)勢?！?/p>

這個中央處理器，看起來只有拇指甲大小，卻有著大腦的復(fù)雜和精細。由于研發(fā)初期，當時國際上新一代的宇航用CPU并沒有實際產(chǎn)品，只有大致的思路和概念，一切都幾乎從零開始。

以承擔我國首個集成電路設(shè)計加固技術(shù)研究課題為契機，航天七七二所成立了以趙元富為帶頭人的抗輻射加固集成電路技術(shù)創(chuàng)新團隊。

“從這個項目立項算起，也是十年磨一劍。”談起首枚國產(chǎn)CPU研制的艱辛歷程時，趙元富說，“航天事業(yè)聚集起一批科學(xué)家，他們一直把航天當作自己畢生事業(yè)，持之以恒，總能找到突破之路?！?/p>

解決抗輻射芯片設(shè)計的重大技術(shù)難題

航天芯片抗輻射該怎么做？以往有個笨辦法——給電路穿上厚厚的“外衣”，但這將使器件重量大幅增加；另外，還可以試著改變制造工藝，但這樣投入巨大。如何低成本地研制出抗輻射芯片，成為困擾世界各國科學(xué)家的難題。

1999年，趙元富團隊提出采用低成本的“設(shè)計加固”思路，即只需利用民用集成電路制造生產(chǎn)線，通過設(shè)計環(huán)節(jié)而非制造環(huán)節(jié)就能研制出抗輻射的宇航集成電路。

這樣一來，抗輻射難度就全部轉(zhuǎn)移到了芯片設(shè)計上，而抗輻射芯片設(shè)計又是個世界性難題。

面對航天工程的迫切需求，趙元富和他的團隊首先選取“王冠上的鉆石”——抗輻射中央處理器作為技術(shù)應(yīng)用的核心攻關(guān)產(chǎn)品，并進行了大量的技術(shù)試驗。

為了打造可靠的“中國芯”，抗輻射芯片都要經(jīng)過地面模擬太空輻射環(huán)境下的試驗驗證與評估。為完成更多產(chǎn)品的輻射試驗，團隊成員需要盡快進入密封的真空輻射罐中，更換剛剛輻射完的試驗樣品，再準備下一輪試驗。而每次輻射試驗一般至少需要24小時，甚至幾天不間斷進行。為了試驗的“無縫對接”，團隊成員餓了吃泡面，困了打地鋪，連續(xù)緊盯幾十個小時，成了家常便飯。

十年后，趙元富團隊研制的國產(chǎn)CPU獲得了成功，不僅速度高、接口類型更多、可變性更強，也更適合衛(wèi)星不同功能組件的需求。

如今“中國芯”表現(xiàn)越來越出色，大幅提升了宇航集成電路國產(chǎn)化率。除CPU外，北斗衛(wèi)星上的數(shù)據(jù)總線電路、轉(zhuǎn)換器、存儲器等數(shù)十款產(chǎn)品均為七七二所研制和生產(chǎn)，單顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星使用團隊研制的電路達數(shù)十款、1000余只，為北斗導(dǎo)航核心元器件國產(chǎn)化率100%發(fā)揮了關(guān)鍵作用。實現(xiàn)了中國衛(wèi)星成體系批量使用國產(chǎn)芯片，對航天工程的自主可控和創(chuàng)新發(fā)展具有里程碑意義。

打造航天微電子領(lǐng)域的中國名片

“我們不僅是在產(chǎn)品上有創(chuàng)新，還通過機理揭示、技術(shù)發(fā)明、平臺開發(fā)、產(chǎn)品研制和型號應(yīng)用的系統(tǒng)創(chuàng)新，實現(xiàn)了我國抗輻射加固集成電路研制能力的跨越發(fā)展?！壁w元富說，“系統(tǒng)創(chuàng)新要有活潑的團隊文化，我們在團隊內(nèi)部成立多學(xué)科融合的開放式學(xué)習(xí)小組，鼓勵學(xué)術(shù)爭鳴，十余年堅持不懈，為團隊技術(shù)創(chuàng)新提供了氛圍和源泉。”

“我們的團隊平均年齡34歲，現(xiàn)在以七七二所所長陳雷為代表的中青年技術(shù)骨干已經(jīng)開始挑大梁，致力于打造航天微電子領(lǐng)域的中國名片?！壁w元富告訴記者，航天科技集團九院七七二所抗輻射加固集成電路技術(shù)創(chuàng)新團隊組建經(jīng)過20多年的磨礪、傳承和發(fā)展，已成為一支“老中青”結(jié)合、多專業(yè)融合、具有國際視野的技術(shù)創(chuàng)新人才隊伍。團隊將始終以“創(chuàng)新引領(lǐng)，鑄芯航天”為使命，建設(shè)成為我國抗輻射加固集成電路領(lǐng)域的專業(yè)人才成長搖籃，力爭成為國際領(lǐng)先的抗輻射加固集成電路技術(shù)創(chuàng)新團隊，為國防安全建設(shè)、人類太空探索和航天技術(shù)應(yīng)用持續(xù)貢獻力量。

 （本報記者 袁于飛）