新时代新征程：从国产化走向国际化

王舒颖 / 文

5 月17 日，随着长征三号丙运载火箭将第四十五颗北斗卫星成功送入预定轨道，我国北斗二号卫星系统的建设画上圆满的句号。

夜幕上璀璨闪耀的北斗群星，离不开“中国芯”的有力支撑。成立于1994年的北京微电子技术研究所，从创立初期就将研制宇航用芯片作为核心定位。

今年1 月8 日，2018 年度国家科学技术奖的285个项目（人选）揭晓。中国航天电子技术研究院科技委副主任、北京微电子技术研究所原所长赵元富和团队获得国家技术发明奖一等奖。“通过自主创新把自己的事情做好，一样能够把关键核心技术做到世界先进水平。”在接受媒体采访时，赵元富说：“建成世界科技强国，必须坚持走自主创新之路。”

北斗“中国芯”

信息安全是国家战略问题，信息安全基础设施建设的基石就是芯片。

如果翻看2015 年7 月各大媒体的报道，你会发现“北斗中国芯”占据了很多媒体重要版面：在西昌卫星发射中心顺利升空的两颗新一代北斗导航卫星100%使用了北京微电子技术研究所研制生产的宇航CPU（微处理器）芯片。

这是中国卫星首次成体系地、批量使用国产芯片，实现了重大型号宇航集成电路的自主可控。此次北斗双星采用的宇航级国产芯片，选用了赵元富团队研制的CPU、1553B 芯片、转换器、存储器等30 余款产品，单颗卫星使用电路超过1000 只，产品性能基本达到国际先进水平，某些抗辐射指标甚至优于国外同类型产品。

北斗二号卫星工程荣获2016 年度国家科技进步特等奖。由于在宇航芯片方面的贡献，北京微电子技术研究所也成为此次国家科技进步特等奖获奖单位，“我们是第一个获得国家科技进步特等奖的元器件单位”，赵元富自豪地说道。

“第一次”谈何容易，这是一条长达十年的漫漫攻关路。

宇航用CPU 用于卫星内部控制，性能要符合其卫星应用场景，集成尽可能多的功能、提供尽可能丰富的接口，尤其是抗辐射的特殊性能，对于卫星长寿命、高可靠稳定运行具有至关重要的作用。要研发出足以替代进口芯片的国产CPU，在资源有限的背景下，从设计到产品的各个环节都有大量空白等待填补。当时国际上新一代的宇航用CPU 并没有实际产品，只有大致的思路和概念。

几乎所有人都劝赵元富仿制国外产品，赵元富却认为认为，打造高可靠的“中国芯”必须走完全自主研发的道路。“我们仿制出来的时候，人家下一代更新升级的CPU 又出来了。而且我们有技术在，自主研发是有底气的。”手里有金刚钻，所以北京微电子技术研究所揽下了“瓷器活”，不仅放弃了中国研制自主元器件最普遍的道路——仿制后再创新，并且决定针对国际下一代宇航用CPU 直接开展研制。

针对空间恶劣的辐射环境，北京微电子技术研究所研发出抗辐射加固设计技术，在设计阶段通过对器件、电路和系统的设计加固实现抗辐射特性，研制出“抗辐射加固”的宇航集成电路。在抗辐射设计加固技术平台的基础上，北京微电子技术研究所还成功研制出了200 多种抗辐射加固集成电路，奠定了卫星成体系使用国产芯片的基础。

“我们的芯片在北斗卫星上最长的已经运行八年时间，没有出过一次故障”，赵元富自豪说道。北斗二号卫星最初采用的也是进口芯片，但无论从技术可靠性还是战略安全性考虑，北京微电子技术研究所自主研制的芯片都明显“技高一筹”：不仅速度更高、功耗更低，更主要的是具备了高抗辐射加固能力。北斗卫星工程总师孙家栋院士说，北斗卫星能够在天上稳定运行，北京微电子技术研究所功不可没。

机遇总是给有准备的人。攻克了关键技术的北京微电子技术研究所，刚好赶上下一代卫星更新换代，迎来了卫星用国产芯片大量替代进口芯片的机遇。目前，作为北斗导航工程中供货品种和规格最多的宇航芯片配套单位，北京微电子技术研究所配套供货14个门类、75 个品种、122 个规格、十万多只产品。CPU 等核心关键元器件为组网阶段卫星单星装机数供货超过上千只，有力增强了宇航微电子产品自我保障、良性循环的信心。

替代进口并不是国产化的终点

当大多数人对国产化的标准还停留在“质量可以差一点、性能可以低一点、价格可以高一点”的时候，赵元富和他的团队却早认识到，国产化不仅意味着不受制于人，也意味着成本大幅降低。“要真正实现国产化，一定要做到质量不差、性能不低、价格不高，你这条路才能真正走下去。”

如何低成本地研制出抗辐射芯片，是困扰世界各国科学家的难题。

赵元富很早就开始全面思考我国宇航元器件抗辐射方面的技术特点和落后原因，1999 年，他带领团队提出了低成本的“设计加固”思路，也就是走集成电路设计加固的技术路线，只需利用民用集成电路制造生产线，在设计环节而非制造环节就能研制出抗辐射的宇航集成电路。

经过20 年的不断积累和完善，北京微电子技术研究所已经通过合理有效的管理方式确保产品实现低价高质，并且把可复制的经验总结为“四大法宝”。首先，根据型号需求计划，提前梳理备货需求，制定备货计划。第二，国产化工作既要保证质量又要保证价格优势，需要针对批产供货，针对性开展质量保证和试验，可以大幅降低成本。第三是，加强自动化生产条件建设，引进制造信息化系统，可以杜绝低层次、重复性质量问题，降低成本，确保价格优势。物资材料批量统一采购，针对外协厂家，批量集中采购可以降低成本，芯片价格优势凸显。

这种思路非常有效地推动了低成本高质量生产宇航用芯片产品的实现。北京微电子技术研究所生产的产品价格基本保持在“进口价的80%”，面向国际市场的价格则“是国内价格直接折算成欧元报的价”。

高品质低成本，赵元富和他的团队在实现宇航用芯片真正国产化的道路上不断前行。

走向国际市场

2018 年，在硝烟弥漫的产业升级时期，集成电路首当其冲。这给芯片行业带来巨大压力，但更多的是行业发展的机遇。

赵元富说，经历过这个阶段，“全国人民都认识到芯片国产的重要性，以前可能还会说人家的又便宜性能还好，凭啥一定要用国产呢。但是现在呢，都会说我帮你试一下，积极试用国产元器件。这种心态的转变，不光对元器件、对芯片，对我们整个国家的体系会产生非常大的转变。大家思维变了以后，我觉得民族工业或者自主可控的思想会带来我们国家今后很深刻的变化。”

赵元富至今清楚记得，他和团队带着北京微电子技术研究所的宇航芯片前往海外第一次召开产品发布会，心里很忐忑可能没有人会来。后来，没想到咨询洽谈的宇航企业代表和元器件专家络绎不绝，以至于最初预定的只容纳几十个人的小会议室，临时换成容纳几百人的大会议室。

高质量高可靠的宇航元器件受到了国际市场的青睐。欧洲多个国家表示了对北京微电子技术研究所产品的兴趣，有国际知名公司到北京微电子技术研究所开展质量体系审查工作，这是海外公司首次在中国航天系统开展高端宇航元器件合格供应商质量审查工作。在审查北京微电子技术研究所生产组织、质量管理、工艺过程、鉴定检验、失效分析、环境控制等多个方面后，正式将北京微电子技术研究所纳入其合格供应商。

“目前北京微电子技术研究所的国外订单大概一年七八千万人民币，未来可能一年要一个多亿宇航元器件的出口”，赵元富信心满满。从国产化到国际化，赵元富期待见证我国航天微电子发展的下一个跨越。