一個(gè)僅有成年人小拇指指甲蓋大小的芯片，卻能在手機(jī)、汽車、農(nóng)機(jī)中發(fā)揮著不可估量的作用。

指甲蓋大小的芯片。中工網(wǎng)記者姚怡夢(mèng) 攝

它是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航在地面的親密“伙伴”，讓無人駕駛更加安全、精準(zhǔn)導(dǎo)航觸手可及、農(nóng)田播種精準(zhǔn)無誤，將遠(yuǎn)在天邊的科技成果帶到人們身邊。

湖南長(zhǎng)沙金維集成電路股份有限公司系統(tǒng)平臺(tái)部高級(jí)算法設(shè)計(jì)師劉勇就是為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)計(jì)研發(fā)芯片的人。

工作中的劉勇。中工網(wǎng)記者姚怡夢(mèng) 攝

9月25日，中工網(wǎng)記者走進(jìn)劉勇的工作區(qū)，濃厚的科技味兒撲面而來。

一個(gè)個(gè)芯片被焊接在調(diào)試板上與電腦連接，電腦上密密麻麻的數(shù)據(jù)高速刷新。

“這些是在測(cè)試階段的芯片，想要達(dá)到多場(chǎng)景應(yīng)用，還要經(jīng)過不斷地找問題，更新迭代?！眲⒂陆榻B。

目前，劉勇帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功研制出有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的兩代八款“海豚系列”北斗核心芯片，擁有20余項(xiàng)發(fā)明專利，并榮獲2021年衛(wèi)星導(dǎo)航定位科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。今年，劉勇獲得了第二屆“湖湘工匠”的榮譽(yù)稱號(hào)。

工作中的劉勇。中工網(wǎng)記者姚怡夢(mèng) 攝

突破：從55納米到14納米

從小，劉勇便有一個(gè)航天夢(mèng)。在完成中國(guó)科學(xué)院大學(xué)航天器設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)習(xí)后，2018年，劉勇帶著對(duì)北斗系統(tǒng)的熱愛，回到家鄉(xiāng)湖南長(zhǎng)沙，投身北斗衛(wèi)星導(dǎo)航芯片的研發(fā)工作。

彼時(shí)，定位芯片被國(guó)外壟斷，讓我國(guó)在導(dǎo)航定位安全、技術(shù)等方面都受制于人。為了打破這個(gè)局面，劉勇集結(jié)人馬準(zhǔn)備大干一場(chǎng)。

然而，整個(gè)團(tuán)隊(duì)的研發(fā)人員卻只有20人。“大半年的時(shí)間，我們每天都要干到凌晨?jī)扇c(diǎn)才回家，有時(shí)候直接就在辦公室支個(gè)床就睡?！眲⒂轮钢鴶[在墻邊的一排排折疊床說道。

“這個(gè)過程就像蹚水，摸著石頭過河?！眲⒂抡f，“我們經(jīng)常沿著一個(gè)思路走一兩個(gè)月，結(jié)果發(fā)現(xiàn)沒有成果，又回到最初的起點(diǎn)，不得不另尋其他出路?！被貞浧鹉菚r(shí)的經(jīng)歷，劉勇無奈地笑了笑。

反反復(fù)復(fù)地驗(yàn)證、推翻、再驗(yàn)證、再推翻……“是不是要放棄？”劉勇也曾陷入過“自我掙扎”的漩渦中。

從崩潰到收拾信心、重新出發(fā)、再去突破，整個(gè)過程劉勇已經(jīng)記不清出現(xiàn)過多少次。

“不管花多少時(shí)間、付出多少努力，都要實(shí)現(xiàn)這零的突破?！眲⒂抡f，“因?yàn)榇蠹叶贾肋@是一件有意義的事兒?！?/p>

功夫不負(fù)有心人。55納米、40納米、22納米，經(jīng)過一年半的努力，劉勇帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)最終成功研制出國(guó)內(nèi)外首款14納米的北斗三號(hào)高性能衛(wèi)星導(dǎo)航SoC芯片，實(shí)現(xiàn)了跨越式突破。

這款芯片滿足了北斗三號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下高靈敏度、高精度、高動(dòng)態(tài)導(dǎo)航通信應(yīng)用需求。

“我們把這個(gè)事情從不可能變成可能?！眲⒂聼o比驕傲。

工作中的劉勇。受訪者供圖

精準(zhǔn)：大海撈針找問題

乘坐無人駕駛汽車時(shí)，你是否會(huì)擔(dān)心出現(xiàn)交通事故？這種顧慮源于對(duì)汽車反應(yīng)速度的考量。這就是由汽車內(nèi)芯片的準(zhǔn)確性和可靠性決定的。

劉勇解釋：“汽車在行駛中，芯片感知到威脅，如果經(jīng)過1秒反饋數(shù)據(jù)，汽車可能已經(jīng)開出很遠(yuǎn)撞上了。但是10毫秒反饋數(shù)據(jù)，汽車就能快速自動(dòng)轉(zhuǎn)向?！?/p>

為了讓芯片變得更“機(jī)靈”，劉勇帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)做了千百遍嘗試。

“測(cè)試用的軌道車行駛軌跡已經(jīng)標(biāo)注好，但行駛的方向并沒有按照我們預(yù)期的那樣?！眲⒂抡f，“設(shè)計(jì)之初，這些問題非常多。”

“上百臺(tái)設(shè)備就一臺(tái)出現(xiàn)問題，但是硬件都是同批次生產(chǎn)的，差異性極小?！眲⒂碌恼Z(yǔ)速變得急切了起來。

為什么出現(xiàn)偏差？從哪兒開始查？整個(gè)過程都查什么？劉勇的大腦里滿是問號(hào)。

“排查問題的過程就像大海撈針，要把針撈到，還要找到針的具體位置。”劉勇說，“我們需要從幾百個(gè)設(shè)備7乘24小時(shí)的數(shù)據(jù)里，找到一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并且還要核實(shí)這一瞬間周圍環(huán)境是否對(duì)設(shè)備有干擾。因?yàn)樵跇湎隆?、坑洼這些不同情況下，芯片反饋的數(shù)據(jù)也不相同?！?/p>

為了解決這些問題，劉勇和設(shè)計(jì)師、測(cè)試人員3人排查了近2個(gè)月?！疤纯嗔?！”話雖這么說，但他卻沒有表現(xiàn)出絲毫痛苦，反而愈發(fā)興奮。

2019年到2022年，劉勇和整個(gè)團(tuán)隊(duì)時(shí)時(shí)刻刻都在梳理問題。

“我們把成百上千個(gè)問題梳理到基本沒有大問題，后續(xù)我們還在持續(xù)不斷摳一些小問題，直到把所有的問題都摳出來?！?/p>

追本溯源、刨根問底，是同事們對(duì)劉勇一致的評(píng)價(jià)。

“只有從根本上解決，我們才敢抽出精力再去迭代下一款芯片。因?yàn)檫@個(gè)問題不解決，可能下一代還有同樣的問題，它始終是個(gè)隱患?！眲⒂抡f。

工作中的劉勇（左）。受訪者供圖

探索：讓芯片服務(wù)更多領(lǐng)域

航天探索的深邃、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精細(xì)、交通網(wǎng)絡(luò)的智能、電子設(shè)備的便捷……眼下，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用體量和前景展現(xiàn)出前所未有的廣度和深度。單單依靠幾家企業(yè)，很難支撐起北斗行業(yè)的蓬勃發(fā)展。

“不僅如此，我們的芯片研發(fā)人員對(duì)不同行業(yè)應(yīng)用的理解，肯定沒有實(shí)際應(yīng)用者更深刻到位。更深入的需求，需要他們自己再次進(jìn)行開發(fā)。”劉勇說。

獨(dú)木不成林，劉勇敏銳地洞察到這些局限。

“真正的創(chuàng)新不僅來源于技術(shù)的突破，更在于如何構(gòu)建一個(gè)能夠激發(fā)無限可能的生態(tài)系統(tǒng)。如果有一個(gè)平臺(tái)，讓行業(yè)用戶知道芯片的底層邏輯是什么樣的？怎么適配他的行業(yè)需求？并且可以在上面做各種定制開發(fā)，那么將降低北斗應(yīng)用開發(fā)的專業(yè)門檻?！弊?4納米的北斗三號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航SoC芯片問世，這個(gè)想法便在劉勇的腦海里出現(xiàn)。

隨后的兩年時(shí)間，劉勇帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)不斷探索，攻克了芯片軟件架構(gòu)、業(yè)務(wù)模塊組件、配置接口設(shè)計(jì)和性能結(jié)構(gòu)優(yōu)化等難題。

2022年，全國(guó)首個(gè)北斗芯片應(yīng)用生態(tài)模式的“芯片二次開發(fā)”平臺(tái)建立。在這個(gè)平臺(tái)上，行業(yè)用戶可以針對(duì)性地做技術(shù)方案實(shí)施與產(chǎn)品研發(fā)。

目前，長(zhǎng)沙金維已與中國(guó)兵器、中國(guó)電子、航天科工等近30家央企及上市企業(yè)達(dá)成戰(zhàn)略合作，支撐重點(diǎn)央企集團(tuán)及研究所單位50多家。

“現(xiàn)在這個(gè)平臺(tái)是1.0版本，后期我們還會(huì)針對(duì)行業(yè)用戶的反饋，保持平臺(tái)的迭代更新?！眲⒂抡f道，“讓芯片服務(wù)更多領(lǐng)域，是我們新的使命?！?/p>

責(zé)編：陳麗丹

一審：陳麗丹

二審：甄榮

三審：熊佳斌

來源：中工網(wǎng)