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2025年9月3日,天安门广场晨光熹微,当列阵的战车昂首、掠空的战机轰鸣时,很少有人知道,这些代表国家最强战力的装备“心脏”,跳动着一颗颗完全自主可控的“中国芯”——银河飞腾系列芯片。作为“奋进一流突出贡献单位”,墙上泛黄的设计图纸、书架上厚厚的测试报告,正默默诉说着银河飞腾团队二十余载在封锁中开路、于绝境中自强的“芯”路历程。 破技术封锁,铸自主飞腾 ( k5 |$ U7 F0 l- H9 j0 I2 f) V
1999年的那个紧急电话,至今仍是银河飞腾团队的“初心坐标”。时任计算机系主任卢锡城院士接到的是关乎国家战略安全的硬任务:国外封锁断供某新型战机飞行控制芯片,要求两年内完成国产替代。 彼时,新一代银河巨型机研制正处攻坚阶段,团队无人涉足处理器芯片领域,但卢锡城院士与系党委没有丝毫犹豫——“国家需要,我们必须接!” 一无图纸,二无设备,三无经验,退休老同志负责技术把关,李国宽、陈书明等中年骨干承担逻辑分析,郭阳、赵振宇等年轻一代专注功能验证和版图设计,他们在铺满设计图纸的银河机房,手工还原芯片电路,于“边学边做”中完成了研制任务,使用自主芯片的战机翱翔云霄。银河飞腾团队也由此开启了长达20余年的军芯自主研制之路。 自主之路绝非坦途,当世界已迈入集成电路时代,这支队伍才刚刚蹒跚学步。面对技术及工艺封锁,银河飞腾人立志“实现装备核心器件自主可控”,毅然投身于被称为“武器之脑”的军用DSP(数字信号处理器)芯片研制,现已成为我军多领域现役装备的主流选择。 为积极拥抱时代浪潮,银河飞腾团队自2007年起,布局新一代通用CPU的研制。面对当时的物理设计瓶颈,多名成员在外地封闭,开启了连续60多个日夜的极限攻关。他们探索更为先进的设计方法,进行大规模物理设计。在不到三个月的时间内,打通了跨工艺、电路、逻辑架构多维度的设计流程,超指标完成了物理设计任务。 然而,技术成功并非等同市场胜利,“应用生态薄弱,好芯片无人用”的困境促使团队在2012年再次做出关键转向:拥抱国际主流架构,与巨头正面竞争。历经两年多奋斗,基于新型架构的通用CPU FT-1500A研制成功并实现量产。自此,银河飞腾通用CPU成为武器装备和信创领域应用最广的国产CPU,创造了重大的经济效益和社会效益。 20余年的历程中,银河飞腾团队多次荣获国家科技进步及军队(部委级)科技进步奖项,自主研制高性能CPU和军用DSP芯片40余款。这些成绩记录了这一支“奋进一流突出贡献单位”在封锁中自强、于无人处开路的破局历程。- w+ ]+ V' v% S# M7 e, T
02 助超算飞跃,赴浩瀚星空 “科研的终点永远是下一个高峰。”这是银河飞腾团队挂在墙上的标语。2020年国庆,刚流片回来的自主众核“迈创”加速器芯片突然出现异常:所有计算核全速开启时,系统毫无征兆地卡死、算错。而这款芯片是否功能正确,直接关联着新一代超级计算机的研制节点。 “必须把问题揪出来!”青年研究员刘胜带领团队从“卡死”现象入手,用不同频率反复测试,终于发现是多核访问寄存器时的“资源拥堵”。加装“信号灯”(加锁)后,卡死问题解决了,但计算结果随机出错的难题又接踵而至。 团队成员日夜轮守在测试台旁,盯着海量数据曲线逐个排查。“那段时间大家眼睛里都是红血丝,有人干脆在机房搭起行军床,困了就躺半小时。”“迈创”芯片交付那天,团队里的年轻人把写满调试记录的笔记本贴在了机房墙上。笔者看到,笔记本里不仅有密密麻麻的代码和数据,还有歪歪扭扭的涂鸦——那是他们熬夜时用来解压的小乐趣。最终,他们找到根源:背板观测电压摆幅过大导致计算异常。优化电源配置后,“迈创”芯片最终助力新一代超级计算机的算力达到顶峰。
$ ]% f9 [' b0 I 2025年,团队又一个成果获评国防科技大学重大科技进展。荣誉背后,是团队长达数十年的“栽树”哲学。主攻抗辐照方向的梁斌常说:“与其明天到处找阴凉,不如今天自己把树栽下。”他指的“树”,正是一整套自主可控的抗辐照芯片设计平台。 自2015年国内首款宇航用DSP芯片研制成功后,银河飞腾团队便着手搭建此平台,陈建军从最底层的电路原理出发,耗时多年一步一验,稳扎稳打边学边做,最终攻破“高速接口”的难题。池雅庆带着上百公斤的设备,奔赴千里之外的试验场进行三十余次的辐照地面试验。在某次现场试验需要有人进入辐射区确认安装时,池雅庆没有丝毫犹豫,对现场的同伴说:“你留下,我一个人去。”在一轮轮的试验过程中,抗辐照芯片性能大幅提升。 近年来,先后有五家单位的宇航芯片依托该平台研制成功,推动国产宇航芯片实现群体性突破。" n( q$ _" c9 s3 N+ G" l- i6 e' I+ F
03 优技术全链,创性能新高 众所周知,芯片设计必须与生产并重、与工艺并举。然而新一代银河飞腾CPU如何通过技术突破,弥补工艺落后造成的性能差距,这一难题正摆在团队面前。 2023年6月,银河飞腾团队立下目标:“我们要用自己的工艺,造出主频3GHz以上的CPU!” 但巨大的鸿沟横亘在现实与目标之间,因为在这个工艺下制造的CPU,最高只触摸到2.4GHz的门槛。 “解决硬问题必须用深创新!”负责芯片设计的赵振宇带着团队,摊开了一张“全链路优化”作战图。他们放弃了性能单点突破的幻想,转而追求芯片体系架构、内核设计、物理实现、工艺配合、封装、板卡乃至配套软件的深度协同。目标很明确:对影响频率和性能的每个要素下手,实现芯片主频和性能的最优平衡。 团队攀登的方式近乎执着。以皮秒为单位压缩信号延迟,以0.1分为阶段目标提升性能分数。负责物理设计的何小威亲手“雕刻”电路,在标准流程碰壁后,毅然转向定制化设计;当半定制方案潜力耗尽,他又带领小组扑向了更为复杂、却也更具潜能的全定制流程。与此同时,隋兵才、铁俊波和杨乾明联手,建立起一套在芯片流片前后都能精准评估性能的方法,让团队可以持续优化CPU设计和编译软件。 在最紧张的三个月,项目晨会每天八点准时开始。没有寒暄,直接拉出问题清单,各个方向的负责人同步进展、阻塞和风险。项目助理张见成了最忙碌的“枢纽”,他不仅实时跟踪各小组进度,面对上百份在不同小组间流转的设计文档和数据文件,他更需要像“守门员”一样,一遍遍核对版本、验算结果,常常为了追溯一个小数点的异常,排查到凌晨。 “主频:3.2GHz!”测试专家最终念出那个数字,现场先是一静,随即爆发出低低的、压抑不住的欢呼。 从兼容设计到正向创新,从突破单一产品到构建完整生态,银河飞腾团队走过的路,正是一条中国高科技自立自强的缩影。那颗跳动在大国重器中的“中国芯”,正带着银河飞腾人的执着与担当,向着更遥远的科技高峰逐光而行。, p& c) y$ ~) v
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