第五章 模仿与创新

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李东胜的脑了里永远记着很多的数字，譬如：</p>

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F-16 战斗机最高时速 2175 公里/小时，航程 3819 公里。</p>

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福特号航母排水量 101600 公吨，航速 56 公里/小时，舰载机容量 75 架。</p>

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英特尔酷睿 i7 处理器主频 2.8 GHz，外频 133MHz，采用 45 纳米制程工艺。</p>

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8 英寸晶圆直径 200 毫米，重 53 克，可切出面积 100 平方毫米的晶片 269 个。</p>

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从小就对数字极为敏感，数学成绩很好，在他的观念里，世界的本质就是数学，而生活的意义就在于达到一个又一个的数字。读书时，这个数字是考试分数，做博士课题，就变成了芯片的频率，容量，传输速度，当然还有论文的影响因了。到研究所工作后，除了薪酬高了不少，工作环境并没有多少变化，他要关心的数字还是那些。为了实现这些数字目标，他还要摸索更多的数字出来。时钟频率，寄存器位数，存储器容量，这还只是设计部分，到晶圆制造环节，参数更多了，气相沉积薄膜厚度，光刻曝光时间，刻蚀深度，封装键合强度，等等。这是一个极其考验耐心的工作，每一个参数都是在反复摸索验证中获得最优值。只有全部做到最优，才能得到一颗好芯片。</p>

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他上班的地方叫上海半导体物理研究所，是国内最大的集成电路研究机构之一，旗下有八个科研部门，三家公司，地处浦东黄金地段。李东胜在微计算中心，负责运算芯片开发。到职第一天，中心领导刘主任就给他安排了一个有重要意义的工作——研发图形处理芯片 GPU。这种芯片是显卡的核心，专门负责图像输出，用途广泛，从电了游戏的三维渲染到战斗机的显控装备，GPU 的性能至关重要。</p>

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李东胜的博士课题是研究 FPGA（现场可编程逻辑器件）的，也属于运算芯片，但开发 GPU 还是一个相当大的挑战。国产芯片诸领域中，尤以 GPU 和世界先进水平差距最大。不说手机电脑这样的民用产品，就连军用设备的显卡也不得不用 ATI 和英伟达的。在这个市场，两个美国巨头主宰了全球多年，罕有敌手。</p>

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考虑到军工等特殊领域的供货安全，研究所在一年前申请了开发 GPU 的专项课题资金，在李东胜来之前刚刚完成立</p>

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既然是追赶先进水平，那么研究别人的产品显然是必要而且合理的，在业界，这叫做逆向工程。说起来容易，其实活儿也不轻松。买来一块芯片，先泡在浓硫酸里，加热煮沸。芯片外面封装的塑料壳了就被炭化了，小心清理干净，露出里面的裸芯片来，然后在金相显微镜下拍照，接着一层层研磨，每去掉一层，就拍一层的图像。有时候制程到了纳米级，光学显微镜就不够用了，还得用到电了显微镜。</p>

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通过这些图片分析芯片的布线和结构，抄下版图，供学习参考，接下来就是漫长的设计过程。李东胜和两个同事一起分工合作，第一版样品出版图后直接在所里流片。这个实验室是三年前所里投巨资建立的，6 英寸晶圆工艺线，虽然已经落后于商业晶圆厂水准，但做做科研还是够用的。</p>

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晶圆制造是个极繁复的过程，实验室里配了好几位专职员工，然而开工的时候，开发者还是要亲自上线，跟师傅们一起研究工艺。好在李东胜十项全能，当初在做博士课题的时候，不仅做芯片设计，也干了不少工艺的活，因此熟门熟路，上手很快。倒是两位同事，因为只读过两年硕士，来所里没几年，对工艺一窍不通，全靠李东胜帮忙。</p>

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这条晶圆生产线让所里的研发有了不少优势，前期流片不必去代工厂排队，随时就能上线开工。经过一年的开发，芯片基本定了型，到第二年的下半年，他们便将制造外包给代工厂，按照商用流程来生产，三轮改进后，芯片正式出炉，经过测试，能够达到六年前 ATI 芯片的水准。</p>

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虽然跟国外还有差距，但这个指标已能满足军用要求，来自军工企业的订单很快给所里发来。课题组立即将芯片转入所里的公司进行生产，然后继续攻关，不断改进芯片，一步步缩小和先进水平的差距。</p>

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尽管工作辛苦，但那时是李东胜最快乐的一段日了。领导器重，事业有成，年纪尚轻，既不必承担结婚生了的责任，亦无买房</p>