自研國(guó)產(chǎn)MCU、FPGA的背后：這家公司的故事你絕對(duì)想不到！

從自掏腰包拼湊六百余萬(wàn)元，再到實(shí)現(xiàn)行業(yè)多個(gè)第一。從50平的小房間，到別人的水房，再到海內(nèi)外多家分公司或辦事處。在這樣的環(huán)境下，這些人不僅不覺(jué)得艱苦，反而覺(jué)得很得意和與眾不同……那段時(shí)期或許你沒(méi)經(jīng)歷過(guò)，但你現(xiàn)在仍要感謝國(guó)產(chǎn)化的先驅(qū)們?yōu)楝F(xiàn)代的電子行業(yè)的耕耘。

或許你聽(tīng)說(shuō)過(guò)復(fù)旦大學(xué)，但沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)上海復(fù)旦微電子集團(tuán)股份有限公司（下文簡(jiǎn)稱“復(fù)旦微電子”）的故事。這是一家從事超大規(guī)模集成電路的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試，并為客戶提供系統(tǒng)解決方案的專(zhuān)業(yè)公司，其自主研發(fā)的MCU和FPGA產(chǎn)品是廣被電子行業(yè)傳頌的精良之作。

經(jīng)過(guò)前兩年的國(guó)際形勢(shì)影響，電子行業(yè)在國(guó)產(chǎn)化話題上討論度越來(lái)越高。產(chǎn)業(yè)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程愈發(fā)向上，自主產(chǎn)品越做越好，復(fù)旦微電子就是這樣一家企業(yè)。21ic記者對(duì)話了復(fù)旦微電子集團(tuán)副總經(jīng)理曾昭斌為讀者揭秘背后的艱辛。

創(chuàng)業(yè)坎坷，有志之士卻樂(lè)在其中

曾昭斌為記者介紹：“我們的集成電路設(shè)計(jì)工作能夠達(dá)到現(xiàn)在這樣一種水平，可以說(shuō)是凝聚著幾代人的智慧，幾代人的心血。享有世界盛譽(yù)的我國(guó)著名物理學(xué)家謝希德教授，50年代從美國(guó)回來(lái)，就很有戰(zhàn)略眼光地在復(fù)旦大學(xué)開(kāi)創(chuàng)了半導(dǎo)體物理的基礎(chǔ)研究；復(fù)旦大學(xué)專(zhuān)用集成電路與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)建人之一葉仰林教授，不僅學(xué)術(shù)造詣深厚，而且非常富有開(kāi)拓創(chuàng)新精神，當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)室是葉仰林教授向復(fù)旦大學(xué)貸款100萬(wàn)元建起的，他認(rèn)為芯片設(shè)計(jì)外國(guó)人能做,為何中國(guó)人就不能做呢? ”

1994年,始終牽掛實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)始人施雷正式與葉仰林教授談了自己的思路,可惜第二年葉先生就去世了,這件事也就暫時(shí)擱淺了。此后的幾年,施雷還是念叨著實(shí)驗(yàn)室的事。直到1998年,施雷與當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)室副主任俞軍談了5分鐘,就達(dá)成了組建復(fù)旦微電子的意向，在公司內(nèi)部被戲稱“五分鐘決議”?？梢哉f(shuō)，是三代人的努力造就了今天的復(fù)旦微電子。

圖1：經(jīng)過(guò)三代人的努力，復(fù)旦微電子正式成立

1998年7月，一群受過(guò)高等教育、有實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)且在國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)中知名度較高的優(yōu)秀青年，放棄出國(guó)機(jī)會(huì)，激揚(yáng)著報(bào)效國(guó)家的崇高理想，滿懷著追趕世界微電子行業(yè)制高點(diǎn)的雄心壯志，匯聚在黃浦江畔的一個(gè)院落，在國(guó)家沒(méi)有投資一分錢(qián)的情況下，他們自掏腰包，拿出各自積蓄，拼湊了六百余萬(wàn)元，成立了中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)業(yè)第一家發(fā)起式股份公司。

公司剛成立時(shí)條件比較艱苦，最早的辦公地點(diǎn)是在復(fù)旦大學(xué)一個(gè)50平的小房間里，人員擴(kuò)充后，又陸續(xù)租了兩個(gè)“辦公房”，一個(gè)在教學(xué)樓里，另一個(gè)則在別人的水房里。但是這群滿懷理想的年輕人們不認(rèn)為在水房辦公艱苦，反而很得意，覺(jué)得很與眾不同。

圖2：50平米的水房，成了創(chuàng)造國(guó)產(chǎn)自主品牌的堅(jiān)實(shí)陣地

經(jīng)歷過(guò)艱苦，也樂(lè)在其中，但復(fù)旦微電子的志向遠(yuǎn)不于此。曾昭斌告訴記者，集團(tuán)致力于創(chuàng)立一家受人尊重，讓員工可以過(guò)上體面人的生活的企業(yè)。體面人的生活包括有一套舒適的房子、一輛漂亮的車(chē)子、一個(gè)不說(shuō)違心話的地方。這是復(fù)旦微電子創(chuàng)立的初心，也是企業(yè)一直堅(jiān)持的文化。

公司發(fā)展至今，復(fù)旦微電子集團(tuán)已形成安全與識(shí)別、智能電表、非揮發(fā)存儲(chǔ)器、智能電器、可編程器件FPGA、互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新六大成熟的產(chǎn)品線和系統(tǒng)解決方案，產(chǎn)品行銷(xiāo)30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。在海內(nèi)外設(shè)立多家分公司或者辦事處，包括香港公司、北京辦事處、深圳辦事處、臺(tái)灣辦事處、新加坡辦事處、美國(guó)公司等，擴(kuò)大市場(chǎng)觸角，加強(qiáng)與海內(nèi)外各地的聯(lián)系，推動(dòng)企業(yè)的不斷發(fā)展壯大。

除了各個(gè)細(xì)分領(lǐng)域、專(zhuān)業(yè)條線的獎(jiǎng)項(xiàng)、榮譽(yù)外，復(fù)旦微電子集團(tuán)還是上海市高新技術(shù)標(biāo)桿企業(yè)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)示范企業(yè)，也是國(guó)家認(rèn)定的博士后工作站企業(yè)和國(guó)家規(guī)劃布局的集成電路企業(yè)，曾多年擔(dān)任國(guó)際特殊奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)指定技術(shù)贊助商。

圖3：復(fù)旦微電子現(xiàn)上海辦事處一角

險(xiǎn)境環(huán)生，再難也要做出中國(guó)自己的芯片

道路不會(huì)一馬平川，國(guó)產(chǎn)化自主研發(fā)面臨的困境遠(yuǎn)超我們的想象。曾昭斌說(shuō)：“我們堅(jiān)持走正向設(shè)計(jì)自主研發(fā)的道路，但自主研發(fā)會(huì)面臨諸多的挑戰(zhàn)，尤其是對(duì)于高端復(fù)雜的芯片?！?

一方面是研發(fā)投入高，國(guó)外企業(yè)占據(jù)大部分市場(chǎng)份額之后，可以通過(guò)規(guī)模效應(yīng)有效的分?jǐn)傃邪l(fā)成本，而國(guó)內(nèi)企業(yè)在這方面風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)能力就比較薄弱。

另一方面是除了芯片本身，還需要進(jìn)行生態(tài)建設(shè)。比如我司的FPGA芯片、MCU芯片和人工智能芯片，都存在一個(gè)生態(tài)的問(wèn)題。賽靈思、TI公司、英偉達(dá)公司的GPU，CUDA生態(tài)是一道很深的護(hù)城河，而新興國(guó)產(chǎn)芯片企業(yè)想要有所突破，不但需要在芯片技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新，也必須建設(shè)相應(yīng)的應(yīng)用生態(tài)。

更加讓市場(chǎng)復(fù)雜化的是，地緣政治摩擦下，加速了中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的自主化發(fā)展，國(guó)產(chǎn)化替代成為了不可不聊的話題。對(duì)此曾昭斌坦言，近年來(lái)受外部環(huán)境的不穩(wěn)定因素影響，國(guó)內(nèi)芯片行業(yè)遭受了國(guó)外專(zhuān)利壁壘、標(biāo)準(zhǔn)壁壘、貿(mào)易壁壘等“卡脖子”制約。

這對(duì)行業(yè)來(lái)說(shuō)是挑戰(zhàn)，也是機(jī)遇。近期國(guó)務(wù)院印發(fā)《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展若干政策》，提出中國(guó)芯片自給率要在2025年達(dá)到70%，為國(guó)產(chǎn)芯片公司的自主發(fā)展帶來(lái)了巨大的發(fā)展空間。

一系列政策讓“國(guó)產(chǎn)替代”成為了近年來(lái)的熱點(diǎn)話題，但對(duì)復(fù)旦微電子來(lái)說(shuō)，早在上個(gè)世紀(jì)成立初期，“做中國(guó)人自己的芯片”的理念就已深入每個(gè)復(fù)微人的心中。公司“以發(fā)展中國(guó)微電子事業(yè)為‘己任’”，致力于研發(fā)讓市場(chǎng)認(rèn)可的國(guó)產(chǎn)芯片，時(shí)至今日獲得了廣大客戶和市場(chǎng)的認(rèn)可。

以智能電表為例，過(guò)去國(guó)內(nèi)市場(chǎng)基本由歐美日系進(jìn)口芯片絕對(duì)壟斷。而經(jīng)過(guò)20多年的深耕，復(fù)旦微電子的單相表市場(chǎng)占有率現(xiàn)已超60%，自主研發(fā)的高可靠工業(yè)級(jí)主控MCU實(shí)現(xiàn)了核心元器件國(guó)產(chǎn)化。通用型低功耗MCU也得到市場(chǎng)的肯定，目前已在智能水氣熱表、安防消防、智能家居、健康醫(yī)療、可穿戴設(shè)備、工業(yè)控制等多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)。截至2020年底累計(jì)銷(xiāo)售4.5億顆。

圖4：復(fù)旦微電子推出的FM33G0XX系列通用MCU

除了MCU，最讓曾昭斌自豪的顛覆性產(chǎn)品就是自研FPGA。根據(jù)他的介紹，公司致力于為人工智能產(chǎn)業(yè)提供底層算力平臺(tái)支持和通用計(jì)算加速架構(gòu)。在可重構(gòu)器件（FPGA）方面，公司經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期積累，具備了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)的技術(shù)水平，先后完成了國(guó)內(nèi)首款千萬(wàn)門(mén)級(jí)FPGA、國(guó)內(nèi)首款億門(mén)級(jí)FPGA、國(guó)內(nèi)首款億門(mén)級(jí)PSOC芯片的突破。

圖5：FMQL45AIT（簡(jiǎn)稱青龍筋斗云），國(guó)際首款自定義全新架構(gòu)的可重構(gòu)AI芯片

公司在2019年，推出了首款面向人工智能的可重構(gòu)芯片——FPAI（FPGA+AI）芯片。該芯片創(chuàng)新性的集成了大容量可編程邏輯、高性能AI加速核心和多核處理器系統(tǒng)，在保證強(qiáng)大AI算力的同時(shí)，還為用戶提供了靈活可配置的算力資源。高效靈活的FPAI芯片方案、快速部署的平臺(tái)方案和軟硬一體的完整方案，公司將為客戶提供了多方位的AI解決方案，幫助用戶在人工智能時(shí)代成就未來(lái)。

雖然芯片真的那么“難”，但復(fù)旦微自成立以來(lái)始終堅(jiān)持自主創(chuàng)新的道路，通過(guò)技術(shù)和產(chǎn)品的革新來(lái)推動(dòng)企業(yè)的發(fā)展。復(fù)旦微成立專(zhuān)門(mén)的研究院，該部門(mén)員工近200人，獨(dú)立于各大產(chǎn)品線，主要研究世界各項(xiàng)前沿技術(shù)，通過(guò)最新的技術(shù)研究來(lái)推動(dòng)項(xiàng)目的進(jìn)程和落地：

1、復(fù)旦微電子聯(lián)合申通地鐵集團(tuán)及高晶檢測(cè)科技股份有限公司推出的智能識(shí)別X光機(jī)系統(tǒng)，能夠直擊目前人工安檢的痛點(diǎn)，通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別技術(shù)，每一臺(tái)X光機(jī)都可以變身為一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的安檢人員，以硬件形式呈現(xiàn)的智能X光機(jī)安檢系統(tǒng)，能夠24小時(shí)不間斷地、穩(wěn)定地工作。

2、復(fù)微神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能檢測(cè)系統(tǒng)由復(fù)微神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智算平臺(tái)組成。我們模擬安檢人員的工作方式，利用“圖像識(shí)別技術(shù)”來(lái)對(duì)經(jīng)過(guò)安檢機(jī)的X光圖片進(jìn)行識(shí)別，檢測(cè)其中的違禁品。采用“卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”（Convolutional Neural Network）相關(guān)技術(shù)，可以檢測(cè)到圖片中的物品類(lèi)別及其位置，并在圖片中畫(huà)出對(duì)應(yīng)的提示框。通過(guò)十萬(wàn)量級(jí)數(shù)據(jù)的訓(xùn)練，對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷地調(diào)整，能達(dá)到對(duì)六大類(lèi)違禁品超肉眼的識(shí)別精度。

3、智算平臺(tái)是復(fù)旦微電子磨礪3年研發(fā)出來(lái)的一款針對(duì)CNN卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基于FPGA的深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速平臺(tái)，具有高算力、低功耗的加速效果，提供高達(dá)1TGOPS的算力，靈活的支持VGG、YOLO、FaceNet等主流深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)勢(shì)。智算平臺(tái)配合智能識(shí)別X光機(jī)，以150ms處理每張圖片的速度，幫助安檢人員在復(fù)雜場(chǎng)景下識(shí)別各類(lèi)物品，從而保證鑒別結(jié)果，極大提高安檢效率。

政策利好，跟著國(guó)家一步一個(gè)腳印

當(dāng)然，除了困境和壞消息，好消息也不斷激勵(lì)著電子行業(yè)蓬勃發(fā)展。經(jīng)歷種種打壓，國(guó)家政策逐漸電子產(chǎn)業(yè)傾斜，這也為行業(yè)帶了新生機(jī)。曾昭斌告訴記者，隨著國(guó)家的重視和資本的涌入，行業(yè)的整體發(fā)展進(jìn)程將顯著加快，市場(chǎng)需求會(huì)呈現(xiàn)出多樣化和高端化的趨勢(shì)，對(duì)應(yīng)產(chǎn)品和技術(shù)的迭代也需要跟上市場(chǎng)步伐。舉例來(lái)說(shuō)，信息安全領(lǐng)域一直以來(lái)廣受關(guān)注，通信技術(shù)的發(fā)展和云時(shí)代的到來(lái)更是對(duì)其提出了極高的需求。

應(yīng)此市場(chǎng)需求，復(fù)旦微電子開(kāi)發(fā)了包括基于國(guó)際加密算法標(biāo)準(zhǔn)SM9等在內(nèi)的多種密碼算法安全實(shí)現(xiàn)方案，這些方案可用于網(wǎng)絡(luò)攝像頭的增強(qiáng)身份認(rèn)證、數(shù)據(jù)傳輸加密等。其中，SM9是中國(guó)首個(gè)列入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的加密算法，是一款適于IoT需求的輕量級(jí)算法防護(hù)方案。而復(fù)旦微電子研發(fā)的PUF（物理不可克隆防偽）技術(shù)實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)首個(gè)量產(chǎn)PUF芯片，結(jié)合區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)了可溯源的唯一性認(rèn)證平臺(tái)（UIVS）。

PUF技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于國(guó)臺(tái)酒防偽、油罐防偽、京東商城正品追溯、進(jìn)口高端葡萄酒、藝術(shù)品防偽等高端市場(chǎng)，獲得了客戶的一致認(rèn)可。而在復(fù)旦微電子的安全實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，不僅會(huì)對(duì)基礎(chǔ)算法進(jìn)行開(kāi)發(fā)，還會(huì)對(duì)算法在系統(tǒng)的應(yīng)用和效能作為基礎(chǔ)技術(shù)研究。此外，復(fù)旦微電子還會(huì)研究芯片安全攻擊方法，以“矛”試“盾”，從而驗(yàn)證與確保產(chǎn)品可靠性。

另一方面，國(guó)家提出了新基建的長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略，并不限于某類(lèi)具體產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)，其目的更多是預(yù)先研究布局，做好產(chǎn)業(yè)必須的基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作。而這與復(fù)旦微電子長(zhǎng)期以來(lái)的發(fā)展策略不謀而合。在23年的發(fā)展歷程中，集團(tuán)始終堅(jiān)持對(duì)前瞻領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)進(jìn)行布局。同新基建一樣，針對(duì)集團(tuán)整體發(fā)展產(chǎn)品定位、自身技術(shù)積累、人員結(jié)構(gòu)以及后期發(fā)展方向，修煉“內(nèi)功”，并依托此進(jìn)行產(chǎn)品和技術(shù)創(chuàng)新。

以存儲(chǔ)領(lǐng)域?yàn)槔獜?fù)旦微電子具有長(zhǎng)期存儲(chǔ)的技術(shù)積累，從機(jī)理、產(chǎn)品、設(shè)計(jì)方面對(duì)技術(shù)都擁有深刻的理解，無(wú)論在嵌入式還是通用存儲(chǔ)市場(chǎng)都具有了很好的口碑。而作為集團(tuán)的核心基礎(chǔ)技術(shù)之一，存儲(chǔ)技術(shù)廣泛應(yīng)用在電力電子、FPGA、安全識(shí)別事業(yè)部、存儲(chǔ)等產(chǎn)品線及領(lǐng)域。而得益于集團(tuán)對(duì)于存儲(chǔ)技術(shù)的前瞻布局和研究，復(fù)旦微電子也成為了全球領(lǐng)先的NVM供應(yīng)商，現(xiàn)已形成EEPROM、SPI NOR Flash、SPI NAND Flash、專(zhuān)用存儲(chǔ)器四大產(chǎn)品線，也是國(guó)內(nèi)非揮發(fā)存儲(chǔ)器產(chǎn)品線最完整的公司之一。

國(guó)家政策逐漸利好電子行業(yè)，作為公司也要回饋社會(huì)，建立社會(huì)責(zé)任，傳播正能量。曾昭斌表示， 2017年底，復(fù)旦微電子集團(tuán)攜手上海市慈善基金會(huì)，捐助“花兒綻放——聽(tīng)障兒童人工耳蝸”項(xiàng)目。公司成立“復(fù)旦微電子集團(tuán)專(zhuān)項(xiàng)基金”每年出資100萬(wàn)元，贊助家境貧困的重度聾兒裝置人工耳蝸，使孩子們能最大限度地重建聽(tīng)力。2019年聯(lián)合上海市聾兒康復(fù)中心、上海音樂(lè)學(xué)院等機(jī)構(gòu)成立的上海市第一支全部由聽(tīng)障兒童組成的合唱團(tuán)——“蝸牛寶寶合唱團(tuán)”。

骨子里有著“頂天立地”的宏偉藍(lán)圖和格局的復(fù)旦微電子，在“做中國(guó)人自己的芯片”的理念下，正在譜寫(xiě)國(guó)產(chǎn)化的新篇章。