原标题: 芯城系列之龙头引领: 陕西是如何迅速成为我国集成电路产业重要一极?
编按
集成电路产业是国民经济和社会发展的战略性, 基础性和先导性产业, 是推动战略性新兴产业发展, 培育信息技术经济的战略重点, 对提升综合国力, 整体工业实力和保障国家信息安全具有重大意义.
近年来, 在国家战略有力推动, 地方政府大力支持, 企业市场化运作的多方努力下, 中国集成电路发展取得了长足的进步. 为系统梳理全国各地半导体产业发展的突出成就, 总结经验和问题, 集微网特推出 '芯城' 系列报道, 聚焦各地在集成电路产业方面取得成绩, 集中展示集成电路产业发展成果.
此文为该系列报道的第二篇.
集微网4月20日报道 (记者 张轶群) 近年来, 陕西集成电路产业发展呈现出别样光景. 一大批具有国际影响力的企业在此集聚, 产业规模不断扩大, 一跃成为国内集成电路产业版图上的重要一极.
集成电路产业发展之于陕西, 不仅在于工业能力上的 '补短板' , 投资环境的进一步优化, 也在于收获了国际化的视野和格局. 在这一过程, 三星等龙头企业的引领, 开放合作的心态, 以及对于产业持续专注的投入是陕西集成电路产业发展的关键.
自上世纪60年代以来, 陕西就是中国重要的半导体基地, 新中国第一块集成电路就诞生在西安微电子所. 由航天, 军工带动的教育, 科技资源为陕西集成电路发展奠定了良好基础.
近年来, 陕西集成电路产业取得了突破性进展, 改变了过去规模较小的局面. 随着美光, 三星, 华为, 中兴等一大批国际知名半导体和通讯企业在此落户, 陕西集成电路产业产业规模, 技术水平和产业发展成熟度都得到显著提升.
陕西省半导体行业协会的数据显示, 2017年陕西半导体产业销售655.11亿元, 其中集成电路产业销售收入506.8 亿元, 增长18.4%.
IC设计方面, 陕西高校和科研院所众多, 为发展设计以及培养人才带来了优势, 包括华为海思, 中兴微电子, 西安英特尔, 西安微电子技术研究所, 华芯半导体等近百家设计企业已颇具规模, 推动了陕西集成电路设计业迅猛发展.
2017年, 陕西集成电路设计行业规模达到77.2亿元, 同比增长111.2%. 随着中兴无晶圆设计工厂克瑞斯公司的成立和投产, 2017年陕西IC设计业增长111.2%. 西安集成电路设计业规模超过杭州, 成都, 成为2017年全国集成电路设计业规模增长最快的城市.
制造业方面, 2017年陕西集成电路制造增长13.6%. 在中国半导体行业协会公布的 '2017年国内十大集成电路制造企业' 排名中, 位于西安的三星 (中国) 半导体以 274.4 亿元销售额排名第一, 西安微电子技术研究所 (销售额27亿元) 也跻身十强之列.
封测方面, 陕西已成为西北地区重要的封测产业集聚地. 2017年, 国内规模前三, 西部最大的高端集成电路封测企业华天科技在西安投资58亿新建封测厂, 美光以及台湾力成等重大项目也落户以及扩产, 带动了陕西在封测方面能力和规模的提升.
陕西集成电路产业链的壮大还吸引了包括全球最大的集成电路设备制造商——美国应用材料公司等近百家国际知名配套企业入驻, 完善了支撑配套和物流环境, 产业集群化发展优势明显, 为产业发展提供了良好的保障环境.
目前, 中国集成电路产业已经形成上海为中心的长三角, 北京为中心的环渤海, 深圳为中心的泛珠三角以及陕西为代表的中西部四个各具特色的产业集聚区. 在日趋完备成熟的产业链体系支撑下, 陕西一跃成为我国集成电路产业发展的重要一极, 西部集成电路重镇的雏形呼之欲出.
三星西安半导体生产现场工人展示生产出来的半导体
龙头企业集聚带动产业规模提升
作为西部内陆省份, 从地缘上看, 陕西发展集成电路产业并不像开放程度更高的东部沿海城市那般具有优势, 那为何能够取得目前的成绩? 除了多年来省市领导对集成电路产业发展高度重视, 持续投入和扶持外, 三星等龙头企业的带动和引领发挥了重要作用.
陕西九成集成电路企业集中在西安, 应该说基础较好, 只是此前多以国内企业为主, 但作为中西部城市, 视野以及规模上的限制制约了集成电路产业的发展.
这样的局面随着美光, 三星等国际半导体巨头的到来而得到改善. 2005年国际存储巨头美国美光公司在西安高新区投资2.5亿美元建立封测基地开始, 陕西便着力开展巨头引入方面的布局, 2012年又重磅引入三星总投资100亿美元的存储芯片一期项目, 有力地带动了产业链上下游企业在西安集聚, 西安已初步形成了具有完整产业链条和巨大发展潜力的新一代信息技术产业集群.
在产业链配套方面, 三星半导体闪存芯片项目带动了上百家配套企业入驻, 包括美国空气化工, 日本住友, 华讯微电子等一大批国内外企业.
据陕西省半导体行业协会秘书长何晓宁介绍, 此前西安高新区有两家半导体制造企业, 因为产线均引自国外, 所有配套也都来自省外, 甚至连包装箱都要从沿海地区引入. 而随着三星项目的引入, 现在企业的配套完全可以在高新区内就地解决, 间接带动了陕西本土集成电路产业的发展.
三星在西安的半导体工厂, 集存储芯片生产, 封装, 测试于一体, 其生产的10纳米级NAND闪存芯片 (V-NAND) , 代表着世界最高端的技术水平. 这也为本土企业提供了近距离学习, 交流的机会, 有助于本土产业水平同国际标准接轨, 提升专业化程度.
西安高新综合保税区产业发展局副局长具美汝告诉记者, 以前中国半导体设备厂商很难打进三星, 台积电等国际大厂的供应链, 三星项目的入驻, 给予了本土企业更多同三星接触交流的机会, 目前, 已经有部分国产设备在三星西安工厂启用, 这也是三星对于本土产业的带动和引领的一个方面.
截止到2016年, 三星在中国的投资, 尖端产业投资约占52%, 其中最大的项目就是西安半导体, 这也是继美国, 韩国之后, 三星的第三个全球半导体产业基地. 三星项目使西安晶圆制造业规模连续多年保持60%以上的增长速度. 而从2012年引进至今, 陕西半导体产业整体规模6年扩大了6倍, 复合增长率36.6%, 国内半导体产业规模排名也由2011年的第八上升至第四, 仅次于上海, 北京和江苏.
应该说, 三星项目的引入有力促进了陕西半导体产业规模的提升, 以及中国在世界半导体产业市场地位的迅速提升.
此外, 龙头企业的入驻也要求本地提升配套服务能力, 包括水电供应, 人才资源, 城市生活设施配套等多方面. 经过多年的发展, 西安已构建出一套较为成熟的企业服务模式, 这使得整体投资服务环境大为改善, 而其本身在有科研, 教育方面的软实力优势, 也为进一步吸引众多投资者的奠定了重要基础.
'以往很多外商对西安市不太了解, 特别是欧洲的一些中小型企业, 因为缺乏专业团队和资金进行全方位的投资环境调研, 投资非常谨慎. 而三星的落户对他们而言是一个重要参照, 也对西安的招商引资起到了很好的宣传作用. ' 西安高新区创新发展局副局长吴峰说.
被不断优化的营商环境, 不断提升的政府服务意识所吸引的, 不仅包括集成电路领域企业. 近年来, 包括亚马逊, 腾讯, 阿里, 大疆, 京东, 比亚迪等一大批重大资产项目近年来落户西安, 优质的营商环境正在成为西安的城市新名片.
合作共赢开启新篇章
陕西集成电路产业的快速发展无论是对于自身还是对于中国集成电路产业而言都具有诸多意义.
首先, 集成电路产业作为新一代信息技术, 高附加值, 集约用地等特征, 使得其在经济结构转型中起到重要作用. 陕西地处我国中西部地区, 工业能力一直是短板, 因此发展集成电路产业也同多年来陕西整体经济谋求结构转型升级, 积极培育壮大电子信息等战略性新兴产业, 加快构建具有全球影响力的新一代信息技术产业高地的诉求契合, 成为其新旧动能转换的 '助推器' .
此外, 陕西集成电路产业的发展, 对其外向型经济以及制造业起到了推动作用. 2017年, 陕西进出口总额增长37.4%, 其中出口增长58.8%, 增速位居全国第二, 进出口额70%由半导体企业贡献.
伴随国家 '一带一路' 倡议的提出, 中国 (陕西) 自由贸易试验区, 西安建设国家中心城市等诸多机遇叠加, 陕西的投资环境日益改善, 开放水平不断提高, 也将获得更加广阔的发展空间.
'西部投资的活跃, 改变了过去西部大开发企业动力不足的局面, 大量东部企业基于成本方面的考虑在向西部转移, 也有助于西部大开发战略的深入推进. ' 西安高新区创新发展局副局长吴峰在接受记者采访时表示.
第二, 作为技术密集型产业, 高素质的人才是我国半导体产业能否实现从量的增长到质的提升跨越的关键. 陕西高校数量列全国第三, 有20多所设有微电子专业的高校和研究机构, 专业技术人员约占全国的1/6, 人才基础对于产业发展具有极大的竞争优势, 也是我国半导体人才培养和输出的重要省份, 为我国集成电路产业人才培育提供了坚实基础.
第三, 陕西集成电路产业发展的龙头集聚效应起到了示范作用. 三星项目落户西安后, 周边中西部省份四川, 重庆, 合肥等都将集成电路产业作为 '十三五' 期间产业发展的重点工作进行推进, 于是有了武汉的长江存储, 成都的格罗方德, 合肥的力晶等, 带动了中西部地区发展半导体产业的热情.
过去五年来, 我国集成电路产业发展迈出坚实步伐, 技术实现多点突破, 产业链各环节得到全面提升, 产业保持年均20%增速. 在今年的政府工作中报告中, 把推动集成电路产业发展列在加快制造强国建设需要推动的五大产业关键词的首位, 也表明了我国在推动产业发展上的决心.
今年是改革开放四十周年, 从陕西集成电路产业发展的缩影看, 集成电路作为高技术, 高度国际化的产业, 一方面要有 '板凳要坐十年冷' 的耐心, 苦练内功, 另一方面, 也要保持开放, 共赢的国际合作理念. 正是凭此, 中国的集成电路产业由早期的引进淘汰, 落后产能, 到现在能够实现全球同步技术的引进, 积极融入到全球集成电路产业生态体系中贡献力量.
站在新的起点, 我们对中国集成电路产业的发展抱有信心. (校对/范蓉)
2.倪光南回应方舟CPU失败论: 企业失败不等于技术失败;
新浪财经讯 4月24日消息, 一生致力于发展国产芯片和软件的中科院院士倪光南24日向新浪财经独家回应当年方舟CPU失败事件时否认方舟全面溃败, 他表示, 企业失败不等于技术失败.
已经79岁的倪光南是中科院院士, 上世纪八十年代首创了汉字输入的联想功能, 也是联想集团的首任总工程师.
'中兴事件' 引发 '中国芯' 的广泛关注, 曾经是倪光南助手的梁宁近日发出一篇万字长文《一段关于国产芯片和操作系统的往事》, 该文讲述了倪光南坚持开发 '方舟' 国产芯片而遭遇 '全面溃败' 的尝试.
梁宁在文章中写到, 作为倪光南助手, 她参与了方舟CPU, 永中Office, NC瘦客户机和Linux操作系统的工作. 李德磊 (方舟科技的创办者) 找到了倪光南, 一直为中国没有自主知识产权的操作系统和芯片而耿耿于怀的倪光南看中了李德磊的技术队伍, 2001年4月, 中国第一片自己设计的嵌入式芯片 '方舟1号' 诞生. 而芯片做出来后, 没有自主设计核心电路板的能力, 没有配套软件可用, 国产软件遭遇格式不兼容及低用户体验, 梁宁形容为 '溃败如山' .
2006年的一篇媒体报道这样描述方舟的破灭: 方舟承接科技部的 '863' (中国高技术研究发展计划) 项目搁置, 方舟大厦拔地而起引起科技部警惕, 直呼看错了李德磊的倪光南向科技部 '负荆请罪' .
倪光南回应当年 '方舟事件' 表示, 不能认为企业的失败就等于团队或技术的失败, 要从不同的角度来看.
方舟没了, 李德磊跑掉了, 倪光南说, '这当然是失败, 但是对于所有参与方舟的人来说, 是发展过程的一个阶梯, 团队和技术通过这个过程成长了. 李这些人是坚决要批的, 但是不能伤害到这些团队. 没有方舟CPU, 君正CPU可能就没有了. '
资料显示, 1997年中科院计算机所博士毕业的刘强加入李德磊的公司, 成为主管研发的副总裁, 2005年他离开方舟成立了君正. 方舟公司关门了, 方舟的技术人员将国产CPU技术延续了下去. 走自主研发路线的君正公司于2010年IPO上市, 生产的芯片用于360摄像机, 小米手表等多款产品上.
倪光南说, 方舟没有成功, 但刘强成功了.
倪光南表示, 国产芯片经历了从 '不可用' 到 '可用' , 一个新产品出来, 有些地方能用有些地方不可用, 不可用的是失败了, 而有些方面能够成功.
'我们能够做的是在一定条件下尽可能去争取, 软件1.0往往不太好, 那么1.0就不去做了吗? 1.0不一定是失败, 1.0只是一个过程. 没有1.0哪有2.0呢? 没有说一个版本能够成功的. 芯片也是刚出来会有一些bug, 第一个版本成功不是很容易, 但要尽量做扎实一些. ' 倪光南说.
另外, 对于备受关注的 '中兴事件' , 倪光南认为, 一概而论地说中国造不出芯片是不准确的, 不同领域情况不一样. '超级计算机领域我们的芯片不比别人差; 桌面产品的芯片确实还比发达国家差, 差距不是那么大, 有三五年; 手机上的芯片也跟国外大致相当, 但有些芯片确实跟国外差距很大. 通讯领域中兴用的很多芯片我们没有, 没有是因为过去没重视' .
倪光南指出, 芯片产业分为设计制造两部分, 中国最大的短板是制造, 设计的水平还是比较好的. '制造显然大大落后, 制造比较接近于传统工业, 需要大量设备, 材料, 工艺, 这方面投入要很大, 我们投入不够. 跟美国相比, 差距还比较长, 十年八年是要有. ' 邹佳琪/文 新浪财经
3.第一代芯片创业者武平: 中国仍有追赶的机会;
近期 '中兴禁令事件' 如一记重拳打在了中国制造最痛的部位. 从产业角度, '中兴禁令事件' 给了我们明确警告——不掌握核心技术就会被别人卡住脖子.
我们不得不反思, 为什么中国的芯片技术没有完全发展起来? 问题出在哪里? 又该从哪些方面着手改善? 带着这些疑问, 创业家& i黑马昨日采访了 '00年代' 海归芯片技术创业者, 展讯创始人, 武岳峰资本创始合伙人武平.
十几年前, 中国曾经在芯片领域有过一次突破, 其中就以展讯为代表. 武平是第一代海归创业者的标志性人物, 他白手起家, 在2G打败了欧美的半导体厂商, 在3G领域建立了中国芯片的话语权, 缔造了中国3G第一股. 然而, 由于失去公司控制权, 武平于2010年离职, 并在翌年创办武岳峰资本.
作为中国第一代芯片创业者, 武平如何看待当下的中国芯片产业的困境和出路.
以下为武平口述, 经创业家&i黑马编辑:
'被卡住脖子'
今天来讲, 外国人最能在集成电路上卡住中国的脖子, 因为其是所有现代工业的核心技术, 而不论是传统制造业, 农业, 矿产, 石油, 大型机械……目前中国都有比较好的基础, 只有集成电路, 中国的落后程度最大. 中国是全世界集成电路最大的需求方, 超过了60%, 但集成电路的国产化率非常低.
目前, 中国在集成电路的四个主要环节上: 材料方面全面落后, 制造上也落后了一到两代, 设计方面(即产品)在高端差距较大, 我们唯一能赶上接近的就是封装领域, 但它的技术含量最低. 如果中国没有控制集成电路的关键链条, 就容易被别人卡住脖子.
'中兴事件' 从产业角度来说, 再一次给了我们非常明确的警告——我们仍未解决核心技术问题.
在中国早期创业潮, 虚拟经济大发展之前, 大批海归留学生和国内一些企业都做了芯片. 我们投入了很多, 在操作系统, 核心器件, 芯片等领域都有所突破, 但是后来很多都放弃大的投入. 我们的集成电路代工厂在2000年附近有一个快速发展期, 但国家却没有持续加大投资, 直到2015年后才又加大投资. 这暴露出我们在投资领域的短处.
不管是从政策角度, 投资方向还是对产业领军人物的关注方面, 中国一度都缺少对芯片行业坚决支持的认知. 虽然风险资本, 国有资本也关注过芯片行业, 但具体的积极性和务实发展意识更加重要.
今年 '两会' , 《政府工作报告》将集成电路列入实体经济发展首要目标. 从产业角度来看, 国家目前非常重视芯片产业, 也意识到了芯片产业存在核心技术落后的问题.
在我看来, 如果想让一个产业活泛起来, 应该给于一个全面的支持环境, 比如资本市场就应该给一些特殊渠道, 产业政策要特殊扶持.
过去几年, 中国诞生了大量技术推进虚拟经济, 但在实体经济领域, 核心技术却存在着断层. 我们应该加大这方面的投入, 并提供一些快速通道, 也就是核心科技的发展高速公路.
'政府支持必不可少'
半导体是一个支柱型产业, 其历来就不是完全市场化产业. 美国, 欧洲, 亚洲都具有政府强力介入的印记. 这也是美国作为市场经济最强的国家, 却由政府扶持发展集成电路和将其作为贸易保护产业背后的逻辑. 韩国三星也是靠国家持续加大投资 (可以说是不计成本的投资) 才发展起来的. 然而, 中国在半导体, 集成电路等领域却过早地放开了市场化竞争.
回过头来看, 华为现在发展的这么好, 少不了当年深圳市政府的力挺. 如果不是政府给华为那么多的贷款, '华为的冬天' 可能会很长. 如果华为的领导人没有强烈的国家意识, 华为也做不出核心技术. 如果大家都选择去做又快又容易做, 门槛不高的产业, 就算做的再热闹, 还是没有底气.
政府也扶持成功过一些企业, 如京东方, 华为等. 在企业发展强势的情况下, 地方政府同时给它强有力的支持. 华为, 京东方的成功既受益于国家政策, 也是在特定的环境下, 企业利用自身优势在地方政府的慧眼之下得到了发展. 否则, 它们走不到今天.
过去银行贷款大都给了房地产等可以质押的企业, 但高科技企业有什么可质押的东西呢? 高科技靠的是人, 头脑, 智慧产权, 不可能把这些抵押在银行吧.
我们做芯片还是要有政府的大力支持, 否则做不起来. 因为芯片行业已经走到了另一个阶段.
目前, 国外的芯片行业已经到了大整合的阶段, 留给初创企业的机会越来越少. 大公司正在进行高度整合, 大的金融机构都在参与. 中国的芯片产业现在是一个 '混合体' : 一方面产业没有发展起来, 有大量初创企业 (约1500家创业企业) ; 另一方面我们也有一些中小量级, 相对成熟的企业; 同时个别企业也进入了整合阶段. 因此, 政府一定要出台一些政策来促进产业整合发展.
企业发展需要政策环境, 产业环境, 人才环境, 也要借助资本的力量.
芯片行业的特殊性要求创业者要长期投入, 但投资人要的是快速退出. 这个矛盾的存在有合理性, 但也有不合理的地方.
当年美国风险投资赚的第一桶金都是从集成电路领域挖到的, 但中国不是.
今天虽然美国VC投资机构都不投半导体了, 但是美国大的投资机构 (PE, 并购基金) 如银湖资本, KKR等还是会大量投资半导体. 这是因为投资阶段不一样, 半导体仍然值得产业投资. 现在国外芯片产业已经到了利用资本力量做大的环节.
相比之下, 中国的投资人普遍关注泡沫经济. 如果我们国家在集成电路等核心技术方面, 在金融政策, 资本运作, 产业政策等方面做一些倾斜的话, 资本市场就不会只看短期回报了.
'正处在关口'
从发展现状来说, 中国的芯片行业仍有追赶的机会. 在很多领域我们都有所突破, 只是没有完全发展起来, 现在是一个非常好的机会.
现在芯片产业正处在一个关口, 到了一个非常关键的时期. 没有芯片, 服务器不能升级, 智能驾驶跑不动, 飞机飞不起来, 互联网无法高速……互联网经济都会没戏唱, 希望政府, 企业家, 投资家能认识到这个危机, 关注这个行业.
当年我们选择回国做芯片, 也是因为国家出台了一系列政策, 我们才敢回来. 我们是第一批海归的半导体人, 死了一批人, 也活下来了一批人. 我们这批人都是凭着一点匹夫之勇往前冲, 收获了很多经验教训.
我想告诉现在做芯片的创业者们两点:
一, 从国家政策角度来讲, 现在芯片 (集成电路) 领域处于一个最好的发展时期, 要积极投入, 全力参与. 二, 目前中国已经有大量的愿意投资高科技的基金, 要比境外投资机构更适合中国发展国情, 大家吸取当年的经验教训, 在公司顶层设计方面, 一定要注重长期持续合理的发展.
希望国家接下来能给芯片行业更多实质性的扶持, 因为在集成电路领域创业非常艰苦, 前期投入很高, 投资周期一般都以五年十年为单位. 国家要以爱惜的心态呵护它的成长, 同时对于解决了国家难题的产业英雄要予以保护.
现在芯片行业的环境不再是当年的 '沙漠' 了, 只有特殊品种才能存活. 现在是一片肥沃土地, 到处是小苗生长, 但还需要 '水份' 滋养. 有了 '水份' 之后, 一下就成长起广袤森林. 文|朱丹, 张九陆 创业家
4.中国电科38所发布 '魂芯二号A' 芯片 每秒千亿次浮点运算;
4月23日, 中国电科38所在福州举行的首届数字中国建设峰会上发布了实际运算性能业界同类产品最强的数字信号处理器—— '魂芯二号A' . 该芯片由38所完全自主设计, 在一秒钟内能完成千亿次浮点操作运算, 单核性能超过当前国际市场上同类芯片性能4倍.
高性能芯片被誉为 '工业粮草' , 代表了一个国家信息技术水平. 一直以来, 我国在高性能数字信号处理器(DSP)方面始终依赖进口. 12年前, 38所就开始进入数字信号处理器芯片领域. 2012年, 该所推出我国自主研发的首款实用型高性能浮点通用DSP芯片—— '魂芯一号' , 性能高于同期市场同类DSP芯片4~6倍, 并成功应用在我国空警-500预警机雷达等多个国防科技装备上, 成为我国首款广泛应用于国防科技装备的高端自主数字信号处理器.
'魂芯二号A' 采用全自主体系架构, 研发历时6年, 突破了控制器设计等多个技术难题, 获得国家技术发明专利, 软件著作权等科技成果30余项; 拥有当前业界性能最强的DSP核, 实现了对国内外同类产品性能指标的超越. 相对于 '魂芯一号' , '魂芯二号A' 性能提升了6倍, 通过单核变多核, 扩展运算部件, 升级指令系统等手段, 使器件性能千亿次浮点运算同时, 具有相对良好的应用环境和调试手段; 单核实现1024浮点FFT (快速傅里叶变换)运算仅需1.6微秒, 运算效能比德州仪器公司TMS320C6678高3倍, 实际性能为其1.7倍, 器件数据吞吐率达每秒240Gb.
作为通用DSP处理器, '魂芯二号A' 将广泛运用于雷达, 电子对抗, 通信, 图像处理, 医疗电子, 工业机器人等高密集计算领域. 目前, 正在多种重大装备以及图像处理领域中推广使用.
中国电科首席科学家, '魂芯二号A' 总设计师洪一介绍, '魂芯二号A' 的推出, 使得软件无线电从理想走向现实, 芯片功能逐渐取决于软件算法的更新成为可能, 为我国建立自主体系高端DSP产品谱系奠定坚实基础. 央广安徽
5.清华大学突破纪录: 首次实现25个量子接口间量子纠缠;
4月20日, 清华大学交叉信息研究院段路明教授研究组在《科学》期刊子刊《科学·进展》 (Science Advances) 上发表了题为 '25个可独立操控的量子接口之间纠缠的实验实现' ( 'Experimental entanglement of 25 individually accessible atomic quantum interfaces' 的研究论文. 该项研究首次实现了25个量子接口之间的量子纠缠, 相比于先前加州理工学院研究组保持的4个量子接口之间纠缠的世界纪录在接口数量上提高了约6倍.
二维原子系综量子接口阵列之间产生和验证量子纠缠的实验装置图
量子接口 (Quantum interfaces) 用于实现量子信息在光子和存储粒子 (通常为原子) 之间的相干转化, 是连接量子存储器或量子计算单元与光量子通信通道间的重要界面. 类似于广泛应用经典接口, 量子接口是量子信息领域的基本元器件, 实现量子接口之间的纠缠是构建量子网络和未来量子互联网的一个基本要求. 在量子信息科学中, 光子拥有最快的传输速度, 是传播量子信息的最佳载体, 而原子拥有很长的量子相干时间, 被广泛用于量子信息的存储. 量子接口将光子和存储原子连接起来, 实现量子信息在不同载体间的高效相互转换.
25个原子系综量子接口阵列中量子纠缠的验证
2001年, 段路明与合作者提出著名的DLCZ (Duan-Lukin-Cirac-Zoller) 量子中继方案, 建议用原子系综作为光子与存储器之间的量子接口. 得益于众多原子和光模式之间的集体增强效应, 基于原子系综的DLCZ方案是量子接口的一个理想选择, 在量子信息领域影响很大, 国际上多个研究组致力于实现DLCZ型量子接口及其相互间的量子纠缠. 加州理工学院的著名量子信息和量子光学专家金布尔 (Kimble) 研究组曾于2010年实现了4个DLCZ型量子接口之间的纠缠, 代表此前的国际最高水平.
为了实现更多量子接口间的纠缠, 构造更大的量子纠缠网络, 段路明研究组研发了新颖的二维量子接口阵列, 解决了相关技术问题, 可以方便地实现多个量子接口间的纠缠. 研究人员通过光束复分技术, 独立寻址并相干调控5×5的量子接口阵列, 制备了多体量子纠缠态. 在25个量子接口之间, 实验利用纠缠判据以高置信度证明至少存在22体以上的真实纠缠, 刷新了量子接口纠缠数量的世界记录.
《科学·进展》审稿人对该工作给予很高的评价, 认为: '这是一个创纪录的纠缠个数, 也是构建第一个量子网络过程中的一个重要的里程碑. '
论文第一作者为清华大学交叉信息研究院博士研究生濮云飞, 通讯作者为段路明教授, 其他作者包括交叉信息研究院博士研究生蒋楠, 常炜, 李畅, 张胜以及美国密西根大学博士研究生吴宇恺. 项目得到教育部, 科技部以及清华大学的经费支持.
6.我国芯片怎么补短板? 人才缺口40万 论文难发待遇低;
北京交通大学副教授李浥东最近有些忧虑, 他看到在对中兴事件与国家芯片的讨论中, 关注技术差距的多, 关注人才问题的少. 而在他看来, 国产芯片的研发和应用短缺, 更为根本的问题在于我国计算机人才培养的 '头重脚轻' .
他观察到, 计算机专业的大学生和研究生, 普遍不愿意学习更为基础的计算机系统结构, 而是对计算机应用更加上心.
'高校的芯片产业人才储备堪忧. 几乎所有人都在做计算机应用的东西, 而不是基础的东西. ' 李浥东很理解计算机基础领域和应用领域之间客观存在的人才差异, '高校讲就业率, 学生看市场预期' , 但他认为, 无论是薪资待遇还是人才总量, 目前都相差太大了.
根据工业和信息化部软件与集成电路促进中心(CSIP)2017年5月发布的《中国集成电路产业人才白皮书(2016-2017)》(以下简称白皮书), 目前我国集成电路从业人员总数不足30万人, 但是按总产值计算, 需要70万人, 人才培养总量严重不足.
40万芯片人才缺口该怎么补上?问题的答案不只藏在教育环节.
芯片人才缺口40万 '头重脚轻'
'本质上都是在教学生怎么用计算机, 而不是教学生怎么造计算机. 就像汽车专业教了一堆驾驶员一样. ' 谈起芯片人才话题, 中国科学院计算技术研究所研究员, '龙芯' 处理器负责人胡伟武有很多话说. 在他看来, 我国的芯片产业人才培养极不平衡, 大多数人才都集中在技术应用层面, 但研究算法, 芯片等底层系统的人才太少.
他随手就举了一个现实的例子: 绝大多数互联网公司都在用Java编程, 相应的人才储备有数十万甚至上百万, 但研究Java虚拟机(在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能的抽象化计算机)的人才非常少, '我2010年办企业的时候连10个人都不到' , 而今天全国可能仍不超过100个.
'大学教育不光要教用计算机的人才, 而是要教一个体系结构, 一个操作系统, 应该把这些教学体系发展起来. ' 胡伟武呼吁, 计算机专业要加强基础人才的培养.
对于这一问题, 中国工程院院士, 中国计算机学会名誉理事长李国杰归纳为四个字—— '头重脚轻' . 他谈到, 人才储备与培养比较薄弱, 是我国芯片半导体产业与国际顶尖水平相比仍有明显差距的一个关键因素.
白皮书指出, 1999年到2016年, 中国集成电路设计复合年均增长率为44.91%, 蓬勃发展. 但我国集成电路产业的自主创新能力弱, 关键核心技术对外依存度高, 人才缺乏等问题依然十分突出.
根据《国家集成电路产业推进纲要》, 产业规模到2030年将扩大5倍以上, 对人才需求将成倍增长. 而产业人才的供给与产业发展的增速不匹配, 依托高校培养IC(集成电路integrated circuit)人才不能满足产业发展的要求.
白皮书指出, 集成电路企业的研发岗专业人才年薪近30万元, 生产制造专业人才近20万元. 而本科学历的应届生在芯片设计中的平均年薪近15万元, 博士学历近30万元. 调查表明, 80%的企业每年调薪一次, 每次调薪比例大都在5%到10%之间.
但这一薪资水平与互联网企业的热门岗位, 尤其是大数据, 人工智能等岗位的薪资相比, 明显逊色不少. 拉勾网等互联网人才招聘网站的招聘信息显示, 计算机专业本科毕业, 且拥有4~5年工作经验的人工智能人才, 月薪最高可以拿到4万元, 考虑到许多互联网公司都会发12个月以上薪酬, 最终年薪可能超过50万元.
明显的薪资差异导致一些在基础架构领域有深厚积累的芯片研发人才也开始向互联网应用领域转型. 秦林(化名)就是其中之一. 据他介绍, 在北上深等一线城市的芯片研发机构或企业工作所获得的薪酬, 往往比不上一线互联网公司所能提供的薪酬, 而且阿里, 百度等互联网巨头企业, 也开始向更底层的核心技术研发加大投入.
IT领域的人才考核体系该改一改了
'头重脚轻' 的问题让李浥东很担心. 他说, 如果这样的情况继续发展下去, 未来3-5年, 计算机底层研究就会没有人才可用. '解决这个问题, 需要体系化的建设来治根, 治本. '
李国杰分析, 国内IT人才培养之所以存在 '头重脚轻' 的问题, 一方面是因为芯片等底层技术有较高门槛, 只有 '985' 等顶尖院校才培养得出来;另一方面也因为国内人才培养体制机制仍存在一些问题.
他谈到, 目前国内高校和科研机构对计算机人才的考核大多以发表论文为主要评价标准, 而相比大数据, 人工智能等应用领域, 芯片研究这类试错成本非常高的领域发表论文, 或者作出原创发明专利的难度明显更高, 因此入选 '国家杰出青年基金' 等培养计划的机会也更少.
大连东软信息学院副教授张永锋直言, IT领域的人才考核体系该改一改了. '不能把所有专业一刀切, 尤其是国家职称评定, 绩效考核. ' 他认为, 在芯片领域, 我国本就落后于欧美国家, 短时间内不可能产生很多成绩, 赚很多钱, 如果此时对芯片人才的考核还像其他领域一样, 只看学术论文, 唯绩效论, 那么可能会有很多人离开这一领域, 选择待遇更好的工作.
他认为, 我国高等教育应加强工程师文化的培养. '大家为了发论文, 为了求新求异, 不太重视工程, 觉得工程是比较低档次的东西. 而在芯片研发生产领域, 工程师是决定芯片设计创新能否落地的关键因素. ' 张永锋建议, 参考欧美的成熟经验, 建立全国统一的以集成电路设计, 制造为主题的学习实践平台, 提供集成电路设计EDA工具, 工艺库, 甚至做实验的平台. 全国集成电路相关专业的学生都可以申请使用这个平台上的资源. 这样从基础上提高人才培养质量, 并且减少各个高校之间的资源重复建设. 像一些成熟的集成电路工艺, 完全可以在平台上分享, 让学生学习. ' 中国青年报