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陈云霁: 从龙芯1号 到寒武纪的跨越

1.陈云霁: 从龙芯1号 到寒武纪的跨越;2.量子技术将颠覆未来战争形态 | 潘建伟:漫话量子;3.国家量子保密通信“京沪干线”项目通过总技术验收;4.杨培东:这种材料能做手机透明电极 还能探人脑;5.安徽半导体产业发展规划征求意见稿公布;6.砥砺奋进的五年 集成电路实现绝地大反击

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陈云霁: 从龙芯1号 到寒武纪的跨越0

1.陈云霁: 从龙芯1号 到寒武纪的跨越;

钱童心

[智能时代迟早要到来。每个时代都有其核心的物质载体,比如工业时代的蒸汽机、信息时代的通用CPU,智能时代也将会出现这个核心载体。公司未来想实现的是让人工智能芯片计算效率提高一万倍,功耗降低一万倍]

大约6亿年前在地质学上被称作“寒武纪”的时代,大量无脊椎动物在短时间内出现“生命大爆发”。如今,“寒武纪”这个名字再次被人们提及,它源自中科院计算所研发的人工智能芯片处理器的命名,意喻人工智能即将迎来大爆发的时代。

“寒武纪”8月获得了阿里巴巴领投的1亿美元融资,成为估值超过10亿美元的智能芯片领域独角兽公司。创始人陈云霁、陈天石兄弟俩也因此“一鸣惊人”,跃入公众视野。

目前寒武纪终端处理器IP产品已衍生出1A、1H等多个型号,在未来数年,全世界有数亿终端设备可望通过集成寒武纪处理器,来获得强大的本地智能处理能力。

陈云霁的目标是,让人工智能芯片计算效率提高一万倍,功耗降低一万倍。要实现这一目标,除了借助资本壮大快速发展自己,还需要陈云霁与陈天石俩兄弟继续长期以来的“双剑合璧”。

把AlphaGo装进手机

在8月底的中科院举办的一场名为“探索者”的创新大会上,哥哥陈云霁现身,和他同台的不乏德高望重的老院士,其中包括中科院生物物理研究所、上海生科院神经科学研究所研究员郭爱克院士,以及量子卫星首席科学家、中科大教授潘建伟院士。

陈云霁身穿印有寒武纪字样的白色圆领T恤,一身休闲的装扮,和硅谷的创业者并无两样。他腰间挂着工卡和钥匙,手里抱着电脑,一看就是不折不扣的理工男。坐在第一财经记者身边的中科大地球空间科学学院教授孙立广帮着解释道:“云霁是典型的科大人,他这身打扮不是不重视,科大人都是那么穿的,所以你们不要怪他。”

陈云霁以“制造机器大脑”作为他演讲的标题。这位早在2015年就入选《麻省理工科技评论》35岁以下的全球最佳35名创新人士的“天才少年”说道:“公司未来想实现的是让人工智能芯片计算效率提高一万倍,功耗降低一万倍。这意味着我们可以把AlphaGo这样的东西放到手机里,让手机帮助我们做各种各样的事情,甚至通过长期的观察和学习,真正实现强大的智能。”

之所以称其为“天才少年”,是因为陈云霁9岁就开始上中学,14岁进入科大少年班。弟弟陈天石也基本上沿袭了哥哥的成长路径。“我毕业后一直是做芯片的,我弟弟一直是做算法的,芯片加算法,就正好诞生了‘寒武纪’的人工智能芯片。”陈云霁告诉记者。

陈云霁是江西南昌人,父亲是电力工程师,母亲是历史老师。这也培养了兄弟两人“文理兼备”的特点。陈云霁痴迷历史,特别爱看书,不管是工程类的,还是历史方面的。如今已经是双胞胎的父亲的陈云霁认为,对于孩子来说,兴趣非常重要。

陈云霁爱打游戏。他颇为得意地告诉记者,自己大学本科主要“从事”《星际争霸》。但是也是在游戏中,陈云霁获得了芯片的灵感。他表示,非常乐于见到Facebook和谷歌的DeepMind等AI巨头训练机器,挑战《星际争霸》的人类玩家。AI研究者现在可以使用开放工具构建自己的模型,来应对《星际争霸》的技术挑战。

在创立寒武纪前,陈云霁在大学的最后一年,就参与了中国第一块通用CPU芯片龙芯1号的研制项目,这对他来说是一个光荣又难得的机会。

2002年,他如愿以偿来到了中科院计算所,跟随胡伟武研究员硕博连读,成为当时龙芯研发团队中最年轻的成员。博士毕业后,他留在了计算所。25岁时,陈云霁就已经成为8核龙芯3号的主架构师。

中科院计算所为中国计算机产业界和学术界培养了大量高技术人才,走出了联想、曙光等一批高技术企业,也是寒武纪科技的重要股东和产学研长期合作伙伴。联想创始人柳传志就曾是中科院计算所的一位研究员,后来他把其中的一个实验室变成了联想的前身。联想盈利后,对计算所的回馈非常大,还帮计算所建了新大楼。

从“龙芯”到“寒武纪”,陈云霁和陈天石瞄准了人工智能的生态布局。他曾这样解释自己的灵感来源:“人的大脑是已知世界中最智能的物体。如果能把大脑中神经元和突触数字化抽象出来,这样的数字化网络某种程度上可能就继承了人脑对信息的处理能力。”

不过虽然神经网络是智能处理的好方法,但目前通用处理器功耗高、效率低也阻碍了人工智能芯片发展。陈云霁解释道:“如果要用通用处理器搭建一个人脑规模突触的神经网络,可能需要建一个电站来给它供电。AlphaGo下一盘棋动用了1000个CPU和200个GPU,每分钟的电费就高达300美元,而网络规模只有人脑的千分之一。”

寒武纪AI芯片恰恰解决了这一问题——它能在计算机中模拟神经元和突触的计算,对信息进行智能处理,还通过设计专门存储结构和指令集,每秒可以处理160亿个神经元和超过2万亿个突触,功耗却只有原来的十分之一,未来甚至有希望把整个AlphaGo的系统都装进手机。

在陈云霁看来,制造出具备人类的智能的机器大脑,意味着人类将从繁琐的体力劳动和简单的脑力劳动中解放出来,而聚焦到创造性的活动中。这对于拥有一对双胞胎的陈云霁来说,可谓是能够解决眼下的燃眉之急。

中科院上海生命科学院神经科学研究所仇子龙向陈云霁调侃道:“如果有了你所期待的机器大脑,对你来说最开心和最不开心的事情是什么?”陈云霁幽默地回应道:“最开心的事情是有人帮我带孩子了,最不开心的事情,是自己没孩子带了。”

制造“机器大脑”

潘建伟院士问陈云霁:“既然机器能快速学习,那能不能直接把机器学到的东西复制进人脑?如果一台机器经过训练学到的东西,能不能复制到其他大量的机器中?”

对此,陈云霁表示,科学家现在在神经网络芯片中操纵的是虚拟的神经元,而不是真实的神经元,要将数据拷贝进人脑,目前还实现不了。不过,现在完全能够把一台已经学习过的机器复制到其他的机器中,而且这种复制的成本较低,是比较可行的节省成本的方法。

此外,针对特斯拉创始人马斯克近期提出的“人工智能和人类的共生体”(AI-humansymbiote),陈云霁认为,这种“人脑的数字化扩展”的外部设备现在还很难做到。他对第一财经记者表示:“这在技术上还非常难,现在人类只能复制大脑中一些比较粗浅的信息。”但是展望未来十年脑机接口的发展,他表示:“这倒有可能,现在很多人都在做这方面的尝试。”

对于人工智能未来发展的路径,陈云霁和陈天石都认为,随着社会逐渐从信息时代过渡到智能时代,人工智能芯片将是支撑智能计算不可或缺的载体。复杂的深度学习网络计算需求很高,需要有更多更强大的计算资源。

GPU是作为目前主流的人工智能计算平台,由于其基本框架结构并不是为人工智能所设计的,因此效率受到很多限制。而FPGA虽然迭代快,但从计算速度和能耗比来说,和专用的人工智能芯片相比仍然有差距。陈天石在近期接受采访时透露:“目前还有很多公司和高校也在引用跟踪我们前期的成果,研制深度学习专用的ASIC,比如谷歌TPU。”

他说道:“上个世纪以来,美国信息技术快速发展,涌现出Intel为代表的一系列伟大的芯片公司,驱动人类社会从工业时代过渡到信息时代。近年来,随着人工智能技术和脑科学的加速发展,以智能手机、智能驾驶、智能制造和机器人为代表的智能技术开始逐渐成熟。人类社会正处于从信息时代到智能时代的拐点,芯片的使命将从信息时代的计算转变为支撑机器智能。而寒武纪正是能够担当起这一光荣使命的公司。”

不过英伟达一位专业人士对第一财经记者表示:“寒武纪和英伟达的芯片没有很强的可比性,因为它是为专门目的而设计的集成电路(ASIC),就好像谷歌的TPU芯片就是为Tensor-flow设计的,会有局限性。而英伟达的GPU具有更大的宽展性,能根据不同的应用需要编程,为不同的算法优化,也能经得起技术升级的考验等。”

事实上,由于定制化、低功耗等好处,ASIC正在被越来越多地采用。以目前火爆的比特币“挖矿”为例,过去都是采用英伟达的芯片,但是英伟达的GPU有一个致命的弱点,就是耗电非常大,“矿工”需要为此支付高昂的电费,这笔费用会稀释他们的利润。为此,比特币“矿工”开始越来越多转向ASIC专用集成电路,这是寒武纪这类公司的机会所在,另一方面也是对英伟达GPU的威胁。

踏上商业化征程

人工智能当前迅速发展,很大程度上得益于深度学习带来的提升。深度神经网络意味着庞大的计算量,快速迭代需要提速。而作为人工智能和新的神经网络芯片,除了目前集成了百万神经元的IBM类脑芯片TrueNorth,寒武纪的人工智能芯片DianNao也被列为先进的芯片之一。

但是,神经网络芯片要走出实验室,进入市场应用并不容易。卷积神经网络之父、Facebook人工智能实验室(FAIR)主人YannLeCun就曾对IBMTrueNorth发表消极评论。

对此,陈云霁两年前接受采访时就表示,神经网络处理器处于“春秋战国”时期,这个新兴领域和通用CPU不一样,不存在太多历史积累上的差距。“相反深度神经网络处理器中国做得还是最早的,完全有领先的可能性。”陈云霁说道。上个月底,当第一财经记者问道,寒武纪的芯片未来会在哪些行业得到实际的应用时,陈云霁明确表示,未来一两个月就会有答案。

9月2日,华为在德国IFA展上重磅发布全球首款麒麟970移动计算平台。虽然没有公开宣布,但其背后的AI芯片就是来自寒武纪。华为一名高层向第一财经记者表示,华为海思和寒武纪确实是在合作开发。另有媒体爆料,麒麟970整合NPU(NeuralProcessingUnit,神经处理单元)的构想早在五年前就已经开始酝酿。

针对与华为的合作,陈云霁虽然没有正面回答第一财经记者的问题,但弟弟陈天石曾透露了寒武纪芯片的市场商业化推进:“主要是两方面:一是终端,二是云端。终端产品就是手机、智能眼镜、手环等,需要芯片去识别图像、影音和文字。而在云端,像科大讯飞、曙光这样知名的云端客户,都已经是寒武纪的客户。”

而陈云霁则坦言:“智能发展到现在,算法上的进步很多,也能解决很多实际应用中的问题,比如模式识别。但这和人们所期望的振奋人心的智能还存在很大的距离。”不过他认为,硬件的研究,尤其是神经网络芯片,对于人工智能进步,尤其是对于高级智能能力的实现,会有关键的作用。

寒武纪有一个非常洋气的英文名字,叫Cambricon。但是相比来说,寒武纪芯片的名字却是以非常直白的拼音DianNao来命名代号,读起来就是中文拼音的“电脑”,有这个接地气的名字,还要感谢一位法国人。

陈云霁表示,神经网络处理器这个课题是个中法合作项目,最初他们想起一个类似于“Electricmachine”或者“ElectricBrain”的英文名字。但是当时团队里一位法国人,来自法国国家信息与自动化研究所(Inria)的研究员OlivierTemam就向他们建议称,与其取一个平淡的英文名字,还不如反其道而行用中文的拼音来命名,这样对外国人来说是“外语”,他们反而会觉得十分“洋气”。

令人惊讶的是,寒武纪团队成员的平均年龄只有25岁,但是他们中的大多数人都已是芯片设计开发和人工智能研究的“老司机”了。很多骨干成员在校期间已开始从事相关领域的工作。

咨询公司Tractica的预测数据显示,到2025年,与人工智能相关的深度学习芯片组市场收入,将由去年的5亿美元飙升至122亿美元的规模,复合年均增长率超过40%。

  “智能时代迟早要到来。”陈云霁表示,“每个时代都有其核心的物质载体,比如工业时代的蒸汽机、信息时代的通用CPU,智能时代也将会出现这个核心载体。” 第一财经日报

2.量子技术将颠覆未来战争形态 | 潘建伟:漫话量子;

中国青年报,作者:葛立德、裴帅,单位:国防大学

2016年8月16日,由中国科学家自主研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子”号成功发射入轨,瞄准量子研究领域最前沿的三大科学目标进行攻关。在不到一年时间里,量子卫星项目取得重大突破,提前圆满实现全部预定目标。

近日,在中国科学院新闻发布会上,量子卫星首席科学家潘建伟介绍,继今年6月实现千公里级量子纠缠分发后,我国又在国际上首次成功实现了卫星与地面之间的量子密钥分发和量子隐形传态,这标志着“墨子”号量子卫星预先设定的三大科学目标全部实现。

目前,量子技术已经在探测、通信、计算等领域初显身手,它同样可以广泛应用于军事领域,并有可能引起战争基因的重大突变,通过技术重组或与其他技术融合,对现代战争形态和制胜机理产生深远影响

特性神奇

量子技术是当前世界上最具颠覆性的前沿技术之一,已经成为世界主要国家进行高新技术竞争的重要领域。

量子是现代物理的重要概念,最早由德国物理学家普朗克在1900年提出。通俗地讲,量子是能表现出某物质或物理量特性的最小单元。就构成物质的最小单元而言,分子、原子、光子等微观粒子都是量子的表现形态。量子具有很多神奇而迷人的特性,如叠加和纠缠等,至今仍是有待被攻关破解的科学难题,但这些神奇的特性已经催生了量子探测、量子通信、量子计算等技术应用领域。

我们知道,宏观世界遵从经典物理学定律,粒子的运动状态、轨迹、位置是确定的。而量子世界遵从量子物理定律,粒子的运动状态、轨迹、位置是概率性的,具有叠加态。量子叠加是指量子不仅可以同时处于不同的状态,还可以处于这些状态的叠加态,即在同一时刻能够同时具有多种状态

量子叠加特性可以用一个形象的比喻来描述。假设一辆汽车正在向前行驶,而路中间恰好有一块石头,汽车要么从石头左边驶过,要么从石头右边驶过。如果同时架设多部摄像机记录汽车驶过石头的这个瞬间过程,事后检查录像时就会发现,有的摄像机显示车从石头左边经过,有的摄像机显示车从石头右边经过。这在宏观世界简直不可思议,但这就是量子在微观世界中具有的叠加态,即在同一时刻能够同时具有多种状态。

此外,历史上最怪异、最疯狂、最神奇的量子力学预测便是量子纠缠。量子纠缠是指相互独立的粒子可以完全“纠缠”在一起,对其中一个粒子进行观测可以即时影响到其他粒子,无论它们之间距离有多远。就算这两个粒子分别处于宇宙的两端,它们同样可以保持这种“默契”——假如量子甲随机选择左,那么量子乙一定会选择右。任何所谓的“心灵感应”,都比不上量子纠缠来得深刻。

正是这些神奇而迷人的特性,使得量子技术具有极大的应用前景,随着量子探测、量子通信、量子计算等关键技术的不断突破和工程化应用,它们一旦进入军事领域,将对未来战争产生重大影响。

量子探测

量子探测主要利用量子纠缠等基本特性实现对目标的感知、测距、定位以及成像等功能。量子探测技术具备突破传统探测技术性能极限的应用潜力,目前研究主要集中在量子雷达、量子导航、量子传感和量子成像等领域。

雷达自20世纪30年代初期问世以来,已经成为军事探测的主要手段之一。其工作原理基于经典电磁理论,即雷达发射的无线电波束照射到目标后会产生回波,雷达接收回波信号并进行处理后即可获取目标的相关信息。但随着综合电子技术的发展,电子干扰、反辐射导弹、低空超低空突防和隐身技术等,对现有技术体制雷达的生存能力和探测能力带来了极大的威胁。

量子雷达是将量子探测技术引入经典雷达探测领域,解决经典雷达在探测、测量和成像等方面的技术瓶颈,以提升雷达的综合性能。量子雷达不但具有更高的灵敏度和探测精度,而且具有更强的抗干扰和抗欺骗能力,从而为准确探测雷达反射截面积(RCS)很小的隐身目标提供了一种新的有效技术途径。

量子雷达的优势主要表现在:一是依靠强大的反隐身技术和极远的探测距离,有可能使几乎所有的空中目标都逃不过量子雷达的探测,从而彻底颠覆隐身飞机的作战优势;二是依据量子雷达的引导,制导武器可以充分发挥其作战潜能。目前,量子雷达已经进入技术原理样机研究和试验阶段,虽然其在工程化方面还面临着诸多的技术难题,但其独有的反隐身目标能力和强大的综合探测能力,已经引起世界各主要国家的高度重视。

量子通信

量子通信技术是利用量子特性特别是纠缠效应等进行信息传递的一种新型通信方式,是近20年发展起来的新型交叉学科,是量子论和信息论相结合的新的研究领域,主要涉及量子密钥分配、量子隐形传态等,近年来已经逐步从理论走向实验,并向实用化发展。我国“墨子”号量子卫星已经率先实现了星地间量子密钥分配、量子隐形传态等技术验证目标。

现代通信在传输方式上分为有线通信和无线通信两种。其最大缺陷,一是信息容易被截获、被窃听;二是现代通信尤其是无线通信信号的稳定性和通信不间断性无法保证,容易受环境因素影响;三是经典的信息加密技术面临困境,对称加密体系运算强度大,但密码传输过程存在安全隐患;非对称加密体系仅存在计算安全性,在未来的量子计算机面前不堪一击。

3.国家量子保密通信“京沪干线”项目通过总技术验收;

集微网消息,据中国科学技术大学消息,2017年8月30日下午,国家量子保密通信“京沪干线”技术验证及应用示范项目技术验收评审会在中国科学技术大学举行,评审专家组听取了项目组关于项目建设基本情况和分系统验收情况的汇报,经现场质询和讨论,专家组认为项目已完成了预期的技术验证和应用示范任务,具备开通条件,同意通过技术验收。

陈云霁: 从龙芯1号 到寒武纪的跨越1

“京沪干线”项目是2013年7月由国家发改委批复立项,由安徽省、山东省共同配套投资建设并得到了上海市、北京市的大力支持,由中科院领导、中国科学技术大学作为项目建设主体承担,中国有线电视网络有限公司、山东信息通信技术研究院、中国科大先进技术研究院、中国银行业监督管理委员会等单位协作建设。本项目的应用示范主要合作单位有中国银行业监督管理委员会,包括由银监会统一协调和指导下的中国工商银行、中国民生银行、北京农商银行等各银行单位。在各单位的配合下,工作人员经过42个月的艰苦努力,突破了高速量子密钥分发、高速高效率单光子探测、可信中继传输和大规模量子网络管控等系列工程化实现的关键技术,克服了施工难度大、协同协调复杂等难关,最终于2016年底顺利完成全线贯通,搭建了连接北京、济南、合肥、上海的全长2000余公里的量子保密通信骨干线路,进行了大尺度量子保密通信技术试验验证,开展了远程高清量子保密视频会议系统和其他多媒体跨域互联应用研究,完成了金融、政务领域的远程或同城数据灾备系统、金融机构数据采集系统等应用示范,在半年多时间里,一直进行着各分系统的应用测试和720小时长时间稳定性测试,测试结果表明系统的各项技术性能指标均达到了设计要求,全线路密钥率大于20kbps,可满足万用户的密钥分发业务需求。同时,京沪干线北京接入点实现与“墨子号”量子科学实验卫星兴隆地面站的连接,全线密钥率大于5kbps,已形成星地一体的广域量子通信网络雏形,大大扩展了京沪干线应用能力。

陈云霁: 从龙芯1号 到寒武纪的跨越2

目前,全球最大的独立科技研发机构美国Battelle公司于2014年提出了商业化的广域量子通信网络规划,计划在未来建立连接美国主要城市、总长超万公里的环美国量子通信网络;欧洲科学家团体提出了以维也纳为中心,西至爱丁堡,东至雅典,北至奥斯陆,南至里斯本的多横多纵的光纤量子骨干网计划;韩国SK电讯提出了环韩国量子通信干线的规划;俄罗斯最大的银行之一Vneshekonombank也计划投资量子通信。而“京沪干线”目前已经具备各项业务应用能力,它顺利通过技术总验收意味着世界第一条量子保密通信骨干线路已经具备开通条件,我国在量子技术的实用化和产业化方面继续走在世界前列。不久的将来,“京沪干线”将真正作为一条实用化和商用化的量子通信骨干网络向金融、电力、广电、政务等各行业开放,为广大用户提供量子层面的安全服务,从而大力推动以量子创新技术驱动新兴产业和市场发展的战略需求。

4.杨培东:这种材料能做手机透明电极 还能探人脑;

陈云霁: 从龙芯1号 到寒武纪的跨越3

[他是谁]

杨培东,加州大学伯克利分校教授、美国科学院院士、材料学家,他和他的导师所做的原创性工作,开创了纳米科技的新领域——半导体纳米导线,这是继量子点、碳60、碳纳米管之后的第四类纳米材料,开创了纳米科技的崭新历史。

[精彩观点]:半导体纳米导线在能源、材料、生物医药方面,都有应用。我们实验室是主要集中在能源方面,这是一个非常大的领域,大概至少有100—200个研究团队在这个领域的不同方向进行研究。此外,现在还有很多研究组在利用半导体纳米导线来做生物的探测。这些都是突破性的技术应用。

正文:文/网易科技 温泉

一种只有头发丝1/1000粗的纳米材料,正在开创纳米科技的崭新历史。

这是半导体纳米材料,继量子点、碳60、碳纳米管之后的第四类纳米材料。

1993年开始,加州大学伯克利分校教授、美国科学院院士、材料学家杨培东和他的导师所做的原创性工作开创了这个新领域。

最近,杨培东接受网易科技专访,他告诉网易科技,20年过去,人类已经对半导体纳米材料的合成、控制、物理性质、化学性质有了相当的认知积累,并且已经看到它能够在能源转换、生物医药方面发挥重大作用。

做“不一样的东西”

出人意料的是,1993年前后,这项研究开始时,半导体纳米材料并不热门。杨培东回忆,那时热门的是碳60和碳纳米管。

杨培东和他的导师选择了做一些“不一样的东西”。他向网易科技表示:“跟着别人做,会相对简单。但是,那样影响力就不大,因为你不是开创一个领域的人。原创是科研的基石,只有你有原创精神,才能产生一个新的东西,才会最终对社会有一个非常大的影响。”

他说:“当开始一个研究领域的时候,最重要的应该是前期的积累。前期积累到你第一个要想到做这个事情,这就是好奇心,是原创性,或者是一种不要去人云亦云做科研的一种精神。”

突破性应用落地

目前,半导体纳米材料的一些突破性应用已经在逐渐落地。

杨培东的实验室在利用半导体纳米导线在废热发电上已经取得非常大的进步。“主要我们发现把半导体做成这个纳米导线以后它是一个非常好的热电材料。热电材料通常是用来做热跟电的一个转换的一个材料,它的转换效率就会很高。“杨培东解释,他透露,半导体纳米导线用来做废热发电已经在他的第二个公司产业化了。

另外一个例子是尝试用半导体纳米材料实现“人工光合作用”。杨培东解释,半导体纳米导线是高比表面积的半导体,对吸收太阳光非常厉害。“所以我们就用半导体纳米导线来做人工光合作用,因为人工光合作用需要光、需要光吸收、需要光催化。现在半导体纳米导线也就是在我们的人工光合系统里头是一个不可或缺的一个部分。”

他同时透露,用半导体纳米导线也可以来做人工光合作用,做手机里的透明电极,甚至可以探测细胞和人脑,将来在生物技术上也会有突破性的应用。

以下为网易科技专访杨培东部分采访实录:

网易科技:您为什么愿意加入“未来科学大奖”的评选,成为他们科学家委员会的成员?

杨培东:我想在中国设立这么“未来科学大奖”是一个很好的事情,因为这应该是中国民间发起的第一个高标准、有深远影响的科学大奖,这在国外已经有很多了,当然大家大家最熟悉的是诺贝尔奖。十年前Kavli基金会又成立了Kavli大奖,主要是奖励像纳米技术、脑科学、天文物理方面的。在其他国家也很多这样那样的高标准的这种科学大奖,日本也有、韩国也有,当然在中国香港、中国台湾也已经有了。

在中国大陆出现一个民间发起的科学大奖,这对于鼓励促进原创性科研有突破性的科研这方面,应该是一个很大的促进作用。在过去二三十年中,中国对基础科研的投入越来越大,这个的确看到,比如说在物理、化学、生物,计算机、数学等领域有很多这样那样的突破性成果,所以现在是很好的时间点,这个时间点正好我们可以来鼓励、表扬在过去二三十年当中那些有突破性、有原创性的科研。

当然,另外一个层次,作为一个未来大奖,更要鼓励我们的年轻一代的科研工作者来做更多的原创性的,有突破性的科研。

网易科技:我知道您本人的研究领域是半导体纳米材料。您介绍过它用于废热发电和人工光合作用,觉得非常有意思。您的研究领域在整个纳米材料的学科体系当中,处于一个什么样的地位?

杨培东:我在科研的过程当中特别注重原创性的概念。在整个纳米科学的历史上来看,半导体纳米导线应该说是非常重要的一部分。从历史上看,可以说是最早的纳米科学,是从我们通常所说的半导体量子点。量子点通常从物理的角度来看,我们通常说它是三维的,这个中文我也不太清楚,三维的那个quantum confinement effect(量子限制效应)。

一个量子点就是一个颗粒,从三维它都是有纳米的尺寸,从历史上来说,它应该是第一个,大概是在八十年代中期出来的。后来五年以后,出来了一个碳60,碳60是获得诺贝尔奖的。然后碳60之后有了碳纳米管,这些都是纳米科技历史上非常非常重要的。碳纳米管之后就是半导体纳米导线了,半导体纳米导线之后就是石墨烯,这就是整个纳米科学发展。如果我们从八十年代初期开始,是纳米科技的起点,到现在几十年当中,有那么几类非常重要的材料,我所从事的半导体纳米导线是其中非常重要的一个部分。

就是因为这种原创的精神,产生了我们纳米科技整个历史当中的第四类,应该是第四类最重要的一类材料。二十多年过去了,现在半导体纳米导线这个领域发展成为非常非常广的一个领域。是原创科研的一个基石,只有你有原创精神才能产生一个新的东西,一种新的材料,然后这个新的材料才会最终对社会有一个非常大的影响。

网易科技:这个半导体纳米导线未来的应用方向是在能源领域吗?它未来主要用在哪些领域?之前见您介绍的废热发电和人工光合作用,都是能源领域的。

杨培东:半导体纳米导线在各个领域现在都有重大的应用了。当然在有重大应用之前,先有的是一个基础研究。大概从1993年开始,我在读研究生的时候把这个概念提了出来,接下来十年当中,我慢慢在琢磨这些半导体纳米导线有什么样的基础的光学性质、电学性质或者化学性质、物理性质,前五年甚至前十年都是在做基础的一些摸索,怎么来做这些半导体纳米导线,怎么来控制这些半导体纳米导线的尺寸。因为这些半导体纳米导线事实上你肉眼是看不到的,比头发丝还小一千倍。

半导体纳米导线是在能源方面、材料方面、健康或者生物医药方面都有应用。只不过我们实验室主要集中在能源方面,因为这是一个非常大的领域,至少有一两百个research group在各个不同的方向在继续拓展。

网易科技:您所看到的这个领域的研究,是不是在大大的加快?它是不是会出现许多突破性的成果?

杨培东:当开始一个研究领域的时候,最重要的应该是前期的积累。前期积累到你第一个要想到做这个事情,这就是好奇心,是原创性,或者是一种不要去人云亦云做科研的一种精神。

我们实验室在利用半导体纳米导线在废热发电上有非常大的进步,主要我们发现把半导体做成这个纳米导线以后它是一个非常好的热电材料。热电材料通常是用来做热跟电的转换材料,它的转换效率就会很高。所以像这个半导体纳米导线用来做废热发电已经是在第二个公司在产业化了。

第二个例子是,半导体纳米导线它是高比表面积的半导体,它对吸收太阳光非常厉害,所以它对光催化又是另外一个突破。所以我们就用半导体纳米导线来做人工光合作用,因为人工光合作用需要光、需要光吸收、需要光催化。现在半导体纳米导线在我们的人工光合系统里头是一个不可或缺的部分。

现在还有很多研究组在利用半导体纳米导线来做生物的探测跟人脑的界面,跟细胞的界面,比如检测细胞里有什么化学品,或者投送什么药品,所以这个是在生物技术上面的应用。所有这些都是突破性的技术应用。

网易科技:您觉得未来互联网、大数据和人工智能的热潮,会不会对它的研究进展或者应用进展有很大的推动作用?

杨培东:现在是人工智能、大数据,的确都是非常热门的话题。事实上我们现在做很多材料科研也好,我们现在最缺乏的,还是一个有预测性理论指导。现在这样的有预测性的理论指导还很欠缺。很多做理论的都在努力把这个预测的精准度提高。我希望有一天能够看到,大数据、人工智能能够帮我们来预测,但是现在现阶段还没有达到这个地步,我想作为大数据、人工智能,能够达到有预测性的指导实验,还需要很长一段时间的推动。

杨培东介绍

国际顶尖的纳米材料学家,美国艺术与科学院院士、美国科学院院士,美国加州大学伯克利分校(UC Berkeley)化学教授。1999年在完成了18个月的博士后研究后,杨培东与大约20所美国顶尖大学面谈,最终得到近10所大学的工作邀请,他选择了加州大学伯克利分校;年仅28岁时就成为加州大学伯克利分校化学系的助理教授,独立负责一个实验室的科研工作。

工作经历:2014年4月28日,上海科技大学,物质科学与技术学院,院长。2004年- 至今,加利福尼亚大学伯克利分校,教授。1999年-2004年,加利福尼亚大学伯克利分校,助理教授。1997年-1998年,美国加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校,博士后。

5.安徽半导体产业发展规划征求意见稿公布;

触控芯片、指纹识别芯片、车联网通信芯片……未来在汽车电子、智能家居、工程控制、物联网等热门领域,合肥有望开发出一批市场领先的产品。日前,省发改委公布了《安徽省半导体产业发展规划(2017—2021年)》征求意见稿,将打造“一点一弧”半导体产业分布格局,推动合肥进入全国半导体重点城市行列。

近些年,合肥以半导体产业作为产业升级的主要抓手,重点突出地发展半导体产业,并取得了突飞猛进的产业成效,成为全国半导体产业发展最快、成效最显著的城市之一,具备打造完整产业链的能力,成功打造了当前时代下的产业发展新模式。

根据新的规划,安徽将打造“一点一弧”的半导体产业分布格局,推动合肥市进入全国半导体重点城市行列,打造具有国际竞争力的半导体产业发展环境。以芯片制造为核心,力争到2021年末,安徽省半导体产业总产值达1000亿元。

其中,在合肥建设3—5条8吋和12吋晶圆生产线,合计月产能达25万-30万片,晶圆加工工艺达到国内先进水平。到2021年末,全省芯片设计产业产值达150亿元,芯片制造产业产值达500亿元。

借助中国科技大学、合肥工业大学、安徽大学等高等院校研发实力,建立集成电路产业研发创新平台,并建立微电子专业人才培养基地,满足产业发展需求。5年时间,产业从业人员将达到5万人,其中专业技术人才1.5万人,运营管理人才5000人。合肥晚报 

6.砥砺奋进的五年 集成电路实现绝地大反击

今年6月,我国超级计算机“神威·太湖之光”荣获世界超算领域的三连冠。值得关注的是,“神威·太湖之光”首次采用了国产芯片“申威 26010”众核处理器。这是一款具有独特性的处理器,它采用了片上融合的异构众核体系结构,以及具有自主知识产权的指令集和完整的配套软件生态系统。这种独特的体系结构在25平方厘米的方寸之间集成了260个运算核心、数十亿根晶体管,达到了每秒3万亿次计算能力。国产芯片助力中国超算扬威世界,只是近5年来我国芯片技术取得一系列重大突破的一个缩影。

来自海关的统计数据表明,多年来我国进口额最大的商品既不是石油,也不是飞机和汽车,而是小小的芯片。芯片每年进口额高达2000亿美元,原因就在于芯片关键技术掌握在发达国家手里。国内企业自给率只有9.8%,主要制程技术落后国际两代水平。核心芯片受制于人的尴尬,深深刺激着国人的神经。习近平总书记强调指出:“核心技术受制于人是我们最大的隐患。一个互联网企业即便规模再大、市值再高,如果核心元器件严重依赖外国,供应链的‘命门’掌握在别人手里,那就好比在别人的墙基上砌房子,再大再漂亮也可能经不起风雨,甚至会不堪一击。”“要紧紧牵住核心技术自主创新这个‘牛鼻子’,抓紧突破网络发展的前沿技术和具有国际竞争力的关键核心技术,加快推进国产自主可控替代计划,构建安全可控的信息技术体系。”

可喜的是,党的十八大以来的5年间,我国芯片产业和技术绝地反击,实现了质的飞跃,取得了重大进步,在全球芯片领域的地位和话语权大幅提升,其成就引发全球瞩目。

政策强力支持 产业突飞猛进

在《中国制造2025》所制定的十大重点突破发展领域中,排在首位的是新一代信息技术产业。而集成电路作为信息技术产业的核心,是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业,是培育发展战略性新兴产业、推动信息化和工业化深度融合的基础,同时也是工业强基工程的重要支撑。

随着《中国制造2025》、“互联网+”、《国家集成电路产业发展推进纲要》等国家重大战略的深入推进,国内集成电路市场需求规模进一步扩大,产业发展空间拓宽,发展环境优化,继续保持快速发展势头。

据统计,过去5年来我国集成电路产业年均增长率高达17.6%,领跑电子信息制造业。以2016年为例,全国集成电路产量为1329亿块,同比增长22.3%。2016年全年实现销售额4335.5亿元,同比增长20.1%,远高于全球1.1%的增长速度,也远高于国内电子信息产业平均增速。产业链各环节占比趋于合理,三大环节销售额均突破千亿元。其中设计业销售额为1644.3亿元,增长24.1%;制造业为1126.9亿元,增长25.1%;封装测试业为1564.3亿元,增长13%。区域集聚发展效应更加明显,长三角、珠三角、京津环渤海三大产业聚集区发展加快,销售额占全国总规模的90%以上,中西部和福建沿海的中心城市开始加快在集成电路领域的布局。预计在一系列产业政策的强力推动下,国内集成电路产业在未来较长一段时间内还将保持高速发展势头。据赛迪智库预测,到2020年,国内集成电路产业规模将突破7000亿元。

技术水平飞跃 基础实力大增

近5年来,我国芯片产业链各环节逐渐缩小与国际先进水平的差距。16纳米先进设计芯片占比进一步增加;中芯国际28纳米高介电常数金属闸极工艺已经成功流片,总投资1600亿元、主流技术为12英寸的长江存储等一批存储器项目开工建设;主要企业纷纷布局三维、系统级、晶圆级封装等先进封装技术,中高端封装占比达到30%;关键装备和材料进入国际一流企业供应链,很多产品技术水平达到28纳米,部分产品达到14纳米。骨干企业实力明显增强,中芯国际连续19个季度盈利,收入、毛利、利润均创历史新高。华为海思、紫光展锐进入全球集成电路设计企业排名前10,设计水平达16/14nm。长电科技并购星科金朋后位居全球封测业第3位。

尤其在移动通信芯片领域,借助国产4G技术TD-LTE大发展的东风,中芯国际、华为海思、大唐联芯、中兴微电子等中国芯片企业埋头苦干,在多模TD-LTE基带芯片技术、TD-LTE射频芯片关键技术、多频段LTE射频芯片开发技术等领域的技术攻关取得了累累硕果。

5年来,我国芯片企业技术能力突飞猛进,其中华为海思推出的麒麟处理器已跻身全球顶级手机芯片的行列。国产芯片也越来越多出现在高端路由器、无线基站等大型设备中。此外,在物联网等垂直行业,我国自主研发的核心芯片呈现出百花齐放的态势。最新报告显示,中国芯片企业的全球份额已从3G时代的1.5%跃升至4G时代的16%。

双轮驱动产业再上新台阶

2014年6月,国务院发布集成电路产业发展新的纲领性文件——《国家集成电路产业发展推进纲要》,吹响了芯片产业追赶国际先进水平的号角。此后不久,以振兴国产芯片为己任的国家集成电路产业基金(又称大基金)发起成立。大基金初定规模1200亿元,实际筹资近1400亿元。各地设立子基金意愿强烈,北京、武汉、上海、四川、陕西等地相继设立产业基金,2016年年底已宣布成立的地方基金总规模超过2000亿元。自成立以来,大基金先后大手笔投资紫光、中兴通讯等国内龙头企业,累计投资额已达数百亿元。业内人士预计,通过大基金、地方基金、社会资金以及相关的银行贷款等债券融资,未来10年,中国芯片产业新增投资规模有望达到10000亿元水平。

除了支持国内骨干企业发展,相关企业和资本还走上国际并购舞台。紫光成功收购惠普旗下新华三;清芯华创牵头收购美国豪威科技;武岳峰资本牵头收购美国芯成半导体;中芯国际收购意大利代工厂LFoundry;长电科技并购新加坡星科金朋。据不完全统计,近两年以国内资本为主导开展的芯片国际并购金额达到130亿美元。

与此同时,国际合作层次不断提升,高端芯片和先进工艺合作成为热点。跨国大企业在华发展策略逐步调整,中芯国际、华为、高通和比利时IMEC组成合资公司,联合研发14纳米芯片先进制造工艺;英特尔、高通分别与清华大学、澜起科技以及贵州省签署协议,在高端服务器芯片领域开展深度合作;高通与贵州省政府成立了合资公司华芯通,开发基于ARM架构的高性能服务器芯片;天津海光获得AMD公司X86架构授权,设立合资公司开发服务器CPU芯片。

通过自主创新与合资合作相结合,我国芯片技术5年来已取得长足进步。当前正是新一代信息技术革命孕育兴起的前夜,我国集成电路产业面临弯道超车的重大机遇。在产业政策强有力的支持和国内企业奋发努力下,不久的将来,我国信息技术产业“缺芯”的阵痛将不复存在,中国芯片产业必将在世界舞台占有一席之地。 人民邮电报

    

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