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徐祖哲:中国芯片应用与设计的艰辛
点击:  作者:徐祖哲    来源:察网  发布时间:2018-09-13 11:10:03

 

       19711月,Intel公司制成微处理器4004,马西安·霍夫产生了将CPU集成在一块芯片上的灵感,逻辑结构专家斯坦利·麦卓尔和芯片设计专家福德利克·费根共同组成的研制小组完成了第一块芯片,1115日,向世界公布。1974年,8008芯片实现了数以百万计的销售,引发了微型计算机的热潮。

中国的科学家与此同时,也开始了集成电路的的利用与发展,直到中兴事件又引发了华为和联想谁更早应用了芯片的争论。为此,将一些集成电路和计算机的历史归纳如下:

哈军工机载计算机

康继昌先生在六十年代和七十年代就承担了机载计算机项目,他将114机用集成电路改造成航空发动机试车台数据处理机小型集成电路计算机,于1978年获得两项全国科学大会奖。他主持研制的“622小型通用计算机

“626FFT实时信号处理机,均获部级科技成果奖。

 

西北工业大学康继昌教授

1973年系列计算机

集成电路芯片的大规模应用是由中国研发系列机开始的,清华大学王尔乾教授担任器件研制组组长,他提出并制定了两机器件使用集成电路的技术跃进的合理跨度。从开始电路设计经测试、老化、筛选,到器件交付,只有八个月时间。位于北京龙潭湖附近的北京半导体器件二厂承担了DJS-130DJS-140两台样机全部集成电路的研制、生产任务。北京、上海、云南、天津、苏州和锦州等地生产的系列机,全部采用国产中、小规模集成电路。DJS-130机采用小规模集成电路12种:DJS-140机采用中规模集成电路14种。DJS-130研制成功后,很快在北京、南京等8个城市的计算机厂投产。这些计算机专业厂家带动了周边配套的元器件厂、半导体厂、外部设备厂、磁芯板厂、电视机厂、做机箱结构件的铝型材厂,形成产业链。DJS-130机设计工作于19736月开始,样机在北京计算机三厂加工组装,在清华大学分调与总调,19748月试制成功,通过鉴定。DJS-1401975年开始设计,难度也更大,197910月通过四机部鉴定。DJS-142机有一个重大变化,动态半导体集成电路存储器研制成功,取代磁芯存储器,主机的速度加快二至三倍,平均无故障时间几百小时,甚至上千小时。

 

笔者看望王尔乾教授

四机部微型计算机

1974年,四机部启动了微机联合设计,由安徽无线电厂负责整机设计,清华大学电子系负责集成电路研制。十多人的联合设计组在合肥开始工作,得出结论,国内的研究水平和装备,不具备实现类似微处理器的条件。设计组没有退路,选择了化整为零的技术路径,将处理器芯片分解为1531块,这些中小规模的集成电路与当时清华自控系半导体车间的工艺水平相当。清华多系协作研制成功所需的全部芯片,负责1540片一整套中小规模集成电路研制的为朱家维、程瑜荣等。1976年底研制出集成电路、键盘、软磁盘驱动器、软件等全部国产化器件的微型计算机,1977423日通过鉴定,四机部命名为DJS-050,合肥成为中国微机摇篮

 

当年的项目负责人程锦松带着孩子在省无线电厂门口留影

计算机工业管理局组成南北两个设计组,北方组以中科院半导体所为主,湘潭半导体厂、湖北电子所参加;南方组以成都电讯工程学院、辽河实验研究所、四川固体电路研究所为主,五个月时间提出了DJS-060微型机所用电路的初步设计方案。

19771023日至1113日,四机部在湘潭召开了060系列微型机集成电路集中设计及软件工作会议,80多人出席,确定了分片CPU与单片CPU并举的试制办法,会议在理论、技术、文本、分工和决策上都有收获。197839日至23日,在合肥召开了050系列微型机集成电路集中设计与软件工作会议,150多人出席。承担电路分析工作的华东工程学院、南京大学、南京无线电技术研究所、江苏无线电厂等的蔡永昭、屠庆祥、周根林等做了讲解。四机部的方针是立足国内器件,研制DJS-050系列的五个机型和DJS-060系列的四个机型。如DJS-061微机CPU由七种十一片电路组成,得名为分片式微机。至1979年累计生产几十台投入应用,而同期中央与地方单位用户自行进口微机上千台,广泛应用带来更多的需求。

微机国产化和大量引进的压力

1980年,电子工业开始进口关键部件,与国产元器件混装,生产出百余台微机,而当年用户单位自行进口微机达几千台,国产化与混装的微机都无法在市场上生存。国产小型机受到更大压力,用户从十四个国家,五十多个厂商进口了大、中、小型计算机七百多台。计算机工业对国际形势认识不足,缺乏应变战略,没有及时将科研与生产主力转到发展微机上来。也有人认为,发展集成电路也不是四机部自身能够决策的,至少经费缺口甚大。

19819月,计算机总局召开座谈会,决定转变为积极引进国外先进技术,进口配套器材,希望计算机工业成为组装、生产、应用微机的主力。

19866月,36个省市,19个行业精选1586个微机应用项目在北京展览。中国长城计算机集团公司很快从年产万台、5万台长城微机,突破10万台。1989年联想微机板卡投产,1995年联想惠阳板卡基地成为亚洲之首。1995年底,联想微机板卡累计销售1763.6万套。

王选提出的需要与矛盾

王选先生也是早期使用芯片的科学家,他认为需要矛盾正好促使新方法的产生,逐段形成点阵,逐段缓冲,四路平行输出等方案就是被逼出来的,这些困难找到了解决办法后,才1976年夏决定跳过二代机、三代机,直接研制第四代激光照排系统。由于起步早,18年来在针对激光逐线扫描输出的字形发生器和控制器方面坚持不懈地创新,从小规模集成电路,双极型微机,专用芯片,一直发展到最新的方正93专用协处理器芯片,从而使系统不断保持领先水平。

王选从19842月就开始构思型机照排控制器TC86198416位的双极型微机Am29116已经宣布,与此同时,5000门以下的门阵列芯片开始。王选利用上述先进技术,设计,WAWI两块门阵列芯片,和一片Am29116,一片Am2910,相结合。组成了型机的激光照排控制器。

19854月,王选完成了芯片设计,5月通过香港拿到英国Ferranti公司制作芯片,6月与吕之敏设计完成整个TC86的逻辑图,19865月拿到样片,调试证明芯片研制一次成功。

 

王选先生19903月在中国纪协作报告

1988年,联想开始研发ASIC芯片,5个产品获得很好的效益;1994年否决了计划成立的联海ASIC设计中心。

1991年,华为ASIC设计中心成立,开始自主设计芯片。

 

 

【本文原载微信公众号计算机六十年

责任编辑:向太阳
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