晶华微总经理罗伟绍:芯片正向设计就像创作新文章

双脚轻轻一点,原本漆黑的楼道亮了起来,这是一个小小的声控芯片的作用。

在过去的几十年里,中国半导体芯片的技术创新推动了现代技术的革命性进步。如今,半导体芯片已广泛应用于通信、计算机、消费电子、汽车、人工智能、云计算等领域,深刻改变着人们的日常生活。这离不开国家和行业内数千万企业的支持。

其中值得一提的是2005年在杭州创立的京华威。

经纬是中国最早的半导体企业之一,也是少数坚持正向设计的半导体企业之一。京华威诞生的时候,正是中国半导体产业大发展的起步阶段,京华威在这样一个充满机遇的时空里努力着。

2008年,京华微在国内率先推出自主研发的工业HART modem芯片,打破了模拟芯片行业由国外企业主导的局面。后来设计的红外测温枪产品方案,为2020年初的疫情防控做出了重要贡献。

近日,邀请京华微总经理罗进行专访。集成电路设计高级工程师、景华为之魂向我们讲述了他与集成电路设计、与杭州芯片产业关系的故事。

时候到了。

罗在模拟混合集成电路设计方面有超过30年的经验。自20世纪80年代以来,罗一直在美国从事芯片设计,并在霍尼韦尔和等多家知名公司担任工程师。

取得了这样的成就,很多人会选择待在舒适区,“平躺”。2004年下半年,罗48岁的时候,他做出了回国创业的决定。

事实上,罗一直希望能为国内集成电路产业尽一份力。他认为,在国外,无论职位和薪水有多高,对其他女孩来说都是一种负担。“随着我们做科技,这种感觉更加强烈”。

2004年下半年,投资人卢汉权邀请罗回国,为国内高科技产业做一些扶持。罗认为“时机已到”。

除了罗自身的技术积累和卢汉权的资金支持,也正是国家大力扶持集成电路产业发展的时候,给了罗很大的鼓励。

根据艾瑞咨询的《中国半导体集成电路产业研究报告》,自2000年以来,是国内集成电路产业的大发展阶段。2000年6月24日,国务院发布了《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》。一年后,科技部建立了第一批国家集成电路设计产业化基地,包括上海、Xi安、北京、深圳、杭州、长沙和武汉。

“当时国内集成电路设计行业已经起步,国内小微企业起步成本低,生存机会多。”罗回忆起他们创业之初的环境。“据说2005年中国有600家集成电路设计公司。杭州集成电路孵化基地开会的时候,也有十几家企业参加。”

当时杭州市政府正在大力塑造杭州基地“天核”的IC设计产业品牌,吸引了众多优秀的芯片企业。2001年,杭州第一家半导体IC企业世蓝威也在杭州下沙建立了自己的芯片制造基地。

罗介绍,由于投资方的产业基地在杭州,京华威在杭州也有基地,很多后勤工作都由兄弟负责,让他可以专注于公司的发展。“更重要的是,杭州政府非常重视集成电路产业的发展,提供培训、会议等诸多机会,让我能够快速融入国内集成电路产业的生态。”

2005年2月,京华威成立,总部位于杭州滨江区。

正向设计

自上世纪80年代TSMC开创纯晶圆代工商业模式后,京华微采用的无晶圆厂模式开始盛行。

无晶圆厂模式,即没有晶圆厂的集成电路企业的管理模式。经纬只专注于集成电路的设计、RD和销售,而晶圆制造、封装和测试将委托给专业的晶圆制造企业和封装测试企业。

经纬成立之初,虽然处于IC产业大发展阶段,但行业的良好生态尚未建立。罗指出,当时,这种逆转趋势是强劲的。

“反向”是芯片行业行话,指的是提取目标产品的电路。“逆向设计有两个目的。一种是想一想对方是怎么做出这个电路的,找出理论,消化一下,然后想办法做的更好,性价比更高。这是一种健康的竞争手段”,罗邵伟解释道。“另一种是他们把别人的电路提取出来后,可能会做一点检查,确定没有接线错误,然后直接拿去生产,相当于抄袭。”

罗在美国留学的时候,他咀嚼的每一篇原创论文,在实验室做的每一个实验,记录的每一个原始数据,都把他培养成了一名专业的IC设计工程师,让他更加珍惜原创的重要性。他指出,逆向设计对集成电路产业的伤害很大,更复杂的集成电路设计总会花费数百万到数千万元。在产品出来,没有赚回设计成本之前,逆向产品就会出现,抢你的客户。“谁敢投资正向设计?”罗绍问。

半导体、芯片、集成电路三者的关系被业内人士比喻过:半导体是建筑业的原材料,芯片是这个项目的土地,集成电路在这块土地上打桩建高楼。

要实现自主创新,底层技术基础至关重要。

在罗的哲学中,独立的就像是在堆积木头。我们必须从最基本的功能模块开始。经过充分的研究,我们将用积木搭建整个系统。“做到这一点确实需要更多的时间,但只有夯实底层的技术基础,你才能了解电路中每个晶体管的作用,才能根据不同的应用,熟练地修改你的功能模块,从而达到优化的目的。”

在罗看来,超前设计就像是创作一篇新文章,而不是“练字”。“只抄别人的作品,无论抄了多少年,都很难超越原来的书法品味。”他感慨道。

因此,从诞生之日起,正向设计就已经深深地嵌入了京华威的基因中。

抢占市场

最初,京华微首先专注于模拟信号链芯片市场。

一般来说,半导体产品按国际分类标准可分为四大类:集成电路、分立器件、光电器件和传感器。其中,集成电路产品规模长期占据全球半导体产品的80%以上,是半导体行业的核心规模市场。具体来说,集成电路产品分为数字电路产品和模拟电路产品。

根据经纬的市场调研,有些芯片可以用在先进的智能工业控制仪表中,但由于整体市场消费量不大,基本被国外厂商垄断,国内无人问津。

同时,与消费类产品不同,优秀的工控芯片因为更追求安全性和稳定性,所以生命周期更长,不可替代性更强。再加上自己从事模拟信号处理芯片设计相关的工作,罗当时就预测这将成为京华微的优势。

罗有一个坚定的信念,京华威要做的是真正能用的东西。“中国现在没人做,但中国应该有自己的东西,所以我们会做。”

就这样,拥有专业核心技术的京华威找到了赛道,确立了最初的“拳头产品”。2008年,京华微在国内率先推出自主研发的工业HART调制解调器芯片,并于2013年推出国内首款自主研发的工业16位4~20mA电流环路DAC芯片,广泛应用于压力变送器、温度变送器、数字万用表等工业控制仪表。

“目前在中国,真正生产HART芯片的只有我们一家。”罗绍难掩骄傲。

本来芯片是高科技产品,但在实际应用中,它与普通消费者的日常生活紧密相连。打响“工控芯片”第一枪后,京华微开始将目光投向应用更广泛的消费级芯片产品。

其中,医疗健康是未来发展的主要方向之一,终端应用市场非常广阔。

罗直言,京华威一直以满足市场需求,提升大众生活品质为研发理念。“所以我们开始在这方面深耕。”

高度集成的芯片可以大大降低医疗设备的成本。“通过降低成本,进而降低最终产品的价格,让消费者受益,这是好事。”罗对说道。

然后,在特定的工艺和成本条件下,京华微实现了高精度、低噪声、低功耗、高集成度等性能,并完善了其他相关高性能模拟信号链电路资源的设计,辅以内置算法,推出了医疗健康SoC芯片、工业控制与仪器仪表芯片、智能传感SoC芯片等系列产品。

疫情发生后,京华微作为国内少数SoC单芯片解决方案的主要供应商,其红外体温计信号处理芯片将人体红外体温计的测量误差降至0.1度,为疫情防护做出了不少贡献。

得益于技术创新,京华威的业务范围不断扩大。智能SoC芯片也是京华微的拳头产品之一,主要应用于智能家居和物联网市场,如自动节能照明装置、门铃系统、智能玩具控制、自动门、感应冲水器等设备。

“节能和安全是能提高人民生活水平的好产品。京华微将不断关注市场形势和国家政策,适时进入其他技术前沿领域。”罗对说道。

一起成长

回顾京华威成立初期,坎重重,主要是担心布局数据泄露或抄袭,担心选择晶圆厂,再加上公司名气不大,难以吸引行业人才。

“当时不了解国内行业的人才,就招了一批刚毕业的学生,组建了京华威第一代设计师。”罗回忆说,学校招生一直是京华威的“主力军”,直到多年以后。

公司内部开课,“老”员工带新人做项目。京华威的一批年轻员工伴随着公司的成长轨迹逐渐走向成熟。

在京华微核心技术人员陈看来,罗是京华大学建校初期的校长,也是唯一的老师。“罗老师带领我们7个刚毕业的ic行业小白,上午讲集成电路理论,下午设计具体的IC项目。”

经过近20年的IC设计,京华威从杭州走向全国,并于2022年7月29日成功登陆资本市场。经纬的愿景是成为用户在产品质量上完全可以信赖的品牌,在更多的应用领域不断提供更广泛的产品,成为集成电路行业的领军企业。

背靠京华威的华东地区,集成电路产业从设计延伸到制造,产业链不断完善。经纬所在的杭州滨江区,主要集中在IC设计板块。

华为的发展可以视为杭州集成电路产业的一个缩影。20年来,京华威始终与这座城市同频共振,不仅见证了杭州集成电路产业的蓬勃发展,也真正参与其中,真切感受到杭州对集成电路产业发展的支持。

“一个企业的发展,需要以城市为载体,以产业为依托。20年来,我们能够与杭州这座城市和产业携手同行,共同成长。京华微也很荣幸,我们也相信这种互动会继续下去。未来,公司将继续致力于研发,自主创新,以更好的业绩回报社会各界的关心和支持。”罗绍感慨道。

如今,罗的日常工作主要集中在探索公司的发展方向,知道该进入哪些新领域,该避开哪些坑。他说,每天看到朝气蓬勃的年轻员工,感觉就像早上八九点钟的太阳,希望寄托在他们身上。他幽默地把为连队扫除障碍称为“打杂”,认为最重要的工作是提供土壤,赋予中青年干部主观能动性。

在面试的最后,这位头发花白、说话带着微笑的工程师说:“真诚地、强烈地喜欢你将要做的事情”。