二十世紀初,劉慈欣曾在《球狀閃電》中對未來圖景作此描繪——人類社會高度數(shù)字化,對芯片的依存空前泛化,在遭遇大規(guī)模球狀閃電摧毀時,世界停擺,國土定格于至暗時刻,人類重回電力出現(xiàn)前的農(nóng)耕部落。這般極端危機在當時看來不過是天方夜譚,而如今,信息化進程一日千里,芯片之于人類,已如“云”端科技的地基,其土壤價值不言而喻,一旦缺失,恐怕后果將比書中所寫有過之而無不及。
“中國芯”之痛,是對幾代中國IT人的沉重拷問,在電力行業(yè)此痛更甚,能源工控領域部分關鍵芯片進口率達90%,命運掐在他者手中,斷供則至少倒退20年。也正是因此,南網(wǎng)數(shù)研院自主研發(fā)的國內(nèi)首款電力主控芯片“伏羲”問世,對繼電保護領域具有劃時代的意義。
“伏羲”的研發(fā)之路并非一蹴而就,爭議與質(zhì)疑貫穿始終。舉國之力方攻克的難題,憑什么一群電力專業(yè)的人能造出來?“伏羲”誕生之前的電網(wǎng)是怎么樣的?未來之路該去往何方?
這些問題的答案,都寫在了故事的起點。
為國立“芯” 布局始于斯
“伏羲”的前世,發(fā)端于對繼電保護裝備核心芯片的研發(fā)。
“主控芯片作為電網(wǎng)二次裝備核心器件,涉及千萬量級的電網(wǎng)關鍵裝置,是電力工業(yè)控制的大腦,關鍵技術掌握在外國手里,就卡住了我們的‘脖子’。”
國內(nèi)首個基于國產(chǎn)指令架構、國產(chǎn)內(nèi)核的電力專用主控芯片“伏羲”實現(xiàn)量產(chǎn)。
與電視屏幕里的措辭犀利、高瞻遠矚的形象不同,“伏羲”團隊首席帶頭人李鵬溫和謙潤,卻句句擲地有聲。
李鵬與電力結緣已久,20年前年少入行,曾困于嶺南悶熱潮濕的酷暑,在變電站里徹夜搶修。高溫難耐,搶修隊員的汗水沿著衣褲滑落,竟如雨水般流淌在變壓器外殼之上。這一幕長留心間,電力工作者的辛勞,讓他敬重之余不禁心生疑惑:“電力系統(tǒng)需要穩(wěn)定運行,有什么能夠替代大量人力為電網(wǎng)解困?”
是什么?必然是電網(wǎng)技術的演進。
那一年,李鵬剛博士畢業(yè),卻深感自身局限,懷揣推動祖國電網(wǎng)發(fā)展之心,他前往德國深造。2007年,南方電網(wǎng)公司信息化起步之時,他放棄美國科研機構的優(yōu)厚待遇,帶著最先進的智能電網(wǎng)技術,踏上了回歸祖國的班機。而這,也是“伏羲”啟航的開端。
電網(wǎng)穩(wěn)定運行的地基是芯片,李鵬憂心于進口芯片可能藏有的“攻擊后門”:“如果國外不法分子通過芯片發(fā)起網(wǎng)絡攻擊,將會造成國家大面積停電。”
民生無小事,2013年,在中國工程院李立浧院士的指導下,李鵬帶領的南方電網(wǎng)智能芯片團隊啟動“伏羲”項目預研。彼時國產(chǎn)化多核芯片領域尚屬空白,拓荒并非易事,此間頭緒繁雜,艱難加碼,歷經(jīng)申報失敗、設備廠商接連退出的困境,他聽到最多的,是這樣的勸說——風險太大了,項目無法收尾的責任誰來承擔?
退而求其次的方案不是沒有,呼聲最高的是研發(fā)單核國產(chǎn)化芯片,再退一步,則是用成熟的ARM核替代國產(chǎn)核。李鵬在項目存亡的關鍵時刻一錘定音——“伏羲”必須用國產(chǎn)核,中國“芯”不能再基于國外ARM指令架構依葫蘆畫瓢。“真正的自主化,必須基于真正的國產(chǎn)指令集。沒有人去試錯,國產(chǎn)化永遠發(fā)展不起來。”國產(chǎn)電力專用芯片的概念由此而生。
畢其功于一役,李鵬對團隊下了軍令狀,作為“國家隊”的一員,南方電網(wǎng)公司要背負民族與國家的使命。2018年,由南方電網(wǎng)牽頭的國家重點研發(fā)計劃芯片項目申報成功。
“質(zhì)疑我們的聲音太多,項目任務書擱置了很長一段時間才簽訂。項目專家隔三差五來突擊檢查,以嚴格甚至苛刻的態(tài)度考核我們。”團隊技術負責人習偉笑道:“那時候心理壓力巨大,如果不能交付,我可能就得從南方電網(wǎng)卷鋪蓋走人咯。”
芯片雖小,精細如絲,耗費成百上千道工序未可知,更別提那數(shù)十門學科的頂尖學術融通。精密光學、高分子物理、微環(huán)境控制……繞不開的技術壁壘,工程浩大道阻且長,一個不小心,或許真會成為“絕唱”。
習偉談起這輩子都不會忘記的一天。他遠赴美國考察芯片前沿技術,在對標公司的大門前,剛拿出手機,就被戒備的美方人員喝止。也恰巧是那一天,孟晚舟在溫哥華蒙冤入獄,新聞鋪天蓋地。習偉在回國路上一言不發(fā),不強則辱,他回想造芯路上遭遇的冷眼和鐵幕,心下立誓:“伏羲不成,甘當罪人。”
那是2018年12月6日,距離他投身“伏羲”,時光流逝已5年。
這一路困頓嘗盡人情冷暖,他如今只道是尋常。但誰的功勛都并非憑空而降,光陰不打誑語,困時困地的難題他用勤勉找到解法,晝與夜交錯,精密儀器的微光見證著他們在天的抱負,這方寸之地,“伏羲”正破土生長。
2019年底,“伏羲”芯片第一版樣片順利交付,完全基于國產(chǎn)指令架構和國產(chǎn)內(nèi)核,從設計到封裝全過程均在國內(nèi)完成,綜合性能是進口同類產(chǎn)品的1.5倍,網(wǎng)絡風暴抵御能力提升了60倍。
電力芯片國產(chǎn)化“無人區(qū)”破局,“中國芯”鑲嵌上南網(wǎng)創(chuàng)造的名號,如浩瀚星河微茫一束,這只是“伏羲”邁出的第一步。
十年一劍 回首見真章
“科研要習慣孤獨,也要耐得住苦。”
團隊技術骨干姚浩已經(jīng)記不清,這是第幾個埋首于工作的春節(jié)。有一年在拉薩接到突發(fā)任務,高原反應劇烈,他打著點滴在網(wǎng)吧修改方案,這在生活節(jié)奏安逸的西藏堪稱奇景。常年加班熬夜,身體拉起警報,因而,他2021年初的小目標是有個健康的體魄,繼續(xù)為伏羲“賣命”。
“實現(xiàn)了嗎?”
他大笑:“好像沒有,flag倒了,我就遁了。”
數(shù)年前姚浩加入團隊,人生從此有了完全不同的支點。他負責的芯片研發(fā)驗證環(huán)環(huán)相扣,是梯隊中極為重要的一環(huán)。仿真驗證模版稀有,試驗條件苛刻,他與團隊三班倒保證按期投片。樣片交付只是起步,仍需克服產(chǎn)品壽命短、性能適配等現(xiàn)實問題。電力專用主控芯片的生命力,他們所探索的遠不及滄海一粟。
“伏羲”初生,行業(yè)內(nèi)鮮有人知,推廣也是難題。然而即便遭遇斷供危機,大多數(shù)終端廠家依然對國產(chǎn)芯片技術成熟度和穩(wěn)定性存疑。“他們覺得我們在瞎搞,也根本不相信我們能搞出什么結果。”猶如夏蟲不能語冰,破解刻板成見,為國產(chǎn)芯片正名,需要付出數(shù)倍的努力。
“單是說服廠家試用,就費了不少力氣。好在伏羲技術過硬,效果‘背書’,我們有絕對的領先性。”團隊軟硬件專家陳軍健與陶偉建立了“客戶服務357制度”——小問題3天閉環(huán),一般問題5天,再復雜也絕不能超過7天,如此貼心的乙方上哪兒找去?團隊更是自主研發(fā)了配套軟硬件平臺及核心模組,一站式解決方案讓國產(chǎn)化替代闊步前行。時至今日,與“伏羲”交互相連的系統(tǒng)外部客戶已達40余家,市場化的路子,立住了才算真本事。
“伏羲”攻關團隊部分成員。(資料圖片)
“研發(fā)芯片看著光鮮,背后許多吃著泡面趕火車的日子,大家看不到。”陳軍健大半時間都在出差,就著高鐵上時斷時續(xù)的信號遠程會議,處理客戶技術訴求。時光在晨昏間飛馳,他懷揣著他視若珍寶的初代“伏羲”,在顛簸中合衣而眠,奔走異鄉(xiāng)那些年,山高水長,路途難忘。
“軍健兒子出生那天,還在線上主持邊緣計算芯片設計會議。我們知道后很內(nèi)疚,跟他道喜也道歉,他還笑著跟我們說,芯片也是我們團隊的孩子,我放不下。”
墉基不可倉卒而成,伏羲之路,每一步都在舒適圈以外,他們逼近謎題,與一個個難解的數(shù)據(jù)相視,自選擇入局之日起,就注定不能只是守土老去。
如他們篤信的那樣——生而為人,當負其責,誰人不苦,誰人不累,行而盡其事,回首方顯真章。
于無聲處 讀懂“芯”與“魂”
自主創(chuàng)新為魂,“伏羲”拉開了電力芯片國產(chǎn)化的時代序幕。
團隊并未止步于國重交付,此后數(shù)年,在李鵬的帶領下,基于芯片研制的芯片化保護裝置成功掛網(wǎng),推動量產(chǎn)研發(fā)加速,降本提效,為大規(guī)模應用引路。2021年,歷時近十年、多場景驗證,國內(nèi)首個基于國產(chǎn)指令架構、國產(chǎn)內(nèi)核的電力專用主控芯片“伏羲”實現(xiàn)量產(chǎn),標志著我國電力工控領域核心芯片從“進口通用”向“自主專用”轉(zhuǎn)變,電力二次設備核心元器件真正實現(xiàn)了自主可控,保障了近千億元國產(chǎn)電網(wǎng)設備的供應安全。
做學術的人生性嚴謹,對于“伏羲”的未來,他們并沒有給出放之四海皆準的答案。團隊考量深遠,布局光伏風電,為新能源接入“大腦中樞”,研發(fā)鏈接電網(wǎng)全場景的系列化國產(chǎn)芯片,以實現(xiàn)新與舊、傳統(tǒng)與智能的平衡。新型電力系統(tǒng)所需要的,就是伏羲的方向。
故事至此,已有了圓滿的句點。但也不是沒有遺憾。
遺憾是那無奈的缺席,是肩上擔起重責,分離成為日常。“伏羲”正值攻堅期,家在深圳的技術骨干于楊和李肖博,歸家次數(shù)屈指可數(shù),子女的許多個成長瞬間,錯過便無法再重來。
遺憾是那12.91公里,是習偉從家到芯片實驗室的距離,也是他與孩子的距離,并不遙遠卻極難相見。他每日工作至夜深,歸家時妻女早已熟睡。錯失的父親節(jié)來信里,女兒筆跡稚嫩,歪歪斜斜地寫道:“親愛的爸爸,父親節(jié)快樂!媽媽跟我說您工作很忙,她說您正在做一件偉大的事!我相信爸爸可以做到的,我為您驕傲!”
量產(chǎn)那天,他摸摸女兒熟睡的小腦袋,輕聲說:“爸爸做到了。”
做到了??焓炅耍覀冏龅搅?。
2021年12月30日,國務院國資委“2021年度央企十大國之重器”重磅揭曉,南網(wǎng)數(shù)研院“伏羲”芯片與“天問一號”探測器等國家級重點項目一同當選為十大“國之重器”,舉世矚目。
這是屬于他們的加冕時刻。最初的他們并不為青史留名,榮譽只是他們逐夢的饋贈,那一片赤誠之心,日月可鑒。
讀懂他們的赤子心,也就讀懂了“伏羲”。 (彭雅瑩)
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