一個僅有成年人小拇指指甲蓋大小的芯片，卻能在手機、汽車、農(nóng)機中發(fā)揮著不可估量的作用。

指甲蓋大小的芯片。中工網(wǎng)記者姚怡夢 攝

它是北斗衛(wèi)星導航在地面的親密“伙伴”，讓無人駕駛更加安全、精準導航觸手可及、農(nóng)田播種精準無誤，將遠在天邊的科技成果帶到人們身邊。

湖南長沙金維集成電路股份有限公司系統(tǒng)平臺部高級算法設(shè)計師劉勇就是為北斗衛(wèi)星導航設(shè)計研發(fā)芯片的人。

工作中的劉勇。中工網(wǎng)記者姚怡夢 攝

9月25日，中工網(wǎng)記者走進劉勇的工作區(qū)，濃厚的科技味兒撲面而來。

一個個芯片被焊接在調(diào)試板上與電腦連接，電腦上密密麻麻的數(shù)據(jù)高速刷新。

“這些是在測試階段的芯片，想要達到多場景應用，還要經(jīng)過不斷地找問題，更新迭代?！眲⒂陆榻B。

目前，劉勇帶領(lǐng)團隊已經(jīng)成功研制出有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的兩代八款“海豚系列”北斗核心芯片，擁有20余項發(fā)明專利，并榮獲2021年衛(wèi)星導航定位科技進步獎特等獎。今年，劉勇獲得了第二屆“湖湘工匠”的榮譽稱號。

工作中的劉勇。中工網(wǎng)記者姚怡夢 攝

突破：從55納米到14納米

從小，劉勇便有一個航天夢。在完成中國科學院大學航天器設(shè)計專業(yè)的學習后，2018年，劉勇帶著對北斗系統(tǒng)的熱愛，回到家鄉(xiāng)湖南長沙，投身北斗衛(wèi)星導航芯片的研發(fā)工作。

彼時，定位芯片被國外壟斷，讓我國在導航定位安全、技術(shù)等方面都受制于人。為了打破這個局面，劉勇集結(jié)人馬準備大干一場。

然而，整個團隊的研發(fā)人員卻只有20人。“大半年的時間，我們每天都要干到凌晨兩三點才回家，有時候直接就在辦公室支個床就睡?！眲⒂轮钢鴶[在墻邊的一排排折疊床說道。

“這個過程就像蹚水，摸著石頭過河。”劉勇說，“我們經(jīng)常沿著一個思路走一兩個月，結(jié)果發(fā)現(xiàn)沒有成果，又回到最初的起點，不得不另尋其他出路?！被貞浧鹉菚r的經(jīng)歷，劉勇無奈地笑了笑。

反反復復地驗證、推翻、再驗證、再推翻……“是不是要放棄？”劉勇也曾陷入過“自我掙扎”的漩渦中。

從崩潰到收拾信心、重新出發(fā)、再去突破，整個過程劉勇已經(jīng)記不清出現(xiàn)過多少次。

“不管花多少時間、付出多少努力，都要實現(xiàn)這零的突破。”劉勇說，“因為大家都知道這是一件有意義的事兒?！?/p>

功夫不負有心人。55納米、40納米、22納米，經(jīng)過一年半的努力，劉勇帶領(lǐng)團隊最終成功研制出國內(nèi)外首款14納米的北斗三號高性能衛(wèi)星導航SoC芯片，實現(xiàn)了跨越式突破。

這款芯片滿足了北斗三號衛(wèi)星導航系統(tǒng)在復雜環(huán)境下高靈敏度、高精度、高動態(tài)導航通信應用需求。

“我們把這個事情從不可能變成可能?！眲⒂聼o比驕傲。

工作中的劉勇。受訪者供圖

精準：大海撈針找問題

乘坐無人駕駛汽車時，你是否會擔心出現(xiàn)交通事故？這種顧慮源于對汽車反應速度的考量。這就是由汽車內(nèi)芯片的準確性和可靠性決定的。

劉勇解釋：“汽車在行駛中，芯片感知到威脅，如果經(jīng)過1秒反饋數(shù)據(jù)，汽車可能已經(jīng)開出很遠撞上了。但是10毫秒反饋數(shù)據(jù)，汽車就能快速自動轉(zhuǎn)向?！?/p>

為了讓芯片變得更“機靈”，劉勇帶領(lǐng)團隊做了千百遍嘗試。

“測試用的軌道車行駛軌跡已經(jīng)標注好，但行駛的方向并沒有按照我們預期的那樣?！眲⒂抡f，“設(shè)計之初，這些問題非常多。”

“上百臺設(shè)備就一臺出現(xiàn)問題，但是硬件都是同批次生產(chǎn)的，差異性極小?！眲⒂碌恼Z速變得急切了起來。

為什么出現(xiàn)偏差？從哪兒開始查？整個過程都查什么？劉勇的大腦里滿是問號。

“排查問題的過程就像大海撈針，要把針撈到，還要找到針的具體位置?！眲⒂抡f，“我們需要從幾百個設(shè)備7乘24小時的數(shù)據(jù)里，找到一個時間點的數(shù)據(jù)，并且還要核實這一瞬間周圍環(huán)境是否對設(shè)備有干擾。因為在樹下、墻邊、坑洼這些不同情況下，芯片反饋的數(shù)據(jù)也不相同。”

為了解決這些問題，劉勇和設(shè)計師、測試人員3人排查了近2個月。“太痛苦了！”話雖這么說，但他卻沒有表現(xiàn)出絲毫痛苦，反而愈發(fā)興奮。

2019年到2022年，劉勇和整個團隊時時刻刻都在梳理問題。

“我們把成百上千個問題梳理到基本沒有大問題，后續(xù)我們還在持續(xù)不斷摳一些小問題，直到把所有的問題都摳出來。”

追本溯源、刨根問底，是同事們對劉勇一致的評價。

“只有從根本上解決，我們才敢抽出精力再去迭代下一款芯片。因為這個問題不解決，可能下一代還有同樣的問題，它始終是個隱患?！眲⒂抡f。

工作中的劉勇（左）。受訪者供圖

探索：讓芯片服務更多領(lǐng)域

航天探索的深邃、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精細、交通網(wǎng)絡的智能、電子設(shè)備的便捷……眼下，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應用體量和前景展現(xiàn)出前所未有的廣度和深度。單單依靠幾家企業(yè)，很難支撐起北斗行業(yè)的蓬勃發(fā)展。

“不僅如此，我們的芯片研發(fā)人員對不同行業(yè)應用的理解，肯定沒有實際應用者更深刻到位。更深入的需求，需要他們自己再次進行開發(fā)。”劉勇說。

獨木不成林，劉勇敏銳地洞察到這些局限。

“真正的創(chuàng)新不僅來源于技術(shù)的突破，更在于如何構(gòu)建一個能夠激發(fā)無限可能的生態(tài)系統(tǒng)。如果有一個平臺，讓行業(yè)用戶知道芯片的底層邏輯是什么樣的？怎么適配他的行業(yè)需求？并且可以在上面做各種定制開發(fā)，那么將降低北斗應用開發(fā)的專業(yè)門檻?！弊?4納米的北斗三號衛(wèi)星導航SoC芯片問世，這個想法便在劉勇的腦海里出現(xiàn)。

隨后的兩年時間，劉勇帶領(lǐng)團隊不斷探索，攻克了芯片軟件架構(gòu)、業(yè)務模塊組件、配置接口設(shè)計和性能結(jié)構(gòu)優(yōu)化等難題。

2022年，全國首個北斗芯片應用生態(tài)模式的“芯片二次開發(fā)”平臺建立。在這個平臺上，行業(yè)用戶可以針對性地做技術(shù)方案實施與產(chǎn)品研發(fā)。

目前，長沙金維已與中國兵器、中國電子、航天科工等近30家央企及上市企業(yè)達成戰(zhàn)略合作，支撐重點央企集團及研究所單位50多家。

“現(xiàn)在這個平臺是1.0版本，后期我們還會針對行業(yè)用戶的反饋，保持平臺的迭代更新?！眲⒂抡f道，“讓芯片服務更多領(lǐng)域，是我們新的使命?！?/p>

責編：陳麗丹

一審：陳麗丹

二審：甄榮

三審：熊佳斌

來源：中工網(wǎng)