中国芯片很少提到中国科学院,中科院能为芯片科技起到领军作用吗?
中国芯片很少提到中国科学院,中科院能为芯片科技起到领军作用吗?
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中国科学院是中国自然科学最高学术机构,成立于1949年11月,是中国自然科学与高技术研发中心;中国科学院拥有11个分院、100多家科研院所;中国科学院拥有国家级重点实验室130多个、拥有野外观测研究站70多个;中国科学院拥有正式职工7万多人,在校研究生8万多人。虽然说中国芯片很少提到中国科学院,但是中国科学院在芯片制造领域的丰硕成果是众所皆知的,中国科学院在芯片领域的领军作用是不可磨灭的!
中国科学院是研究基础科学的,那么他们对芯片技术有研究吗?在芯片领域能够起到领军作用吗?
l中国科学院研发成功极紫外光学镜头)
中国科学院是研究所有门类的基础科学,在芯片领域也是硕果累累,只不过他们的科研成果主要是理论技术方面的,要想将理论技术成果转化为实用技术,要走一条很长的商品化转换之路,一般是科学院将研究成果转交给商业化公司去运作,从理论到实践完全看商业化公司运营能力,运营能力强的商业公司很容易就能将理论技术转化为实用技木!运营能力弱的公司理论转化实用就慢长得多!甚至有些理论很长时间也转化不成实际应用。比如爱因斯坦研究认为,只要给他撬棍,他能够将地球撬起来!百多年过去,全世界许多科学大咖都认同爱因斯坦的这个理论,但直到今天也没有人实现!这也意味着理论与实践还是巨大鸿沟的,想要跨越这个鸿沟还是需要付出不少努力和代价的!
中国科学院在芯片领域研究广泛,成果众多,在世界上也是首族一指的,主要问题是理论转化为实际应用中效率的问题。
(中国科学院EUⅤ光源,双工件台突破)
中国在芯片制造领域已经是全世界最先进了。世界上最先进的芯片制造企业台积电是中国台湾省的企业,第二名中芯国际是中国上海市的企业,只是由于受到外国卡脖子,制约了中芯国际的发展。我们在芯片制造领域最大的短板就是光刻机。中国科学院为了解决芯片领域受制于人卡脖子的问题,在2020年9月16日正式成立光刻机科研小组,立争在短时间内取得重大突破,为中国芯片领域添砖加瓦,彻底摆脱卡脖子的问题,为中国经济建没作出巨大贡献!到目前为止,中国科学学院带头研发的DUV光刻机已经是很先进的了;EUV光刻机的各子系统也取得了丰硕成果,相信在很短的时间内就能制造成功,到时卡中国脖子的芯片制造将一骑绝尘,那些不许中国购买的菏兰EUV光刻机将会失去中国市场,留在家里当玩具自己欣赏吧!
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你说的这个国家级的科学院,在科学中的定位,是研究基础科学,他们的成果需要转交给实用技术专长的商业公司来进行商品化。全世界大概都是走的这个技术开发路子,
其中美国走的最好。最典型的例子就是EUV光刻机,就是美国的国家级科研机构研究出了成功,然后转让给了荷兰ASML,再经过商业化就变成了现在的EUV光刻机。
国家级的科学院,经费来自国家,国家的资金则是所有纳税人的付出,理论上全中国的纳税人都拥有这些科学院研究出来的成果。因此,很显然,科学院自己去直接商业化成果,就涉及到产生的利润是属于国家还是科学院本身的问题了。
因此,将成果有偿作价转让给商业化公司是一个最好的解决方法。由商业公司自筹资金进行商业化研究,这时产生的利润就没有所有权问题了。
目前中国芯片领域内的问题就是“商业化”的问题。
国家科学机构已经将基础研究完成,但找不到足够水平的商业公司来承担“商业化”工作,或者商业公司技术水平的问题,无法快速将成果“商品化”。这不是国家科研机构能解决的事情。
现在EUV光刻机就不说了。DUV光刻机的所有子系统的原理性研究,都分别由国内的国家研究机构完成,并将成果也转让给了商业公司。现在DUV光刻机所有的问题,都是商业化问题,而不是原理性问题。这不就是说明了,国家研究部门已经完成了任务,掉链子的部分是商业公司。
这也不能指责商业公司。商业公司都是无利不起早的商业机构,目的是赚钱,而不是做出不挣钱的光刻机。因此,作为自负盈亏的商业公司,不仅仅是要研究出光刻机,更重要的是研究出能赚钱的光刻机。但芯片制造设备市场就那么一点大,投入巨资研发,很可能无法获得预期的回报。所以,商业公司在研发光刻机时不积极,就很正常了。
所以,如果一切都按照市场来办事,大概芯片的问题就更容易解决了。但很显然,总有人认为“最不能相信的就是市场”,所以,芯片就变成了现在这个局面了。
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谈起到中国的芯片,很多网友会提到华为、中芯科技,以及到中科院似乎科院在芯片领域并没有起到什么领军的作用。我想说这有些以偏概全了,毕竟我们的中国科学院的研究早已经深入到许多尖端的科研项目之中,我们的量子领域能够保持世界领先地位,中国的天眼能够建成启用,暗物质粒子探测卫星的升空,北斗导航组网的成功,海探测技术的世界第一梯队,石墨烯研究领域的世界领先,都离不开中科医院的研究。
毕竟中国科学院从早期的863计划项目中,就已经涵盖了超大规模计算机集成电路等重大科研项目,谈及到芯片,其实中国科学院研发出来的龙芯,早已经涵盖了我国许多重要的领域,比如说我国的北斗卫星,还有国产的高端数控机床,这些产品都使用的是中科院一手孵化出来的“龙芯“系列芯片,目前我国的龙芯已经发展为了龙芯1号,龙芯2号,龙芯3号三大系列,满足了多个领域的应用需求。
按目前我国的芯片,之所以被人卡脖子更多的事项没有高端的EUV光刻机这样的设备应用,要知道中国科学院毕竟是从事研究的机构,即便是领先的科研成果也需要很好的进行商业化,才能够转化为实际的产品,毕竟我们在商业化的过程中,还有一段的路要走。因为即便像荷兰ASML的光刻机,也是集合了欧美许多科研机构的成果成功的商业化的优秀公司,他们的优秀产品集合在一起才造就了如今高端的EUV光刻机。
我想目前我国的中科院何时才能够在芯片领域取得更大的突破,更多的中国科学院应该是放在研究和培养人才的问题上面,毕竟科学技术的研发不是说投入资金量大就一定能够出成果的,还必须有大量的人才和时间才能够实现。
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根据2020年7月《Nature》自然杂志指数公布的2019年科研机构排名,中国科学院在全球机构综合排名中位居榜首。
我们知道,中国这个芯片制造工艺一直是卡脖子的工艺,目前我国最成熟的芯片工艺大概只有80纳米。
这个80纳米是指全国产设备制造的光刻机。
2020年底,上海微电子交付了28纳米的光刻机,这个光刻机里面还有一部分要采购国外的零件。
现在成熟的芯片工艺国际上是7纳米,在尺度上和80纳米相差了10倍,所以会导致芯片的面积差100倍。
当然80纳米的工艺来生产手机的芯片也是可以的,但是耗电量会增加100倍。
因此,芯片也是中国相当多工业领域的切肤之痛。
当然从军事上来说,80纳米和28纳米都是够用的。
在手机生产领域,用80纳米肯定没有办法和7纳米竞争。
如果用80纳米生产出来的手机芯片做成手机,必须要配上40万毫安时的大电池,再加上水冷器件,这个东西简直就不能叫手机。
这里面最重要的差别,还不是功能上的差别,而是价格、成本以及市场接受度上的差别,在这个领域中国科学院是无能为力的。
中国科学院的科学家,解决的是正不正确、能不能实现的问题。
当然,如果让中科院来制造七纳米的芯片,肯定能造的出来,但是只能一个一个的造,像这样的芯片是没有办法进入民用流通领域的。
因为,
我们需要解决的芯片问题,卡在大批量低成本上。
光刻机的原理、工艺以及所有的零部件的组成,图纸都是公开的。这里面有成千上万个零件,每一个零件都必须做到最优,才能做到和阿斯麦ASML竞争的程度。
我们国家搞原子弹、氢弹,这个跟国外是没有差距的。
因为这种军工产品它可以一个一个的造。尤其是像原子弹、氢弹这种大杀器,可以不惜成本的去制造它。造了就不是卖的,是拿来毁灭的,这个方面中国科学院可以起到中流砥柱的作用。
要把一个产品做到民用市场的普及,需要非常成熟的管理和运营团队。
光刻机之痛,反映的是中国工业化时间仍然太短。
工业革命虽然名义上是从瓦特发明蒸汽机作为标志性开始的,但是实际上是始于英国纺织业的大规模工业化。
这一句话的背后,是横跨100年的,下面这一长串历史事件。
1733年John Kay发明了飞梭,使织工能够更快地织造。
1764年James Hargreaves 发明了纺纱珍妮机。发明者把原来的横至纺锤变成竖置纺锤,这样就用一个纺轮,可以带动很多个纺锤。
1764年Richard Arkwright 发明了水架,是第一台动力纺织机。
1773年第一批全棉纺织品在工厂生产。
1779 年 Crompton 发明了纺梭 ,可以更好地控制编织过程。
1787年棉制品产量自 1770 年以来增长了 10 倍。
1790年Arkwright 在英国诺丁汉建造了第一家蒸汽动力纺织厂。
1792年Eli Whitney 发明了轧棉机,一种自动将棉籽与短绒棉纤维分离的机器。
1804 年 Joseph Marie Jacquard 发明了编织复杂图案的提花织机。Jacquard 发明了一种通过记录一串卡片上的孔图案来自动控制丝织机上经线和纬线的方法。
1856 年 William Perkin 发明了第一种合成染料。
这只是人类工业文明进步中的一个小小的片段,但是为这个过程推波助澜的,却是很多的企业家、发明家。
中国企业和国外企业的差距,在于工艺水平的差距,在于技术积累的差距,这种差距是没有办法通过人大脑中的灵光一显来弥补的,只能通过时间来磨平。
再厉害的科学家也没有办法跨越这个过程。
能够跨越这个过程的,只能是无数最优秀的企业家、管理者、发明家。
但是前提是企业的存在时间要比较长,有比较好的经营效益,避免短期的逐利行为。
这需要能够培养企业长期有效成长的土壤。
所以,中国光刻机之痛背后的因素是历史因素,也不是完全能够通过超额资金的投入能够弥补的。
资本主义世界当然有资本主义世界的优势,在自由竞争的市场环境中,经过无数次淘汰以后留下来的企业肯定都是最优秀和生命力最顽强的。
中国要用自己国内的优势去跨越这个差距有相当难度。
即使国家进行大规模的投入,也不可能说对着一堆钱大叫一声就会出来产品。需要无数个懂经营善管理的企业家,这些人也不可能在地里浇上水就能长出来。
ASML一台光刻机,有10万个零件,5000家供应商遍布全球。培养5000家百年企业,不是一朝一夕的事情。
如果超成本的少量制造当然是可以的,但是市场应用做到商业级别。达到和阿斯麦ASML竞争的地步,相当一个时期是不可能的。
造原子弹和造光刻机都很难,但是这是两种不同的难。造原子弹是在深度探索并且操纵物质世界,只要少数优秀科学家就可以做到。
在光刻机这个事情上,中国并不是在对抗ASML一家公司,而是在对抗整个资本主义世界200年的工业积累。
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面向世界科技前沿,面向国家重大需求,面向国民经济主战场,率先实现科学技术跨越发展,率先建成国家创新人才高地,率先建成国家高水平科技智库,率先建设国际一流科研机构。
——中国科学院办院方针
中国科学院(英文名称:Chinese Academy of Sciences,简称中科院)几乎与新中国同步成立,而中科院自诞生之日起其存在的意义就是作为中国自然科学最高学术机构、国家决策在科学技术方面的最高咨询机构、自然科学与高技术综合研究发展中心。中科院作为全球最大的科研学术机构,全院共拥有12个分院、100多家科研院所、3所大学(中国科学院大学、中国科学技术大学,与上海市共建上海科技大学)、130多个国家级重点实验室和工程中心。中国科学院承担了众多国家的科研项目,中科院微小卫星创新研究院的
北斗导航卫星
、中科院武汉病毒研究所的
新冠病毒检测、
中国科学院所属10余家单位牵头研制并的人类历史上第4艘
全海深载人潜水器“奋斗者”号
。可以说中科院的研究实力,“上可九天揽月、下可五洋捉鳖”。那么对于芯片这样一个国家重大战略问题,中科院怎么可能没有任何行动呢。下面札记哥就给大家简单列举一下中科院在相关领域孵化出的企业。
CPU企业:龙芯中科
说到中科院的产业化结果,龙芯中科可以说相对早期。龙芯中科技术有限公司是2010年4月由中国科学院和北京市政府共同牵头出资成立的有限责任公司。龙芯中科主要业务是龙芯系列CPU设计、生产、销售和服务。龙芯中科研制的芯片包括龙芯1号、龙芯2号、龙芯3号三大系列处理器芯片及桥片等配套芯片。龙芯采用MIPS、LoongISA、LoongArch精简指令集架构。其中“龙芯1号”小CPU面向行业应用、“龙芯2号”中CPU面向工控和终端类应用、以及“龙芯3号”大CPU面向桌面与服务器类应用。
其实“龙芯”早2001年在中科院计算所开始研发。2001年5月,在中科院计算所知识创新工程下,龙芯课题组正式成立。龙芯课题组成立之初,是着眼于解决国防和信息安全领域无芯可用的困境。当时全部研究团队只有10多个人,后来逐渐发展到百人。而核心研发骨干,很多都是董事长胡伟武亲自带出来的博士生。
AI芯片企业:寒武纪
寒武纪的创始人陈云霁曾直言,“没有龙芯,就没有今天的我”。25岁,陈云霁成为8核龙芯3号的主架构师,恩师胡伟武强大的意志力最让陈云霁敬佩。陈天石也曾坦言自己“很幸运”,计算所给了他宽松的科研环境和充分的支持。2008年,陈云霁和弟弟陈天石决定联手做人工智能和芯片设计的交叉研究。
2016年,寒武纪创始团队成员和中科院计算所的投资管理平台中科算源共同设立北京中科寒武纪科技有限公司。2020年7月,寒武纪正式在科创板挂牌上市。作为全球智能芯片领域的先行者,寒武纪先后推出用于终端场景的寒武纪1A、寒武纪1H、寒武纪1M系列芯片、基于思元100和思元270芯片的云端智能加速卡系列产品以及基于思元220芯片的边缘智能加速卡。
大硅片供应商:沪硅产业
2006年,由中国科学院上海微系统与信息技术研究所(简称上海微系统所)和新傲科技共同完成的高端硅基SOI材料研发和产业化成果,获国家科技进步一等奖。2015年,沪硅产业成立。沪硅产业主要从事半导体硅片研发、生产和销售,专注于硅材料产业及其生态系统发展,是国内规模最大、技术最领先的半导体硅片制造企业之一,也是率先实现300mm半导体硅片规模化销售的企业,被行业称为中国第一大硅晶圆厂。
DPU企业:中科驭数
中科驭数于2018年正式成立,孵化于中科院计算所计算机体系结构国家重点实验室。中科驭数专注于专用处理器研发,致力于解决后摩尔定律时代通用算力不足的核心问题, 为智能时代提供核心芯片和解决方案。创始团队来自于中科院计算所体系结构国家重点实验室,创始人鄢贵海研究生毕业于中国科学院计算机技术研究所,在获得计算机系统结构博士学位后,留所任博士生导师、研究员。中科驭数创新性地提出了软件定义加速器技术(Software Defined Accelerator),自主研发了KPU(Kernel Processing Unit)芯片架构,打造了业界首颗拥有网络数据库一体化加速功能的DPU芯片和智能网卡系列产品和解决方案。2019年其第一代自研芯片KPU-Conflux1800流片验证测试成功。目前其产品路线图已经规划到第四代产品。分别是2021年28nm的K2,2022年12nm的K3,2023年7nm的K4,同时性能也不断提升。
光通信、光传感芯片:苏州苏纳光电
苏纳光电的团队来自中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,创始人之一任雪勇在中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所10年。苏纳光电以\"光通信、光传感'中国芯'\"为愿景,致力于打造具有自主知识产权和核心竞争力的光通信、光传感芯片,弥补国内此类芯片严重短缺、依赖进口的短板。公司现已推出面向光通信和光传感领域的系列芯片产品,包括25G\u002F4×25G 高速探测器芯片、微型硅透镜及阵列、(甲烷)气体传感芯片、背光监测探测器芯片(200至300um光敏面)和大尺寸(1、2、3、5mm等光敏面)探测器芯片等。
除了像上面列出的企业,还有包括芯片设备企业芯源微电子、高性能领域微处理器芯片MaPU设计企业思朗科技等等总之,中科院所孵化的芯片行业相关企业数不胜数,本文也只是简单列举了一些典型的企业。树大根深的中科系还在不断孕育新的半导体企业,为中国的半导体事业贡献科研转产业化的力量
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因为你找错机构了,应该找
中国工程院
。
中国科学院是偏向
基础理论研究
的,中国工程院才是偏向具体建设——
工程科学技术
。芯片的主要理论都已经摆在人类面前,除非有新的理论出现,指出新的道路。
这方面的专家,比如中国工程院院士邓中翰。
1999年“星光中国芯工程”启动实施,邓中翰带领团队承建了国家重点实验室,担任星光中国芯工程总指挥,成功地开发出中国第一个超大规模集成电路“星光中国芯”数字多媒体芯片并打入国际市场,彻底结束了中国“无芯”的历史,被中国国家博物馆作为国史文物收藏,
中国工程院院士吴汉明,微电子工艺技术专家,中芯国际集成电路制造有限公司技术研发副总裁,灿芯创智微电子技术(北京)有限公司总裁。
具体来说中科院中来找路的,工程院是找到路之后,具体怎么走的,怎么做的。
芯片制程已经是一个成熟的理论,现在的问题是“理论上可行,但怎么做到”,图纸出来了,这个工程得由具体的干工程的人来做。
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改行做房地产、经商!
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科学研究是中科院的定位所在、职责所在、特色所在、优势所在。当然也是不可替代性的所在。按照分工,是站在芯片企业的前端,是方向引领者、道路指引者、技术支持者以及科技机遇揭示者、科技挑战预警者,其后端是芯片企业所负责的本端,任务是芯片工程化、产品化和产业化,芯片企业是主体、主角,行业管理层应该可以叫做领军者,组织、率领;在工程化、产品化、产业化上,中科院的角色是合作者,并不是领军者,而且仍旧主要负责理论指导和技术支持,还只是合作者之一,另有政、学、用等。中科院院长白春礼去年曾说中科院不能包打天下,实际上也不可能包打。
中国芯片企业长期缺乏源自于国内的有效科学引领和有力技术支持。这是不争的事实。如果早就不缺乏的话,中国芯片企业当中如今就一定不乏既实现了自主化又达到了高端化的,芯片产品在全球大卖,占有的市场份额比现在高得多,比如紫光展锐、中芯国际、上海微电子、长电科技,还比如芯片的底层构架、软件设计、材料研制企业,于是,美国如今即使还是搞了限制、断供、围堵,但已经影响不了多少个中国芯片企业了,《瓦森纳协定》的有关条款肯定距全部删除很近了。
芯片企业长期缺乏的是什么?关键核心的芯片技术!包括基础材料、核心工艺、基础算法、重大装备。芯片企业为什么缺乏关键核心的芯片技术?“三大主因”,自己没长期研发或者研发得不够深广特别是不系统,国外长期封锁,国内科研机构没有给提供。国内芯片企业没有坚持研发或者研发不够深广全都是因为自立自强意识不强吗?不全是,至少还因为经济实力缺乏,或者叫还没有到“任性”地烧钱搞芯片技术研发的时候,带有普遍性,这是基础研究成为“市场失灵”领域之一的主因,其实,如前所述,按分工,芯片企业主要是芯片技术的需求者、应用者、转化者、落地者,而需求则是始有、长存并且持续旺盛的,也是始终迫切的,自始至今如饥似渴,今后亦如此;而那些已经被卡脖子的芯片企业,当然是眼巴巴地急等着,心急如焚。
中科院正在聚焦中国芯片基础性和战略性关键核心技术需求。去年的9月16日,院长白春礼宣布,将在未来10年针对一些卡脖子关键问题做一些新的部署,把卡脖子的问题和国外出口管制的清单转化为任务清单,包括在光刻机和高端芯片上进行布局,可谓“增加项”!分明是要亲自、直接、长期地开展相关的关键核心技术攻关的节奏。按白春礼同时所称,之前已经做了一些,近年专门设立了“C类先导专项”,跟A、B这2 类不同,是和企业合作实施技术攻关,希望C类专项完成之后能够替代。白春礼此前则表示过,中科院在重大原创能力、关键核心技术攻关等方面与国际先进水平相比还存在不小差距。
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有一个位有初科技的贵人,他是中国科学院大学博导,曾任中国科学院数学与系统科学研究院副院长、北京市中关村科技园区管委会副主任,曾在美国肯特州立大学担任访问教授。多年来一直从事符号计算和数学软件及系统建模的研究工作,在国内外专业学术刊物和学术会议上发表论文90余篇。先后承担和参与国家攀登项目“机器证明及其应用”、国家基金委创新群体项目“数学机械化方法及其在信息技术中的应用”、国家重大基础研究973项目“数学机械化及其自动推理平台”、国家科技支撑计划项目“产品质量安全风险监测指标获取及筛查技术研究”等。他就是刘卓军。
这种贵客的到访是一家科技公司莫大的荣耀,更诚惶诚恐的是,他还向中国计算机领域元老级科学家中国工程院院士倪光南推荐有初科技,并邀他一同到访公司。
一般说来,创新的含义很宽泛,除了发明创造,新方法和新工具的应用,甚至已有方法和工具及其组合与融合的新应用都极有价值。”
他在体验有初科技“光电脑”时强调:“这款刚刚投放市场的有初光电脑,没有悬念地会刮起“光旋风”。它将极大地推进计算机技术的更新换代,而其核心的竞争优势就是空间精准识别与智能控制技术,这种“光感知+手部动作”的精准识别已经应用于令人惊叹不止的光电脑,而且,不再需要电脑屏幕、键盘、鼠标,已经是活生生的现实了。”
当然,我并不以为桌面电脑不再有意义,现有的笔记本电脑不再有意义,但它们会经历极大的改造。以桌面电脑为例,我们已经经历了有绳键盘到无绳键盘的变化,现在,硬键盘完全可以由软键盘代替。
总之,这次中国科学院刘卓军教授和中国工程院倪光南院士到访是对有初科技的极大认可与鼓励,也让研发团队明确了未来的方向。有初科技也会沿着这条路再接再厉,让Space Touching技术赋能更多产业,提升更多行业手势识别无接触交互的智慧能力。
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中科院对芯片可以起到一个指导方向的作用,中科院作为前沿先进科技研发中心,国家投入大量的人力资源和研发经费,研究结果引领很多行业科技很正常,但毕竟也是体制内的结果,人员薪酬待遇偏低,人才流失也严重。在芯片科技方面不如民营华为海思,中芯微,中芯国际等等的企业。
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首先,中科院有很多研究所和机构,大部分人都不是院士,培养的学生研究生和博士生非常多。而且,有很多院士并不是全职在中科院工作。
其次,中科院有不少芯片相关企业,如通用芯片与基础软件研究中心和上海微系统与信息技术研究所等等,只是现在没有华为成功,或者影响力没有华为大。
近日从中国科学院获悉,该院将斥资3000万元,用18个月的时间,部署面向新一代移动通信的5G芯片产业化项目,以建成具有自主知识产权的5G芯片和网络关键技术创新链。
据中科院披露,该院5G芯片项目的目标是“完成5-6款射频前端和基带芯片和网络核心技术产品化开发与应用验证”,与广东省共建“下一代通信芯片产业创新平台”即“5G研究院”,与中兴、烽火、大唐等企业形成产业联盟,推进产品规模应用。该项目由该院微电子所刘新宇研究员牵头,联合该院计算所、信工所、半导体所、上海微系统所开展,目前已有百余名研究人员参与。
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