用智慧書寫“芯”未來
——專訪廣州智慧城市發(fā)展研究院院長胡建國

文/劉啟強

【導(dǎo)讀】

深耕物聯(lián)網(wǎng)、微電子領(lǐng)域數(shù)十年，為了更好地將畢生所學(xué)、所研推向市場，推動智慧城市建設(shè)發(fā)展，他于2014年發(fā)起成立廣州智慧城市發(fā)展研究院（以下簡稱研究院），以中山大學(xué)為技術(shù)依托，結(jié)合產(chǎn)學(xué)研合作，致力于物聯(lián)網(wǎng)芯片、智能終端和系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)等物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域研究。他就是廣東“特支計劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，廣東省半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會副會長、中山大學(xué)研究員、廣州智慧城市發(fā)展研究院院長胡建國博士。經(jīng)過幾年發(fā)展，他帶領(lǐng)研究院在智慧城市以及“互聯(lián)網(wǎng)+”、信息安全物聯(lián)網(wǎng)芯片、人工智能等領(lǐng)域就頂層設(shè)計、政策研究、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃等相關(guān)方面開展了大量研究創(chuàng)新工作。初心不改、鴻漸攜行，矢志成為物聯(lián)網(wǎng)芯片開拓者、領(lǐng)航者。近日，本刊記者專程赴研究院拜訪了胡建國博士，并就物聯(lián)網(wǎng)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展等相關(guān)問題進行了深入訪談。

研究院院長胡建國博士

堅持“三個面向” 解決“卡脖子”技術(shù)難題

《廣東科技》：胡院長您好！作為廣州智慧城市發(fā)展研究院的院長，請您首先給大家介紹一下研究院是一家怎樣的科研機構(gòu)？你們院成立的宗旨又是什么？

胡建國：廣州智慧城市發(fā)展研究院是受國家信息中心指導(dǎo)，由政府、業(yè)內(nèi)知名企業(yè)、高校以及其他服務(wù)機構(gòu)共同發(fā)起成立，是政、產(chǎn)、學(xué)、研、資融合發(fā)展的協(xié)同創(chuàng)新平臺。研究院成立的宗旨，是面向智慧城市發(fā)展戰(zhàn)略，聚焦物聯(lián)網(wǎng)芯片、智能終端和系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)，圍繞智慧城市建設(shè)所需的電子標識、圖形標識、生物標識、人工智能、射頻模擬電路等物聯(lián)網(wǎng)底層核心技術(shù)開展科學(xué)研究、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、人才培養(yǎng)、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新及孵化。

2016年，習(xí)近平總書記在全國科技創(chuàng)新大會上對科技創(chuàng)新提出了“三個面向”的要求——面向世界科技前沿，面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場，面向國家重大需求。研究院自成立以來就一直是按照總書記的這些要求，致力于解決經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)發(fā)展中遇到的一系列“卡脖子”技術(shù)難題。

研究院獲得的各種認定和稱號

《廣東科技》：成立以來，研究院開展了哪些重大研究工作？取得的主要成果又有哪些？

胡建國：自2014年成立以來，研究院開展了一系列重大研究工作。按照不同的研究方向，主要分為三個領(lǐng)域：一是信息感知領(lǐng)域，集合核心技術(shù)力量，主要成果有RFID、二維碼、指紋、指靜脈和人臉識別等技術(shù)，技術(shù)對標國內(nèi)外同行，具有低功耗、小面積和高速處理等優(yōu)勢；二是信息安全領(lǐng)域，針對區(qū)塊鏈、系統(tǒng)安全、片上安全、加密算法、隨機數(shù)產(chǎn)生器、側(cè)信道攻擊和物理攻擊等技術(shù)進行了研究，成果主要集中在易于集成到SoC芯片中的相關(guān)算法、電路和IP核等領(lǐng)域，通過孵化企業(yè)進行了相關(guān)成果轉(zhuǎn)化，獲得了比較高的經(jīng)濟價值回報；三是人工智能領(lǐng)域，陸續(xù)開展了計算機視覺、深度學(xué)習(xí)、圖像處理、視頻處理等技術(shù)的研究，目前已成功將相關(guān)算法集成到FPGA芯片中?？傊呗陨喜扇〕墒煲粋€落地一個、轉(zhuǎn)化一個，通過聯(lián)盟及孵化企業(yè)進行終端市場運用，獲取的經(jīng)濟收益再源源不斷注入到新的產(chǎn)品研發(fā)當(dāng)中。如此形成良性循環(huán)，研發(fā)人員獲得豐厚的價值回報，從事開發(fā)的積極性就更高了。

通過幾年的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及整合，研究院陸續(xù)主持或牽頭承擔(dān)了省市各類重大科技項目，比較典型的有：2016年的廣州市創(chuàng)新領(lǐng)軍團隊項目“移動支付芯片研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”；2019年的廣東省重點領(lǐng)域研發(fā)計劃芯片重大專項項目“物聯(lián)網(wǎng)芯片關(guān)鍵技術(shù)研究與產(chǎn)品研發(fā)”。經(jīng)過這些年的發(fā)展，研究院獲得了包括廣東省智能移動醫(yī)療健康管理重點實驗室、廣州市物聯(lián)網(wǎng)標識與感知芯片重點實驗室、廣東省生物特征標識芯片與應(yīng)用系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心、廣東省智能網(wǎng)聯(lián)汽車終端及應(yīng)用工程技術(shù)研究中心、廣東省新型研發(fā)機構(gòu)、廣東省智慧視聽產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新平臺等在內(nèi)的諸多資質(zhì)認定和榮譽稱號，奠定了研究院在智慧城市相關(guān)領(lǐng)域中的研發(fā)創(chuàng)新實力。

承擔(dān)重大科技專項 實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破

《廣東科技》：據(jù)了解，您本人就是2019年“物聯(lián)網(wǎng)芯片關(guān)鍵技術(shù)研究與產(chǎn)品研發(fā)”項目的負責(zé)人，請介紹一下這個項目的基本情況。

研究院的測試產(chǎn)線

胡建國：這個項目是由超訊通信股份有限公司、安凱（廣州）微電子技術(shù)有限公司、廣州粒子微電子有限公司、廣州慧智微電子有限公司、廣芯微電子（廣州）股份有限公司、廣州智慧城市發(fā)展研究院、廣州搏創(chuàng)信息科技有限公司、華南師范大學(xué)等單位共同聯(lián)合開展的一個專題研發(fā)項目。其中，超訊通信是牽頭單位。這個項目的目標是在智能感知、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)分析等關(guān)鍵技術(shù)上實現(xiàn)突破，研發(fā)出低成本和低功耗的物聯(lián)網(wǎng)芯片，以打破物聯(lián)網(wǎng)核心芯片受制于國外廠商的被動局面，進而推動廣東省物聯(lián)網(wǎng)通用芯片的優(yōu)化、轉(zhuǎn)型與升級，同時，也擴大國產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)芯片的市場優(yōu)勢與市場競爭力，爭取良好的經(jīng)濟和社會效益。

這個項目的預(yù)期成果是研發(fā)出五種芯片，包括：物聯(lián)網(wǎng)藍牙芯片、窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信芯片、窄帶物聯(lián)網(wǎng)射頻前端芯片、物聯(lián)網(wǎng)處理器芯片和近距離無線通信芯片，相關(guān)芯片的預(yù)期新增銷售數(shù)量會過億顆，銷售額可達到數(shù)億元。

《廣東科技》：下一步，在智慧城市發(fā)展方面，研究院將開展哪些重大專項工作或研究。

胡建國：下一步的工作有很多，大致主要有兩個方面。首先是人工智能芯片方面，在有功耗、面積、延遲的約束下，如何做到更高的計算性能是學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界普遍關(guān)注的焦點。人工智能芯片不再是單純地由工藝變化的曲線來驅(qū)動，而是進入架構(gòu)創(chuàng)新的階段，需要提出更適合深度學(xué)習(xí)計算的硬件架構(gòu)及其電路模型。研究院將對可配置、可重構(gòu)人工智能芯片架構(gòu)，解決能效、面積、可編程性、架構(gòu)動態(tài)可變性等關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問題進行研究。

其次是生物特征標識芯片。傳統(tǒng)的光學(xué)式、熱感應(yīng)式、超聲波式或電容式指紋傳感器雖然能夠?qū)崿F(xiàn)較好的識別效果，但安全性不夠，容易被硅膠假指紋膜破解。研究院將開展垂直射頻指紋傳感技術(shù)的研究，該技術(shù)可以穿透涂層或者玻璃，捕捉到皮膚活體層底下輪廓鮮明、清晰的指紋圖像，解決硅膠假指紋膜的破解難題，達到高精度防偽功能。

鼓勵半導(dǎo)體企業(yè)不斷提升研發(fā)能力與核心技術(shù)

《廣東科技》：作為物聯(lián)網(wǎng)芯片方面的專家，請您給大家介紹一下我國物聯(lián)網(wǎng)核心芯片目前的基本情況。

胡建國：物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的第三次信息產(chǎn)業(yè)浪潮，被列為國家重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，隨著5G通信芯片關(guān)鍵技術(shù)的突破，物聯(lián)網(wǎng)將迎來快速發(fā)展的時期，并被視為下一個萬億元級的技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

國內(nèi)外均在物聯(lián)網(wǎng)芯片領(lǐng)域深度布局，其中高端應(yīng)用領(lǐng)域仍然需要大量進口國外芯片，主要原因在于此類芯片需要極高的可靠性和穩(wěn)定性，國外的公司均有幾十年的技術(shù)積累，在市場競爭、芯片設(shè)計和工藝技術(shù)上有著較大優(yōu)勢，并已形成壟斷的格局。近年來，國內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)芯片設(shè)計公司如雨后春筍般涌現(xiàn)，這些企業(yè)在國家相關(guān)政策和資本的支持下，技術(shù)和市場得到快速發(fā)展，并在中低端領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了較好的應(yīng)用，如國內(nèi)最大的芯片設(shè)計公司華為海思，幾乎占據(jù)了國內(nèi)芯片設(shè)計領(lǐng)域的半壁江山。但由于國內(nèi)企業(yè)大都相對年輕，仍需加速技術(shù)和市場的積累，通過在市場應(yīng)用中不斷優(yōu)化和升級芯片，從而在未來逐步替代國外芯片。

《廣東科技》：那目前廣東芯片產(chǎn)業(yè)處于一個什么水平？

胡建國：2019年5月，廣東省發(fā)布了《廣東省加快5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃（2019－2022年）》，明確提出：到2020年年底，珠三角中心城區(qū)5G網(wǎng)絡(luò)基本實現(xiàn)連續(xù)覆蓋和商用。5G時代，物聯(lián)網(wǎng)將會形成一個萬億元級的龐大產(chǎn)業(yè)，這種機遇對正處于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級期的廣東來說至關(guān)重要，需要快速搶抓新機遇、培育新的產(chǎn)業(yè)增長點、提升產(chǎn)業(yè)整體競爭力。

廣東歷來是信息產(chǎn)業(yè)大省，珠三角地區(qū)又是國內(nèi)消費類電子產(chǎn)品、通信產(chǎn)品的最大生產(chǎn)基地。數(shù)據(jù)顯示，全球芯片市場的近60%在中國，而中國芯片市場的60%在廣東。依靠得天獨厚的優(yōu)勢，經(jīng)過數(shù)十年發(fā)展，廣州及周邊地區(qū)已成為國內(nèi)集成電路最大的集散地和消耗地。眾所周知，目前全球芯片仍以美、日、歐企業(yè)產(chǎn)品為主，高端市場幾乎被這三大主力地區(qū)所壟斷。由于一顆芯片的制造工藝非常復(fù)雜，一條生產(chǎn)線大約涉及50多個行業(yè)、2000～5000道工序，因此在高端芯片領(lǐng)域，國內(nèi)廠商尚未形成規(guī)模效應(yīng)與集群效應(yīng)，生產(chǎn)仍以代工模式為主。作為芯片消費大省，廣東的芯片產(chǎn)業(yè)目前存在設(shè)計企業(yè)偏小、制造環(huán)節(jié)空白、封測行業(yè)不強的問題，整體附加值較低。

《廣東科技》：最后請您結(jié)合自身實踐，談?wù)勅绾胃玫赝苿訌V東半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

胡建國：首先，我覺得要加強創(chuàng)新體系的建設(shè)，尤其是鼓勵企業(yè)建立健全技術(shù)研發(fā)中心，提升研發(fā)的能力和核心技術(shù)。因為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的核心人才都在企業(yè)，因此技術(shù)高地就在企業(yè)，前沿創(chuàng)新也一定是由企業(yè)來實現(xiàn)的。其次，是要加強產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，一些探索性、基礎(chǔ)性的研發(fā)工作，還有人才的培養(yǎng)等等，還是需要高校、科研院所來完成的。因此，企業(yè)要聯(lián)合國內(nèi)知名院校和科研機構(gòu)，共同建設(shè)企業(yè)工程中心和工程實驗室，共同開展技術(shù)攻關(guān)和人才培養(yǎng)。三是要大力開展重大技術(shù)攻關(guān)和促進成果產(chǎn)業(yè)化的工作。政府部門建立重大科技攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化項目庫，以保證半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重點領(lǐng)域有穩(wěn)定的技術(shù)開發(fā)支撐。

（本文圖片由受訪者提供）

專家介紹

胡建國博士，研究員，中山大學(xué)研究生導(dǎo)師，先后在國防科技大學(xué)、美國斯坦福大學(xué)、中山大學(xué)求學(xué)，是廣東“特支計劃”科技領(lǐng)軍人才，廣州市創(chuàng)新領(lǐng)軍團隊帶頭人，廣州市優(yōu)秀專家。目前擔(dān)任廣東省物聯(lián)網(wǎng)芯片與系統(tǒng)應(yīng)用工程中心主任、廣東省生物標識芯片與系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心主任、廣州市物聯(lián)網(wǎng)標識與感知芯片重點實驗室主任、廣東省半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會副會長、中山大學(xué)數(shù)字家庭互動應(yīng)用國家地方聯(lián)合工程實驗室副主任、廣東省數(shù)字家庭標準委員會副主任。主要研究成果包括：獲得授權(quán)和受理物聯(lián)網(wǎng)、微電子領(lǐng)域中國發(fā)明專利184項，其中第一發(fā)明人150項，軟件著作權(quán)、集成電路版圖等10余項。已在IEEE Transactions on Industrial Electronics、IEEE Transactions on Device and Materials Reliability、IEICE Electronics Express等核心學(xué)術(shù)期刊、國際會議上發(fā)表論文50余篇，出版專著5部。在物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)研究方向的成果包括：RFID芯片、近場通信SoC芯片、生物標識芯片、智能終端及應(yīng)用系統(tǒng)；研發(fā)的芯片與國外芯片兼容，在市場上能與國外芯片競爭；解決了芯片的實現(xiàn)技術(shù)、安全性、負載、可靠性等關(guān)鍵問題，相關(guān)產(chǎn)品已在金融領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。