重回27年前 华为第一颗ASIC芯片是这样诞生的

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　　今年适逢集成电路发明六十周年。1958年，Jack Kilby（德州仪器科学家）与Robert Noyce（仙童科学家）分别发明了集成电路，可以将多个晶体管制作在一小块晶片上。后者基于“硅”的集成电路技术，造就了“硅谷”！

　　我们经常会提到半导体（semiconductor）、芯片（chip）、集成电路（IC、integrated circuit）、超大规模集成电路（ASIC）等四个名称，其实通常指的都是ASIC。

　　1991年，徐文伟牵头做出了华为第一颗ASIC

　　集成电路发明32年之后的1990年，我踏入了东南大学的校门。

　　此时，自控系硕士毕业生徐文伟（“大徐”）刚刚去了深圳，在鼎鼎大名的港资企业亿利达从事高速激光打印机的开发。电路设计和汇编语言是他的强项。

　　1991年，徐文伟因其杰出的硬件设计能力，被隔壁一家名叫“华为”的startup一眼看中，于是被小老板任正非“忽悠”了过来。亿利达不开心，搞了点震，大徐还吃了些苦头。

　　那个时候，离开知名港企加盟前途未卜的小公司，委实需要巨大的决心。同为亿利达工程师的高梅松，在听了小老板任正非描绘的玫瑰般梦想后，不为所动，一笑置之！

　　当时的华为刚结束代理生涯，研发用户交换机HJD48，郑宝用负责整个系统的开发。

　　大徐来了之后，建立了器件室，从事印刷电路板（PCB）设计和芯片设计。

　　恰在此时，集成电路行业已经有了伟大的变革，台积电创始人张忠谋先生打破了大一统的格局，初创企业也有机会设计芯片了！

　　半导体诞生之初，Intel、IBM等少数美国公司包揽了芯片的设计和生产（所谓IDM集成设计与制造），初创企业根本无法插足半导体行业。

　　大一统的局面被台积电的张忠谋先生终结了。1987年，张忠谋在台湾新竹科学园区创建了全球第一家专业代工公司——台湾积体电路制造公司（台积电），并迅速发展为台湾半导体业的领头羊。他开创性的定义了Foundry（芯片代工厂）这个行业，将设计和生产分开，为初创企业开辟了生存空间。

　　从此后芯片设计企业只需要做轻资产的无晶圆设计（Fabless Design），拼的是人才、知识和市场；生产（包括流片）环节就外包给台积电这样的Foundry。大陆最有名的是中芯国际，但加工精度不及台积电。

　　北方的联想在总工倪光南的指导下，自主研发了五颗ASIC（超大规模集成电路），并成功地应用于汉卡、微机和汉字激光打印机。1990年，他们的当家产品联想汉卡（7型），就使用了自研的ASIC，奠定了联想的江湖地位。

　　倪光南展示采用自研ASIC的激光打印机

　　交换机上数量最大的器件是用户板,一块板接8或16对用户线，接口控制和音频编解码（CODEC）芯片用量很大。如果使用大家都用的通用芯片，产品就会陷入价格战的汪洋大海中。要生猛甩开竞争对手，只能开发自己的芯片。

　　大徐首先在PAL16可编程器件上设计自己的电路，在实际应用中验证，如果有问题还可以修改。等到成熟之后，再将可编程器件上的方案，委托一家拥有EDA能力的香港公司设计成ASIC芯片后，去德州仪器（TI）进行流片和生产。

　　代价是不菲的，一次性的工程费用就要几万美元。90年代初有外汇管制， 外汇额度非常稀缺。这今天看来是区区小钱，当时任老板可是左思右想才痛下决心拍的板！

　　当时华为面临着巨大的资金压力，任正非不得不借高利贷投入研发，他曾站在六楼办公室的窗边，说过这样一段话：“新产品研发不成功，你们可以换个工作，我只能从这里跳下去了！”

　　大家日以继夜的埋头苦干。每天晚上9点许，任正非都会提着一个大篮子，装着面包和牛奶，前来劳军。

　　天佑华为，一次流片成功！这在当时并不是一个大概率事件，可见兄弟们的武艺高强。

　　就这样，1991年，华为首颗具备自有知识产权的ASIC诞生了，这就是华为芯片事业的起点！

　　1994年访问美国，左起刘启武、李一男、杨汉超、徐文伟、郑宝用、黎健、毛生江

　　它不负众望，降低了成本，提高了性能，产品自然也卖得越来越红火。

　　老一代研发人员陈光先和吴育华回忆说：当时就叫它ASIC，居然都没有人想起给它取个辉煌的名字。百密一疏！

　　芯片元老李征回忆，当时大家都说，如果那次流片失败，几万美元打了水漂，后果难以想象。

　　一方面，吃饭的产品没有了差异化竞争力，就会卷入无休止的价格战中。另外一方面，新产品的研发要采购境外的器件和设备，要大量美元。因此，即便任老板初衷依旧，也未必还有能力去研发新产品，也就没有今天的华为了。

　　相关芯片技术如下，非专业读者可直接略过。

　　可编程器件（SPLD如PAL16、EPLD或者后来的FPGA）适应于在芯片开发阶段或者芯片用量小的时候使用，可以快速反复地编程、修改、调试，并使用专用设备“烧”进芯片。不用去做昂贵的一次性流片。但单颗器件的成本十分昂贵，一颗要顶几个月的工资。

　　等到代码稳定，可以设计成ASIC（超大规模集成电路芯片）的时候，就要进行昂贵的一次流片了。单颗芯片的制造成本也会因用量大而飞快降低。

　　EDA是电子设计自动化软件工具的简称，在现代集成电路产业里，充当了芯片设计和制造的对接桥梁。简单来说，EDA是一个电子自动工具，工程师们借助于EDA，就可以在电脑上对芯片设计的前后端技术和验证技术进行操作和仿真。

　　华为这颗应运而生的芯片是颗多功能的接口控制芯片。当参数为00的时候，用于用户板，为01的时候，用于E/M中继板，为10的时候，又可有其他用途。

　　1993年，华为有了第一颗自己使用EDA设计的芯片

　　1993年，徐文伟领衔开发的JK1000，以很小的代价，在最后关头获得了电信局的入网证，华为战略转型，进入了利润丰厚的电信市场。

　　随后开发出来的数字程控交换机C&C08，大卖成为行内的主流机型，开启了华为的辉煌大业。

　　自研芯片成为了提升竞争力的关键，任老板尝到了甜头后，又有了新的梦想：芯片开发更进一步！战略既定，大家就撸起袖子大干吧。

　　徐文伟领导的器件室挖来了一个重要的人，他就是无锡华晶中央研究所从事芯片设计的李征。华晶是国家集成电路908工程中最重要的项目，培养了不少人才。

　　李征曾参与了上世纪末为打破禁运，由国家牵头的国产电子设计自动化软件（EDA）的开发，国产EDA先后在工作站和PC上开发成功。甫一成功，西方世界就立马解除了对中国的EDA禁供。