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见证连接与计算的「力量」

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8年18次流片,每刻深思如何借「模拟计算」做芯片颠覆者?

2022-07-06 10:37

作者|周雅
配图|扈佃杰

选赛道,如果是创业的第一道题,那么它往往是道单选题,创业者必须给出一个心无旁骛的答案。对邹天琦来说,他的答案是模拟计算,而且为了验证这个答案,他坚守了8年。

故事最早还得追溯到邹天琦的读书时期。邹天琦是科班出身的创业者,十多年前,他在德国卡尔斯鲁厄大学电子系攻读本科和硕士,研究的是“智能传感芯片和系统”。后来又作为访问学者,来到清华大学电子工程系智能感知集成电路与系统实验室,在这里,他聚集了创业最重要的力量——“团队”

首先是邹天琦口中的“乔飞老师”,乔飞当时担任清华大学电子工程系电路与系统研究所副研究员、首席科学家,科研成果已经达到世界领先水平、且已经具备产业化的条件。乔飞不经意间抛出的一句话,“希望将科研成果应用于产业化以造福人类”,说到了邹天琦的心坎上,两人便打算创业。随后,两人又找到当时同在实验室攻读博士学位的刘哲宇,后者听闻计划后放弃了海外深造机会。就这样,志同道合的三个人,共同搭建了「每刻深思」公司的雏形。

从左至右:每刻深思首席科学家乔飞,每刻深思CEO邹天琦,每刻深思CTO刘哲宇

让三个人下定决心创业的,是源于两个层面的思考。宏观而言,他们认为中国半导体产业将迎来发展的黄金十年;微观而言,他们认定的技术流派——模拟计算,是解决国内芯片自给自足的绝佳选择。邹天琦说,尽管人类现在习惯了数字计算,但随着摩尔定律逐渐放缓,模拟计算的优势则会凸显——可以做到更高效率解决复杂计算问题,且低功耗、低时延、低成本。

不过对于芯片产业而言,看好一个架构流派,还远远谈不上成功。产品研发和市场验证,是芯片创业者面前的两座大山,特别是后者,半导体产业的“高精坚”属性,决定了它注定是一项耗时、耗力、耗钱、还极难的工程。

邹天琦的做法是将两座大山凿通,通过将「技术研发」和「用户需求」相结合,尽可能缩短路径。经过深究和思考,他很快将方向定在「声学和视觉等多模态感知领域」

每刻深思的技术研发基因自然是足的,而为了补更好了解用户需求的功课,邹天琦决定深入一线。他曾在北京寒冬的12月申请成为“美团骑手”,买了个外卖箱,去当外卖小哥,只是因为他们是产品生态的潜在群体。

天道酬勤,邹天琦的外卖体验给他带来了收获。当时他接到了母校清华大学的订单时,跑去东南门送货,结果被保安拦截,不让外卖进校。祸不单行的是,他的手机又因室外气温过低关机,最后外卖没能及时送到,反被扣了钱。倒霉的经历却让他灵光一闪:公司产品研发,就应该从帮助用户提高工作效率开始,尤其是餐饮外卖这样的场景。这一段经历,也让邹天琦在构思公司使命时,想出这样一句话——“更强感知、更低功耗”。

然而,即使团队完备,思路清晰,他们还是耗了8年时间,历经18次流片,才最终完成了传感器模拟计算IP验证,打造出了理想中的那颗“超低功耗、超近传感”芯片。

8年磨一剑,每刻深思公司最终也于2020年成立,成为一家拥有自研核心技术的“感算共融”的智能芯片设计公司。在公司的介绍中,所描述的措辞是“用可持续智能感知的超低功耗芯片,来提高产品的智能化水平和续航能力,公司产品广泛应用于新零售、可穿戴设备、机器人感知、无人机等亿级的市场行业中”。

在采访中,我好奇问道,公司为什么名为“MakeSens”?他说,一是指代make sense,公司要坚持做有意义的事情;二是指代smart sensing,公司的关键技术智能感知。公司中文名「每刻深思」,更强调了持续学习,每日三省吾身,于是就有了公司的价值观——“务实真诚 敢想敢干 目标坚定 持续学习”

颠覆者姿态:模拟信号才是世界本质

科技行者:公司将「模拟计算」作为一个主攻方向,可能一些人不太明白「模拟计算」和「数字计算」,它们的区别是什么?

邹天琦:首先,集成电路(IC,Integrated Circuit)的发展史就是从模拟开始的,后来为了做大规模集成,所以就把模拟电路内化成数字,这样更方便上机做大规模逻辑计算,也方便设计工程师去做一些设计编程,所以本质上两者都是模拟的。

其次,世界原本也是模拟的。模拟计算和数字计算是两种不同的信号类型:模拟信号是实数、非确定性逻辑、连续的;数字信号是整数、确定性逻辑、二进制(0和1)所以我们真正在物理世界中看到的、听到的、摸到的东西,如果转换成信号的话,它都是模拟信号,只不过为了使计算机更好地去做逻辑计算和编程,才把它内化成数字信号,所以其实模拟信号才是这个世界的本质。

因此,依据“第一性原理”,我们想用模拟计算去打通物理世界和数字世界接口的瓶颈。把思路转换到技术层面、产品工程层面,还因为模拟计算也同时意味着更低的功耗、更低的时延和更低的成本。

2012年,乔飞老师刚开始布局这个领域时,做了很多前瞻性的深刻思考(High level层面),才最终选择「模拟计算」芯片这个方向。

科技行者:所以说模拟电路有它的特色?

邹天琦:对,在上世纪五十年代,贝尔实验室发现了半导体,又把它变成集成电路,从10个晶体管变到100个晶体管,都是「模拟电路」。后来晶体管变多了,才变成「数字电路」。

所以,数字电路和模拟电路在物理上是一样的,是晶体管集成到一起的一些排布。只不过我们去看信号时,一些信号做了两种不同的分类或处理,有的处理成模拟信号,有的处理成数字信号。

数字电路本质上也是模拟电路。比如0.6和0.7的电流,如果是模拟电路,它就是0.6和0.7;如果是数字电路,它都是1(大于0.5都是1,小于0.5都是0),这样更方便分类,不容易出错。但是,如果要用数字表示0.6或0.7,晶体管是不够的,因为需要多个晶体管才能表示1这个数字,所以这就是数字电路的局限性。

所以,模拟电路可以更高效率去表达,也可以更好地被你控制。

科技行者:有没有可能,某些场景只用了模拟电路,或者某些场景只用了数字电路?

邹天琦:有可能。现在很多电源芯片、功率半导体、模拟器械等,依然是模拟电路。

不过,一些模拟电路头部公司(在美国有德州仪器和亚诺德,在国内上市公司有圣邦微、斯瑞浦和纳芯微),却都没有用「模拟电路」去做「逻辑电路(计算)」,而是用它去做了很多其他共用的「集成电路」。

而集成电路的分类很多,按功能类型分类,有传感、计算、通信、存储等;按电路类型分类,有逻辑电路、功率、分立器、特殊工艺传感器等,虽然分类多,但计算芯片在过去三四十年都是用数字电路。

那现在为什么要做模拟计算(用模拟电路)呢?有几个原因:

第一,摩尔定律在不断放缓,产生了很多局限性:数字电路不可能不断去把工艺节点做小、性能提高、成本降低;第二,整个芯片制造端当前受到了很大限制。所以,在先进的工艺上,用模拟电路去做计算,正好可以弥补这两个痛点:一是它不依赖先进工艺,二是它从制作工艺节点可以实现很高效率的计算。

科技行者:从这个角度看,模拟芯片未来有可能取代一部分数字芯片?

邹天琦:是的,特别是在对功耗成本要求很高的场景下,用模拟电路去做计算会非常合适。

在这种场景下,便携式设备或电池供电的设备越来越多,比如手机、耳机、手表、AR/VR眼镜、手持医疗设备、无人机、大的电动车,它们的共同点是都有power hungry(高耗电高耗能),对功耗有很高要求。这些设备里以前没有模拟芯片,现在会越来越多,一是因为摩尔定律的放缓,对新兴工艺的依赖和瓶颈;二是因为有些新场景,也要求我们要用新的电路和架构去面临这些挑战。

当然,模拟芯片也不会完全消灭掉数字芯片,就像我刚才所说,集成电路有很多分类,不是说完全倒转过来,剑走偏峰的一类把另一类完全干掉。

8年18次流片:这个行业有一定赌的成分

科技行者:我发现咱们公司的口号极具豪情壮志“半导体行业的颠覆者”,这并不简单,咱们的底气何在?

邹天琦:我觉得来源于「积累」。半导体是一个工程学科,不是理科,是应用学科。若要在「应用学科」做“颠覆式创新”,它的周期比理科相对短一些(理科可能需要二十年)

积累的关键是「技术团队」。公司起源于清华电子系实验室团队,从2012年起,我们在这条技术路线上不断深耕,且不计回报式的。2012年-2020年8年间进行了18次流片,因为模拟技术无法像数字芯片那样通过仿真来研究,必须流片把它制造出来、测试之后看结果再迭代,这对于资金投入、技术难度、特别是时间成本都有极高要求。

而大概5年前,随着技术迭代成熟,我们的技术被几家大厂在横向合作中商用了(尽管当时用的只是一个IP),也给我们很大信心,侧面证明了它的可商用性、量产能力和价值,这也是我们底气的来源。

如果说在学术方面,我们团队在国内外都是第一梯队,能称得上是学术上的“顶天”,在商业应用上我们也践行了 “立地”。

有了“顶天立地”的基础,也就有了公司“引领下一代低功耗技术,成为国产高端和生态平台,成为一家受人尊敬的集成电路企业”的使命愿景。

科技行者:“顶天立地”的形容真是绝绝子。应用“立地”时,你们主要把应用场景放在「可穿戴」和「边缘计算」,这是出于什么考虑?

邹天琦:主要是因为这些场景对低功耗有强烈要求。所以可穿戴设备里面的计算芯片虽然现在是数字计算,但最有可能被模拟计算替代掉,或者替代一部分功能。有了模拟芯片,能让可戴时间更长。

概括而言,需要嵌入式电池供电的设备,对低功耗有强烈需求的场景,都是模拟计算的绝佳阵地。技术本身是为了解决实际生活中的一些问题,或者说技术是为了让大家的生活变得更好,解决痛点,就是技术的价值。

科技行者:商业逻辑是很缜密的,不过具体场景的挖掘过程不容易吧,中间经历了一个怎样的过程?

邹天琦:这就要从2012年开始算起 ,也确实很难。刚开始走了很多弯路,因为我之前没有产品定义的经验。

芯片公司定义一个产品,起码要半年,做产品通常是一年半,加起来要两年(这还是往少了说)。很考验产品定义和做事的勇气,因为谁都不知道两年后,是否会被客户认可,整个过程有一定“赌”的成分。

科技行者:后来是否总结了一些经验之谈?

邹天琦:经验是技术好固然重要,了解实际需求同样重要,比如“存储器多大”“主频多高”“什么样的接口”“什么样封装”“尺寸多小”等等,都需要从客户那里得知。

后来,我们客户群大都是消费类电子,集中在华南地区,我们就经常跑华南区,一方面培养客户关系,另一方面了解市场需求。

帮客户尽可能找到产品和场景匹配的最优解,就是公司产品经营的过程,我们必须把自己放在客户下游的土壤中。

科技行者:除了最终客户,咱们有和一些英特尔、华为这样的巨头伙伴合作研发的经验,怎么赢得他们的目光和认可?

邹天琦:首先模拟芯片极具颠覆性,其次我们又出了成果,确实阶段性证明了自己,这就是大厂最喜欢的,新东西对大厂而言也是新机会。

科技行者:我突然很好奇,数字芯片和模拟芯片,咱们比国外哪个差距更大一点?

邹天琦:我觉得差距都很大。数字芯片到一定阶段,需要更高制程,在生产上存在很大差距。传统的模拟芯片,如果做功率的传感器,差别也很大,因为它涉及到特殊工艺。

但是模拟计算不一样,你可以用成熟的制程来做,也可以用哪怕40纳米来做,一是制程上没差距,二是性能上又可以直接去干数字芯片的活儿,所以算是一个弯道超车。

科技行者:降低上游依赖,让核心产业弯道超车。

邹天琦:对,是这样的。

创业心经:千金难买早知道

科技行者:咱们公司是一个学术成果转化而来的公司(从清华电子系),但是貌似高校的学术成果转化的成功率似乎不高,你觉得背后有什么原因?

邹天琦:有很多原因。首先,它到底是不是一个能商用落地的学术成果,这是一个问号。其次,这个团队是不是一个能够工程化量产的团队,这也是一个问号;另外,产品方向选择对不对,这又是一个问号。三个问号,我觉得能够把这些问题回答上来的很少,所以很正常。

其实国外的学术成果转化率也不高。但国外有很好的创业退出机制,比如公司经常被巨头看中而被并购,不一定非要上市。国内的并购的机会就少一些。

国内也有好的学术成果转化案例,比如华海清科、高德红外、隆基股份。从实验室到公司上市就是一个小概率事件。不过,从哲学的角度看,不难也就不珍贵了。

科技行者:创业一路走来,回过头看有什么事情是应该提前“早知道”的?

邹天琦:有五个“早知道”。

第一,不合适的同事,要尽快结束合作,对双方都好;

第二,招人和找人,要着重看对方的动力和持续学习能力;

第三,合作推进一开始就顺利的出奇的人,要“丑话说在前头”;

第四,融资要准备好再开始,不用盲目见投资人;

第五,要多留思考的时间。

科技行者:这个思考框架很有启发性,那还有什么是决定创业之前要更“早知道”的?

邹天琦:

第一,练好身体;

第二,好的联合创始人很重要,需要“互补且互信”,能力、经历、背景不同但目标、愿景、价值观一致当然最理想,因为大部分联合创始人朋友圈趋同,很难找到前者完全不同互补的,但后者一致很重要;

第三,“钱”-“人”-“产品”是不断迭代的,所以要先“搞钱”,不要幻想没“钱”就有“人”和“产品”。

科技行者:最后,既然公司名叫“每刻深思”,你自己每天深思最多的问题是什么?

邹天琦:我现阶段思考最多的就是方向,公司要朝哪走,做什么产品?

“找人”“找钱”“找方向”三件事永远是重点,但三件事不太能够并行,必须一个阶段只有一个侧重点。

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