中工網記者 姚怡夢

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、農機中發揮著不可估量的作用。

指甲蓋大小的芯片。中工網記者姚怡夢 攝

它是北斗衛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平臺部高級算法設計師劉勇就是為北斗衛星導航設計研發芯片的人。

工作中的劉勇。中工網記者姚怡夢 攝

9月25日，中工網記者走進劉勇的工作區，濃厚的科技味兒撲面而來。

一個個芯片被焊接在調試板上與電腦連接，電腦上密密麻麻的數據高速刷新。

“這些是在測試階段的芯片，想要達到多場景應用，還要經過不斷地找問題，更新迭代。”劉勇介紹。

目前，劉勇帶領團隊已經成功研制出有完全自主知識產權的兩代八款“海豚系列”北斗核心芯片，擁有20余項發明專利，并榮獲2021年衛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計專業的學習后，2018年，劉勇帶著對北斗系統的熱愛，回到家鄉湖南長沙，投身北斗衛星導航芯片的研發工作。

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

然而，整個團隊的研發人員卻只有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。”劉勇指著擺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，“我們經常沿著一個思路走一兩個月，結果發現沒有成果，又回到最初的起點，不得不另尋其他出路。”回憶起那時的經歷，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、再去突破，整個過程劉勇已經記不清出現過多少次。

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

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

這款芯片滿足了北斗三號衛星導航系統在復雜環境下高靈敏度、高精度、高動態導航通信應用需求。

“我們把這個事情從不可能變成可能。”劉勇無比驕傲。

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，如果經過1秒反饋數據，汽車可能已經開出很遠撞上了。但是10毫秒反饋數據，汽車就能快速自動轉向。”

為了讓芯片變得更“機靈”，劉勇帶領團隊做了千百遍嘗試。

“測試用的軌道車行駛軌跡已經標注好，但行駛的方向并沒有按照我們預期的那樣。”劉勇說，“設計之初，這些問題非常多。”

“上百臺設備就一臺出現問題，但是硬件都是同批次生產的，差異性極小。”劉勇的語速變得急切了起來。

為什么出現偏差？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。”劉勇說，“我們需要從幾百個設備7乘24小時的數據里，找到一個時間點的數據，并且還要核實這一瞬間周圍環境是否對設備有干擾。因為在樹下、墻邊、坑洼這些不同情況下，芯片反饋的數據也不相同。”

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

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，后續我們還在持續不斷摳一些小問題，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。”劉勇說。

工作中的劉勇（左）。受訪者供圖

探索：讓芯片服務更多領域

航天探索的深邃、農業生產的精細、交通網絡的智能、電子設備的便捷……眼下，北斗衛星導航系統的應用體量和前景展現出前所未有的廣度和深度。單單依靠幾家企業，很難支撐起北斗行業的蓬勃發展。

“不僅如此，我們的芯片研發人員對不同行業應用的理解，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。”劉勇說。

獨木不成林，劉勇敏銳地洞察到這些局限。

“真正的創新不僅來源于技術的突破，更在于如何構建一個能夠激發無限可能的生態系統。如果有一個平臺，讓行業用戶知道芯片的底層邏輯是什么樣的？怎么適配他的行業需求？并且可以在上面做各種定制開發，那么將降低北斗應用開發的專業門檻。”自14納米的北斗三號衛星導航SoC芯片問世，這個想法便在劉勇的腦海里出現。

隨后的兩年時間，劉勇帶領團隊不斷探索，攻克了芯片軟件架構、業務模塊組件、配置接口設計和性能結構優化等難題。

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

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

“現在這個平臺是1.0版本，后期我們還會針對行業用戶的反饋，保持平臺的迭代更新。”劉勇說道，“讓芯片服務更多領域，是我們新的使命。”