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唐磊:劍指星辰大海,胸懷報國壯志

作者:科學中國人scichi
唐磊:劍指星辰大海,胸懷報國壯志

唐磊,《科學》中文版封面,771中國航天科技集團有限公司董事

近兩年來,作為中國航天科技集團有限公司771(以下簡稱"771")的董事,唐磊是十字路口的心髒。他忙碌、焦急、緊張、興奮,終于為棚子感到驕傲,他感歎"這兩年就像歲月一樣",即使到今天,心裡還是很久沒有平靜下來。

從2020年開始,新型冠肺炎疫情蔓延到全國各地,他全身心地投入到疫情防控工作的組織工作中,直到國内疫情穩定下來,他忙于指揮部署複工、複産工作。到今年下半年,這一流行病已經蔓延到世界各地,而且越來越嚴重。正當世界陷入混亂和恐慌,抗擊疫情時,中國航天員正在崛起,相繼完成幾項了不起的壯舉!

"北鬥3号"全球衛星導航系統成功開啟,"天齊1号"深空探測器發射成功,"江五号"探測器任務成功,空間站核心子產品"天上"進入軌道......這些重大事件,其中僅憑一個就是中國乃至世界太空史上的裡程碑事件,而這一系列的太空壯舉,離不開771高科技技術和産品的護航,也镌刻着全體7000多人用國家志向"771人"不可磨滅的關鍵貢獻。

星辰之海,一個夢一個夢。經過56年的風雨交織,幾代人的不斷奮鬥,771始終堅持以振興國家微電子和計算機核心基礎産業為己任,成為全國唯一一家集計算機、微電子和混合融合為一體的三大專業技術的大型專業科研院所,從事航空航天嵌入式計算機, 半導體內建電路和混合內建電路的研發、批量支援、測試和運作,是我國航天微電子和計算機的先驅和主力軍。為中國航天工業的崛起和騰飛做出了重要貢獻。特别是近年來,憑借卓越的現代化管理體系保障能力,771已逐漸成為自主、創新、可靠的航天品牌,以品質寫出多項國家重點項目和模型飛行試驗零失誤成就!

2019年,在771工作了25年的唐磊接過接力棒,成為新任導演。在他看來,前輩代代相傳的不僅是科研成果的積累,更是空間感和對國防信念的承諾!"'基本電子強軍,航天工業報國'是我們不變的神聖使命!"唐磊堅定地表示,"别忘初心,牢記使命,我們年輕一代将繼續朝着世界級電子技術的宏偉目标前進,為中國航天工業和國防裝備現代化做出新的貢獻。"

唐磊:劍指星辰大海,胸懷報國壯志

771座研發樓

野心更多在深空

"偉大的事業始于夢想,立足于創新,以艱苦奮鬥為基礎"

太空曆來是國家的創新重擔,也關系到國家安全和中華民族可持續發展的戰略制高點。是以,空間技術也成為衡量一個國家科技水準和綜合國力的重要名額。

不久前,由于我國目前任務複雜、技術跨度最大的航天系統工程,"元五号"任務實作了我國首次月球表面采樣包裝、月球表面起飛、月球軌道交接、攜帶樣本回流等諸多重大突破,其成功實施标志着我國探月工程"繞、落、後"三步走計劃如期完成。

作為重要的科研機關,771完全參與了探月工程"繞、落、後"三部曲的全過程,在"奔向月球"的過程中,我們看到了很多極具吸引力的前沿技術,它們與771的貢獻息息相關。從2002年的"江一号"開始,771首次将空間效應的關鍵防護技術應用于計算機産品,使多款計算機産品成功完成了在深空太空探索空間環境的任務。在月球探測的第二階段,771承擔了着陸器核心控制計算機的開發任務,2013年,計算機按計劃完成了着陸、分離、互相射擊的目标任務,"第三"按計劃完成了任務,為完成二期任務做出了突出貢獻。2018年,771台計算機産品與"江-4"實作了人類首次登月,而771為嫦娥中繼衛星(橋)開發了星光中心計算機、固态存儲器和成像觀測相機控制器等産品。

嫦娥五号探測器作為中國月球探測三期采樣和傳回任務的核心,是能夠與載人空間站并行運作的最複雜的航天器系統,由軌道器、傳回器、着陸器、立管和15個子系統組成。771 配有 CPU 子產品,用于轉接卡和回車一體化管理單元。CPU子產品是标準化的,子產品化設計,具有兩台機器的冷備份。CPU子產品作為綜合管理單元的核心部件,被稱為綜合管理單元的"大腦",是轉接和回車的控制源,主要負責控制測控應答機發送的所有遠端控制指令,完成遙測資料采集和遠端控制間接指令配置設定, 以及加熱回路控制驅動,提供星上參考時間,收集下遊各類遙測資料幀等功能,負責控制子系統,使其正常運作。

唐磊表示,包括月球探測項目在内的深空探測任務的特點是飛行距離長、通信時間長、空間環境惡劣,對幾台管式計算機的輕型小型化、可靠性和自主管理能力提出了更高的要求。多年來,771通過不斷的探索和優化,突破了小型化和标準子產品的設計技術,大大提高了産品的功能體積比,率先實作了多台管式計算機的小型化,突破了遙測資料的複雜編碼技術,保證了星地資料的可靠傳輸。在最近的任務中,變五台計算機産品都采用了備援備份技術、自主切割技術、小型化設計技術等關鍵技術,不僅幫助探測器實作了中國首次自動月球采樣傳回,實作了月球樣本地面分析和研究任務目标,也為研究人員帶回了中國收集的第一批月球土壤。

中國成為繼美國和蘇聯之後世界上第三個掌握月球采樣技術的國家,這無疑标志着中國的空間技術已經牢牢地位居世界第一。唐磊自豪地介紹,用于儲存月球土壤采樣的"元5"是771 SiP計算機LSCCU01RH,它是用于空間應用的高內建度、高可靠性、小型化産品。LSCCU01RH子產品是中央控制單元SiP計算機,是771航空航天SiP平台的典型産品。該資訊處理微系統子產品以771輻照SoC為核心,擴充了記憶體和總線驅動器,實作了闆載計算機的通用接口。其原理架構是從771多年車載計算機模型開發經驗的總結出發,在工藝實作中采用了新一代微組裝技術,實作了計算機單闆産品的器件化,滿足了車載計算機輕量化小型化的設計要求。

長征五号運載火箭負責嫦娥五号和空間站的發射任務。被稱為"胖五",它是我國新一代無毒、無污染的大型運載火箭,是我國未來的主要火箭和關鍵型号,在近地軌道上的載重量為25噸。但是,當這樣一個龐然大物精确地将有效載荷送入數百公裡外的太空時,您如何確定火箭的精确控制呢?唐磊給出的答案是:這取決于火箭的"大腦"——攜帶箭的計算機。

安裝在箭頭上的計算機是火箭控制和精确軌道的關鍵保證。"長征5号"可以穩定飛行,離不開771研制的攜帶箭機。它可以有條不紊地完成箭體參數準入、飛行軌迹糾錯、控制指令輸出等一些複雜的控制任務,保證火箭的穩定飛行。箭式計算機采用多處理器并行執行、控制循環同步技術,7個中央處理器三合一,取兩個投票同步脈沖控制,完成箭體參數準入、飛行軌道計算、飛行軌迹GPS糾錯,以及控制指令輸出等諸多複雜控制任務。在7個中央處理單元之間設計了18個雙向高速資料交換通道,以完成箭頭機内部處理單元之間的資料流控制。中央處理單元就像"大腦"中的神經元,而高速資料交換通道就像"大腦"中的神經網絡,将各個中央處理單元有機組合成一個有機組合,完成運箭計算機的飛行控制任務。

在"長征V"火箭箭電腦上還設計了獨特的"聽診器",可以自動"監聽"飛行控制軟體在飛行過程中的各種重要參數,并且不需要軟體參與的情況下,這些參數自動定檔下來到地面測控系統存儲。這套"監聽"裝置,唐磊稱之為"公交監控技術"。該技術可以使控制系統在不修改飛行程式控制過程的情況下獲得更多執行過程的原始資料,及時有效地發現系統中隐藏的問題,并為系統的故障定位提供依據。

唐磊表示,阿羅蘭的總線監控和高速串行通信技術首次實作了運載火箭動态資料的全面下遊監控。但這項創新技術的研發過程,從頭到尾都是一塊硬骨頭!唐磊回憶說,從一開始,項目組就通過查閱大量文獻,咨詢專家,反複修改箭頭飛行控制計算機的設計,通過嵌入式資料流"竊聽"電路和增加相應的通信協定,實作動态參數的獨立采集和自主傳輸。宇航員"嚴格、謹慎、精細、真實"的工作作風,讓他們每個人都默默地堅持對實驗室反複排除故障,多次技術改進,并不斷疊代。在試驗和測試階段,團隊不放過任何細微的異常,以極低的誤差機率解決每一個小缺陷,保證了動态參數傳輸的正确性和可靠性。這一技術創新,使得在不對火箭飛行控制軟體進行修改的情況下,地面測控系統可以充分擷取裝置上箭頭上的動态參數,為火箭發射決策提供資料,目前,該技術已成為我國新一代運載火箭發射決策的重要支撐技術, 包括"長征五号"。

全力以赴,寬容失敗,鼓勵大家做自在,大膽的思維機制激勵771科技工作者一步一步推動創新和變革。唐磊坦言,這是一次大膽的否認、颠覆、颠覆,讓他們得到更多的技術更新和經驗積累,讓集體更加快速的成長和成長。

當然,在發展過程中,必然會出現許多緊迫的困難和問題,甚至是突發事件。但團隊成員在與困難的鬥争中共同努力,永不放棄。唐磊回憶說,我國載人航天工程首次無人國度交接任務進入最後一刻,"天宮一号"目标飛機已經進入軌道,"神舟8号"航天器即将發射。此時,出現了與神舟8号飛船相同的技術狀态"神舟9号"飛船在飛船的熱測試異常時,中央計算機在特定溫度段接到特殊指令時收到墜機消息。通常,當這種情況發生時,"神八号"發射工作應該終止,直到"神九号"問題得到解決後再重新組織發射,但由于"天宮一号"已準備好在軌道上,留下"神八号""發射視窗"非常短。未能安排發射時間将不得不推遲至少幾個月,這将影響随後的"神舟九号"載人着變為任務。

時間緊迫,一場"三地大協同"的戰鬥開始了。西安的項目團隊組建了以唐磊為首的技術團隊,連夜開始了故障定位和問題分析工作,留給他和團隊的時間隻有72小時!分析,驗證,推翻判斷,分析,重新驗證,然後推翻判斷...經過三天三夜對分析過程和各種測試資料的不斷審查,唐磊和他的團隊做出了"這種異常隻有在地面上的特定環境中,并且隻有在收到具體訓示時才會出現,才不會影響'神八'任務"的結論,并最終得到150多名"視訊咨詢"專家的一緻認可, 工程總部立即決定"神舟8号"飛船按計劃發射!那一刻,唐磊疲憊的臉上終于露出了久違的笑容。他用一句話總結道:"這是我們的工作——辛苦又辛苦,快樂又驕傲!"

唐磊:劍指星辰大海,胸懷報國壯志

唐磊(左一)在771 55周年慶典上發言

"三十九個第一"

"無論你走了多遠,都不要忘記你來的路上。

科技要發展國家,還有很長的路要走。這條路,充滿荊棘,充滿遊戲。

1965年10月,為了完成開發和指導我國洲際戰略飛彈微型數字計算機的任務,中國科學院下屬六所科技精英,肩負着祖國和人民的重任,齊聚北京中關村,組成了"中國科學院156廳", 這是中國航天科技集團有限公司第九院771的前身。

回首過去的56年,幾代人771人付之火,個人事業與家庭國情緊密相連,從窮兩白藍開始,從無到有,從小到大,用真誠智慧,辛勤奮進,用汗水書寫了771年不斷發展的宏大曆史,在這一連串堅實的成績背後, 是打破遊戲的無盡過程。一波又一波的頑強、冷靜的回應,鍛造了771人鋼鐵般的品質,也在于潛移默化地形成了艱苦奮鬥、創新發展、以人為本的文化内涵。

實力是發展成果的最好證明。許多"世界紀錄"和"國家紀錄"誕生在這裡。據統計,在56年的不斷奮鬥中,有771人獲得國家五一勞動證書、國家文明機關等國家、省部級榮譽117人,其中近10年獲得國家科技進步特别獎、國防科技進步獎15項。特别是,在成立56年來,"771人"始終堅持自主創新,在國産化、生産化、保證自主可控的前進道路上,創造了我國微機、半導體內建電路、混合內建電路在發展史上39個第一的令人印象深刻的表現。

1969年底,771完成了從北京到臨沂的搬遷。從相對完備的科研條件首都北京遷至西安,雖然先到,但雄心勃勃,背負着千載難逢的重擔,成為一股前進的動力,771人圍繞空間科技發展和國家重大戰略需要,攜手抗擊困難,設計制造各種型号的專用計算機, 涵蓋多種任務類型,用辛勤耕耘和汗水必将是國防科技創新之路,堅實。

随着改革開放的深入,771開展了吸收和引進外彙的活動,向國民經濟的主戰場拓寬了經濟發展道路。經過這一時期的發展,整個研究所形成了從系統到整機、整機到電路,配套全産業鍊科研生産體系,已成為空間電子工業基礎的重要基地。

1993年,771和691工廠合并為新的771工廠。在地理區域内,從臨沂一地出發,跨越四區五地發展,産業鍊開始成形,完成了輝煌的"二次創業"重鑄,并成功奠定了國家隊"大房子"的地位。771也進入了發展的快車道。

正是在這段時間裡,唐磊從北京航空航天大學畢業後進入771所大學,開始開展相關技術的研究工作。自稱"空氣二代"的父母都是771年建的長輩,在他眼裡,這是一個傳奇的英雄集體。唐磊回憶說,剛進入研究所時,研究所的條件比較艱難,但他看到老一輩的研究人員,即使在不完美的條件下,仍然堅持自主研發。他們加班加點,忘吃,遇難,解決困難,失敗,從一開始,又有一種很執着的精神,這給年輕的唐磊留下了強烈的印象,也讓他牢牢記得作為771人應該有的素質。

在這種環境下,年輕的唐磊一步步快速成長,開始肩負重任。作為航空航天嵌入式計算機領域的專家,他長期從事航空航天大容量資料存儲技術的研究。唐磊充分利用771嵌入式計算機系統、微電子、混合融合三大優勢,大力推進子產品化智能系統和智能微系統技術研究,主持完成了多種嵌入式智能子產品産品,并率先應用于以CAST4000為代表的中國新一代衛星平台, 推動我國衛星電子系統更新換代。

星載資料記錄裝置是現代地球觀測衛星和軍用偵察衛星的重要組成部分,是擷取海外偵察資料的關鍵裝置之一。是以,車載高容量固态資料存儲技術也是西方國家緊緊封鎖中國的關鍵技術之一。十年來,唐磊主持開發了五代适用于空間惡劣環境的大容量固态存儲技術,創造性地提出了兼具高速資料存儲和适應海量資料高效檢索的車載大容量資料存儲系統集中管理、配置設定處理架構。同時,我們推進了關鍵技術的工程化和實用化,建立了産品線和光譜,并将其應用于107種不同類型的衛星,極大地推動了我國對地觀測衛星技術的發展。

唐磊保持着771曆史上任職時間最長的團隊負責人(12歲)和最年輕的總工程師(39歲)的記錄。一方面腳踏實地,另一方面仰望星空,成就不是一蹴而就的,唐磊在個人成長、團隊建設和技術管理上傾注了大量精力,他帶領研發團隊多年從事星艦産品開發,探索新一代機載計算機技術開發, 始終堅持精細化管理,不斷提高産品品質。在771内部,甚至形成了這樣的"共識",隻要唐磊帶領團隊承擔起任務,無論是制定示範任務,還是品質評審等日常管理,我們都有一種安心感,因為這是一個有序的管理,善于打硬仗的團隊。這一切不是靠一時的運氣,而是長時間加強對團隊的基本管理,不斷提高團隊成員的素質意識、責任感的結果。

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與一線員工"午餐對話"

"第三次創業"

"一切起點和落地點,都是為了支撐國家航天強國建設,滿足老百姓的發展需要"

自2015年以來,771已進入其發展的第三階段,唐磊稱之為"第三次創業"。也是在那一年,他進入了771個辦公室的管理部門,并開始擔任副主任。

唐磊介紹,這一時期最鮮明的特點是技術創新,整個專業領域都取得了一些重大的技術突破。幾年來,771充分利用整機與電路、內建電路與混合電路、設計與工藝相結合的獨特優勢,實作了核心技術從跟蹤開發到原創創新的轉型,內建技術從平面內建到立體內建,技術創新從單學科到多學科的轉變, 産品形态從單機支撐到系統內建,發展模式從特定空間向高科技融合轉型,逐漸形成了計算機、半導體內建電路、混合內建電路三大行業攜手并進的良好科學發展格局。

2019年,唐磊正式接手771接手接力棒。當時,國内外形勢正在發生深刻而複雜的變化,世界正處于前所未有的巨大變革之中,特别是随着大國博弈的加劇,迫切需要進一步加快中國推進國内替代的程序。肩上的擔子,唐磊心明白,在當今世界,隻有創新者進,隻有創新者強,隻有創新者取勝!是以,他特别注重技術創新,不斷加大研發投入,771在發展新航程中,始終不忘塑造科技創新的核心競争力,占據行業發展制高點。

"771研究所由于幾代宇航員的連續鬥争而聲名鵲起,在這個平台上,他們已經成長為在全國和行業中廣為人知。唐磊心意明确,想把771科研水準長期引以為傲地放在世界前端,人才是第一資源,是企業快速發展的助推器。是以,自接任導演以來,他計劃打造四層金字塔式的人才階梯。

"在鐵塔頂端,我們希望在"十四五"期間組建一支由100~150名博士組成的高端團隊,讓他們走開,負責前沿技術研發。唐磊介紹,"我們研發的先進微電子、高性能處理器、資訊處理微系統、人工智能、量子計算等幾個方向的代表,未來絕不會讓别人卡我們的脖子!"

唐磊:劍指星辰大海,胸懷報國壯志

帶領771人到西安交通大學學習西遊精神,與王樹國校長(右)洽談校企合作。

"金字塔的第二梯隊是一支具有一定工作經驗的優秀碩士團隊,他們針對使用者的需求,負責開發使用者需求的新産品,第三梯隊的人員對我們現有的成熟産品,按照使用者的要求進行更新和優化,第四梯隊是我們現有的産品維修人員, 為使用者提供技術支援和服務,包括生産過程中的産品調試。唐磊和幾位簡一樣,正在從他手中繪制出如此雄心勃勃的未來藍圖。金字塔梯隊的建立,讓每一個選擇奮鬥的"771"都能找到一個與他能力相比對的職位,進而最大限度地發揮自己的潛力和價值。

唐磊認為,要想在這一輪科技創新中處于領先地位,就必須加強自身的技術預測,找到正确的方向,提前部署,特别是在一些基礎性、前沿性、探索性、颠覆性等領域的精準布局。在他的上司下,研究所立足基礎理論,做好771"一線、探索、颠覆"技術研發與探索,成立研發創新中心,這也标志着771技術研發工作進入了一個新的階段。研發創新中心緻力于771未來技術更新和産業發展,打造核心競争力,不斷推進航天工程和武器裝備現代化建設。"R放大器;D創新中心采用了新的評估機制,我給了他們很多自主權,包括工作自由。唐磊勇于打破僵局,給科技先鋒思考的空間和自由。

同時,作為行業頂尖專家,唐磊本人一直在思考,在這樣的發展浪潮中,嵌入式計算機将如何發展起到良好的核心作用?早在2013年的一次會議上,他就給出了以下預測:首先,在可預見的未來,計算機技術的發展仍将基于矽基材料,其次,量子計算和神經計算至少在未來十年内不會進入大規模應用。基于這一前提,未來嵌入式計算機将受到摩爾定律和超摩爾定律的驅動,朝着更小、更強大的方向發展,嵌入式計算機将越來越深入地嵌入到目标應用中。唐磊認為,嵌入式計算機發展的最高境界,就是我們一直在使用它,無時無刻不在享受它的服務,卻不覺得我們在使用它,無法注意到它的存在,就像電一樣自然。他堅信,微系統技術将是超摩爾定律技術發展的重要手段,該系統小到足以出現意想不到的應用模式,就像今天的手機一樣。

基于這種前瞻性思維,多年前同行業,唐磊主持示範并組織建設了第一條晶圓級TSV微系統生産線,可實作業界最大尺寸晶圓TSV工藝開發、晶圓級先進封裝産品加工、集TSV立體內建、RDL重布線、微凸點制備、FC反轉、BGA封裝于一體。在此基礎上,結合771三産業融合發展的優勢,他創造性地提出了資訊處理微系統解決方案,在微觀尺度上內建了多種成熟技術和成熟電路,通過系統優化設計,建構了高性能的資訊處理系統,支援多流程和異構材料混合內建, 研發周期短、研發成本低等優點,在一定程度上擺脫了半導體工藝和器件生成差異的限制和模仿,解決了裝置的獨立控制和開發效率。先後承擔了多項核高基重大專項項目,包括依托"防輻照微系統內建子產品"項目,成功研制出首個車載态勢感覺微系統、可見光圖像采集、資訊深度處理和微系統管理功能內建在同一封裝體中,實作了性能、體積、重量優化100倍的提升,處于全國最高水準。

站在"第三次創業"的新起點上,唐磊帶領上司班子實施從"四區五地"到"一翼"的戰略布局調整,提出了2021年至2045年"三步走"的戰略目标,即到2025年,将有條件啟動對世界級電子科技建設産生影響, 到2035年将基本建成世界一流的電子技術研究所,成為保障國家基礎電子安全、提供世界一流航空航天電子産品和服務的主導力量 到2045年,我們将全面建成世界一流的電子技術研究所,形成具有世界級影響力的品牌,有效支撐世界一流武器裝備建設。

"成功不一定在我心中,但成功必須擁有我!"在這樣一個偉大的時代,我們見證并分享了科技發展給人類帶來的好處,必将創造新的輝煌成果。"展望新時代的潮流,星海,明天可以前衛,唐磊和所有'771人'對未來充滿雄心壯志。

唐磊:劍指星辰大海,胸懷報國壯志

唐磊,48歲,研究員,博士生導師,現任中國航天科技集團有限公司第九院771所所長。作為航天科技集團有限公司學術技術負責人,曾榮獲國防科技進步二等獎、集團公司科技進步獎一等獎、陝西省國防科技産業體系青年突擊手(标準兵)、2020年航天突出貢獻獎等獎項, 被國聯中央授予"中國青年五四獎章",享受政府特殊補貼。

他是我國嵌入式計算機和大容量資料存儲技術領域的專家,主持完成了多種嵌入式智能子產品産品,并首次應用于CAST4000作為中國新一代衛星平台的代表,推動了我國衛星電子系統的更新換代。該團隊開發了第一台使用閃存存儲媒體的闆載資料記錄儀。

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