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唐磊:剑指星辰大海,胸怀报国壮志

作者:科学中国人scichi
唐磊:剑指星辰大海,胸怀报国壮志

唐磊,《科学》中文版封面,771中国航天科技集团有限公司董事

近两年来,作为中国航天科技集团有限公司771(以下简称"771")的董事,唐磊是十字路口的心脏。他忙碌、焦急、紧张、兴奋,终于为棚子感到骄傲,他感叹"这两年就像岁月一样",即使到今天,心里还是很久没有平静下来。

从2020年开始,新型冠肺炎疫情蔓延到全国各地,他全身心地投入到疫情防控工作的组织工作中,直到国内疫情稳定下来,他忙于指挥部署复工、复产工作。到今年下半年,这一流行病已经蔓延到世界各地,而且越来越严重。正当世界陷入混乱和恐慌,抗击疫情时,中国航天员正在崛起,相继完成几项了不起的壮举!

"北斗3号"全球卫星导航系统成功开启,"天齐1号"深空探测器发射成功,"江五号"探测器任务成功,空间站核心模块"天上"进入轨道......这些重大事件,其中仅凭一个就是中国乃至世界太空史上的里程碑事件,而这一系列的太空壮举,离不开771高科技技术和产品的护航,也镌刻着全体7000多人用国家志向"771人"不可磨灭的关键贡献。

星辰之海,一个梦一个梦。经过56年的风雨交织,几代人的不断奋斗,771始终坚持以振兴国家微电子和计算机核心基础产业为己任,成为全国唯一一家集计算机、微电子和混合融合为一体的三大专业技术的大型专业科研院所,从事航空航天嵌入式计算机, 半导体集成电路和混合集成电路的研发、批量支持、测试和运行,是我国航天微电子和计算机的先驱和主力军。为中国航天工业的崛起和腾飞做出了重要贡献。特别是近年来,凭借卓越的现代化管理体系保障能力,771已逐渐成为自主、创新、可靠的航天品牌,以质量写出多项国家重点项目和模型飞行试验零失误成就!

2019年,在771工作了25年的唐磊接过接力棒,成为新任导演。在他看来,前辈代代相传的不仅是科研成果的积累,更是空间感和对国防信念的承诺!"'基本电子强军,航天工业报国'是我们不变的神圣使命!"唐磊坚定地表示,"别忘初心,牢记使命,我们年轻一代将继续朝着世界级电子技术的宏伟目标前进,为中国航天工业和国防装备现代化做出新的贡献。"

唐磊:剑指星辰大海,胸怀报国壮志

771座研发楼

野心更多在深空

"伟大的事业始于梦想,立足于创新,以艰苦奋斗为基础"

太空历来是国家的创新重担,也关系到国家安全和中华民族可持续发展的战略制高点。因此,空间技术也成为衡量一个国家科技水平和综合国力的重要指标。

不久前,由于我国目前任务复杂、技术跨度最大的航天系统工程,"元五号"任务实现了我国首次月球表面采样包装、月球表面起飞、月球轨道交接、携带样本回流等诸多重大突破,其成功实施标志着我国探月工程"绕、落、后"三步走计划如期完成。

作为重要的科研单位,771完全参与了探月工程"绕、落、后"三部曲的全过程,在"奔向月球"的过程中,我们看到了很多极具吸引力的前沿技术,它们与771的贡献息息相关。从2002年的"江一号"开始,771首次将空间效应的关键防护技术应用于计算机产品,使多款计算机产品成功完成了在深空太空探索空间环境的任务。在月球探测的第二阶段,771承担了着陆器核心控制计算机的开发任务,2013年,计算机按计划完成了着陆、分离、相互射击的目标任务,"第三"按计划完成了任务,为完成二期任务做出了突出贡献。2018年,771台计算机产品与"江-4"实现了人类首次登月,而771为嫦娥中继卫星(桥)开发了星光中心计算机、固态存储器和成像观测相机控制器等产品。

嫦娥五号探测器作为中国月球探测三期采样和返回任务的核心,是能够与载人空间站并行运行的最复杂的航天器系统,由轨道器、返回器、着陆器、立管和15个子系统组成。771 配有 CPU 模块,用于转接卡和回车一体化管理单元。CPU模块是标准化的,模块化设计,具有两台机器的冷备份。CPU模块作为综合管理单元的核心部件,被称为综合管理单元的"大脑",是转接和回车的控制源,主要负责控制测控应答机发送的所有远程控制指令,完成遥测数据采集和远程控制间接指令分配, 以及加热回路控制驱动,提供星上参考时间,收集下游各类遥测数据帧等功能,负责控制子系统,使其正常运行。

唐磊表示,包括月球探测项目在内的深空探测任务的特点是飞行距离长、通信时间长、空间环境恶劣,对几台管式计算机的轻型小型化、可靠性和自主管理能力提出了更高的要求。多年来,771通过不断的探索和优化,突破了小型化和标准模块的设计技术,大大提高了产品的功能体积比,率先实现了多台管式计算机的小型化,突破了遥测数据的复杂编码技术,保证了星地数据的可靠传输。在最近的任务中,变五台计算机产品都采用了冗余备份技术、自主切割技术、小型化设计技术等关键技术,不仅帮助探测器实现了中国首次自动月球采样返回,实现了月球样本地面分析和研究任务目标,也为研究人员带回了中国收集的第一批月球土壤。

中国成为继美国和苏联之后世界上第三个掌握月球采样技术的国家,这无疑标志着中国的空间技术已经牢牢地位居世界第一。唐磊自豪地介绍,用于保存月球土壤采样的"元5"是771 SiP计算机LSCCU01RH,它是用于空间应用的高集成度、高可靠性、小型化产品。LSCCU01RH模块是中央控制单元SiP计算机,是771航空航天SiP平台的典型产品。该信息处理微系统模块以771辐照SoC为核心,扩展了内存和总线驱动器,实现了板载计算机的通用接口。其原理框架是从771多年车载计算机模型开发经验的总结出发,在工艺实现中采用了新一代微组装技术,实现了计算机单板产品的器件化,满足了车载计算机轻量化小型化的设计要求。

长征五号运载火箭负责嫦娥五号和空间站的发射任务。被称为"胖五",它是我国新一代无毒、无污染的大型运载火箭,是我国未来的主要火箭和关键型号,在近地轨道上的载重量为25吨。但是,当这样一个庞然大物精确地将有效载荷送入数百公里外的太空时,您如何确保火箭的精确控制呢?唐磊给出的答案是:这取决于火箭的"大脑"——携带箭的计算机。

安装在箭头上的计算机是火箭控制和精确轨道的关键保证。"长征5号"可以稳定飞行,离不开771研制的携带箭机。它可以有条不紊地完成箭体参数准入、飞行轨迹纠错、控制命令输出等一些复杂的控制任务,保证火箭的稳定飞行。箭式计算机采用多处理器并行执行、控制循环同步技术,7个中央处理器三合一,取两个投票同步脉冲控制,完成箭体参数准入、飞行轨道计算、飞行轨迹GPS纠错,以及控制命令输出等诸多复杂控制任务。在7个中央处理单元之间设计了18个双向高速数据交换通道,以完成箭头机内部处理单元之间的数据流控制。中央处理单元就像"大脑"中的神经元,而高速数据交换通道就像"大脑"中的神经网络,将各个中央处理单元有机组合成一个有机组合,完成运箭计算机的飞行控制任务。

在"长征V"火箭箭电脑上还设计了独特的"听诊器",可以自动"监听"飞行控制软件在飞行过程中的各种重要参数,并且不需要软件参与的情况下,这些参数自动定档下来到地面测控系统存储。这套"监听"装置,唐磊称之为"公交监控技术"。该技术可以使控制系统在不修改飞行程序控制过程的情况下获得更多执行过程的原始数据,及时有效地发现系统中隐藏的问题,并为系统的故障定位提供依据。

唐磊表示,阿罗兰的总线监控和高速串行通信技术首次实现了运载火箭动态数据的全面下游监控。但这项创新技术的研发过程,从头到尾都是一块硬骨头!唐磊回忆说,从一开始,项目组就通过查阅大量文献,咨询专家,反复修改箭头飞行控制计算机的设计,通过嵌入式数据流"窃听"电路和增加相应的通信协议,实现动态参数的独立采集和自主传输。宇航员"严格、谨慎、精细、真实"的工作作风,让他们每个人都默默地坚持对实验室反复排除故障,多次技术改进,并不断迭代。在试验和测试阶段,团队不放过任何细微的异常,以极低的误差概率解决每一个小缺陷,保证了动态参数传输的正确性和可靠性。这一技术创新,使得在不对火箭飞行控制软件进行修改的情况下,地面测控系统可以充分获取设备上箭头上的动态参数,为火箭发射决策提供数据,目前,该技术已成为我国新一代运载火箭发射决策的重要支撑技术, 包括"长征五号"。

全力以赴,宽容失败,鼓励大家做自在,大胆的思维机制激励771科技工作者一步一步推动创新和变革。唐磊坦言,这是一次大胆的否认、颠覆、颠覆,让他们得到更多的技术更新和经验积累,让集体更加快速的成长和成长。

当然,在发展过程中,必然会出现许多紧迫的困难和问题,甚至是突发事件。但团队成员在与困难的斗争中共同努力,永不放弃。唐磊回忆说,我国载人航天工程首次无人国度交接任务进入最后一刻,"天宫一号"目标飞机已经进入轨道,"神舟8号"航天器即将发射。此时,出现了与神舟8号飞船相同的技术状态"神舟9号"飞船在飞船的热测试异常时,中央计算机在特定温度段接到特殊指令时收到坠机消息。通常,当这种情况发生时,"神八号"发射工作应该终止,直到"神九号"问题得到解决后再重新组织发射,但由于"天宫一号"已准备好在轨道上,留下"神八号""发射窗口"非常短。未能安排发射时间将不得不推迟至少几个月,这将影响随后的"神舟九号"载人着变为任务。

时间紧迫,一场"三地大协同"的战斗开始了。西安的项目团队组建了以唐磊为首的技术团队,连夜开始了故障定位和问题分析工作,留给他和团队的时间只有72小时!分析,验证,推翻判断,分析,重新验证,然后推翻判断...经过三天三夜对分析过程和各种测试数据的不断审查,唐磊和他的团队做出了"这种异常只有在地面上的特定环境中,并且只有在收到具体指示时才会出现,才不会影响'神八'任务"的结论,并最终得到150多名"视频咨询"专家的一致认可, 工程总部立即决定"神舟8号"飞船按计划发射!那一刻,唐磊疲惫的脸上终于露出了久违的笑容。他用一句话总结道:"这是我们的工作——辛苦又辛苦,快乐又骄傲!"

唐磊:剑指星辰大海,胸怀报国壮志

唐磊(左一)在771 55周年庆典上发言

"三十九个第一"

"无论你走了多远,都不要忘记你来的路上。

科技要发展国家,还有很长的路要走。这条路,充满荆棘,充满游戏。

1965年10月,为了完成开发和指导我国洲际战略导弹微型数字计算机的任务,中国科学院下属六所科技精英,肩负着祖国和人民的重任,齐聚北京中关村,组成了"中国科学院156厅", 这是中国航天科技集团有限公司第九院771的前身。

回首过去的56年,几代人771人付之火,个人事业与家庭国情紧密相连,从穷两白蓝开始,从无到有,从小到大,用真诚智慧,辛勤奋进,用汗水书写了771年不断发展的宏大历史,在这一连串坚实的成绩背后, 是打破游戏的无尽过程。一波又一波的顽强、冷静的回应,锻造了771人钢铁般的品质,也在于潜移默化地形成了艰苦奋斗、创新发展、以人为本的文化内涵。

实力是发展成果的最好证明。许多"世界纪录"和"国家纪录"诞生在这里。据统计,在56年的不断奋斗中,有771人获得国家五一劳动证书、国家文明单位等国家、省部级荣誉117人,其中近10年获得国家科技进步特别奖、国防科技进步奖15项。特别是,在成立56年来,"771人"始终坚持自主创新,在国产化、生产化、保证自主可控的前进道路上,创造了我国微机、半导体集成电路、混合集成电路在发展史上39个第一的令人印象深刻的表现。

1969年底,771完成了从北京到临沂的搬迁。从相对完备的科研条件首都北京迁至西安,虽然先到,但雄心勃勃,背负着千载难逢的重担,成为一股前进的动力,771人围绕空间科技发展和国家重大战略需要,携手抗击困难,设计制造各种型号的专用计算机, 涵盖多种任务类型,用辛勤耕耘和汗水必将是国防科技创新之路,坚实。

随着改革开放的深入,771开展了吸收和引进外汇的活动,向国民经济的主战场拓宽了经济发展道路。经过这一时期的发展,整个研究所形成了从系统到整机、整机到电路,配套全产业链科研生产体系,已成为空间电子工业基础的重要基地。

1993年,771和691工厂合并为新的771工厂。在地理区域内,从临沂一地出发,跨越四区五地发展,产业链开始成形,完成了辉煌的"二次创业"重铸,并成功奠定了国家队"大房子"的地位。771也进入了发展的快车道。

正是在这段时间里,唐磊从北京航空航天大学毕业后进入771所大学,开始开展相关技术的研究工作。自称"空气二代"的父母都是771年建的长辈,在他眼里,这是一个传奇的英雄集体。唐磊回忆说,刚进入研究所时,研究所的条件比较艰难,但他看到老一辈的研究人员,即使在不完美的条件下,仍然坚持自主研发。他们加班加点,忘吃,遇难,解决困难,失败,从一开始,又有一种很执着的精神,这给年轻的唐磊留下了强烈的印象,也让他牢牢记得作为771人应该有的素质。

在这种环境下,年轻的唐磊一步步快速成长,开始肩负重任。作为航空航天嵌入式计算机领域的专家,他长期从事航空航天大容量数据存储技术的研究。唐磊充分利用771嵌入式计算机系统、微电子、混合融合三大优势,大力推进模块化智能系统和智能微系统技术研究,主持完成了多种嵌入式智能模块产品,并率先应用于以CAST4000为代表的中国新一代卫星平台, 推动我国卫星电子系统升级换代。

星载数据记录设备是现代地球观测卫星和军用侦察卫星的重要组成部分,是获取海外侦察数据的关键设备之一。因此,车载高容量固态数据存储技术也是西方国家紧紧封锁中国的关键技术之一。十年来,唐磊主持开发了五代适用于空间恶劣环境的大容量固态存储技术,创造性地提出了兼具高速数据存储和适应海量数据高效检索的车载大容量数据存储系统集中管理、分配处理架构。同时,我们推进了关键技术的工程化和实用化,建立了产品线和光谱,并将其应用于107种不同类型的卫星,极大地推动了我国对地观测卫星技术的发展。

唐磊保持着771历史上任职时间最长的团队负责人(12岁)和最年轻的总工程师(39岁)的记录。一方面脚踏实地,另一方面仰望星空,成就不是一蹴而就的,唐磊在个人成长、团队建设和技术管理上倾注了大量精力,他带领研发团队多年从事星舰产品开发,探索新一代机载计算机技术开发, 始终坚持精细化管理,不断提高产品质量。在771内部,甚至形成了这样的"共识",只要唐磊带领团队承担起任务,无论是制定示范任务,还是质量评审等日常管理,我们都有一种安心感,因为这是一个有序的管理,善于打硬仗的团队。这一切不是靠一时的运气,而是长时间加强对团队的基本管理,不断提高团队成员的素质意识、责任感的结果。

唐磊:剑指星辰大海,胸怀报国壮志

与一线员工"午餐对话"

"第三次创业"

"一切起点和落地点,都是为了支撑国家航天强国建设,满足老百姓的发展需要"

自2015年以来,771已进入其发展的第三阶段,唐磊称之为"第三次创业"。也是在那一年,他进入了771个办公室的管理部门,并开始担任副主任。

唐磊介绍,这一时期最鲜明的特点是技术创新,整个专业领域都取得了一些重大的技术突破。几年来,771充分利用整机与电路、集成电路与混合电路、设计与工艺相结合的独特优势,实现了核心技术从跟踪开发到原创创新的转型,集成技术从平面集成到立体集成,技术创新从单学科到多学科的转变, 产品形态从单机支撑到系统集成,发展模式从特定空间向高科技融合转型,逐步形成了计算机、半导体集成电路、混合集成电路三大行业携手并进的良好科学发展格局。

2019年,唐磊正式接手771接手接力棒。当时,国内外形势正在发生深刻而复杂的变化,世界正处于前所未有的巨大变革之中,特别是随着大国博弈的加剧,迫切需要进一步加快中国推进国内替代的进程。肩上的担子,唐磊心明白,在当今世界,只有创新者进,只有创新者强,只有创新者取胜!因此,他特别注重技术创新,不断加大研发投入,771在发展新航程中,始终不忘塑造科技创新的核心竞争力,占据行业发展制高点。

"771研究所由于几代宇航员的连续斗争而声名鹊起,在这个平台上,他们已经成长为在全国和行业中广为人知。唐磊心意明确,想把771科研水平长期引以为傲地放在世界前端,人才是第一资源,是企业快速发展的助推器。因此,自接任导演以来,他计划打造四层金字塔式的人才阶梯。

"在铁塔顶端,我们希望在"十四五"期间组建一支由100~150名博士组成的高端团队,让他们走开,负责前沿技术研发。唐磊介绍,"我们研发的先进微电子、高性能处理器、信息处理微系统、人工智能、量子计算等几个方向的代表,未来绝不会让别人卡我们的脖子!"

唐磊:剑指星辰大海,胸怀报国壮志

带领771人到西安交通大学学习西游精神,与王树国校长(右)洽谈校企合作。

"金字塔的第二梯队是一支具有一定工作经验的优秀硕士团队,他们针对用户的需求,负责开发用户需求的新产品,第三梯队的人员对我们现有的成熟产品,按照用户的要求进行升级和优化,第四梯队是我们现有的产品维修人员, 为用户提供技术支持和服务,包括生产过程中的产品调试。唐磊和几位简一样,正在从他手中绘制出如此雄心勃勃的未来蓝图。金字塔梯队的建立,让每一个选择奋斗的"771"都能找到一个与他能力相匹配的职位,从而最大限度地发挥自己的潜力和价值。

唐磊认为,要想在这一轮科技创新中处于领先地位,就必须加强自身的技术预测,找到正确的方向,提前部署,特别是在一些基础性、前沿性、探索性、颠覆性等领域的精准布局。在他的领导下,研究所立足基础理论,做好771"一线、探索、颠覆"技术研发与探索,成立研发创新中心,这也标志着771技术研发工作进入了一个新的阶段。研发创新中心致力于771未来技术升级和产业发展,打造核心竞争力,不断推进航天工程和武器装备现代化建设。"R放大器;D创新中心采用了新的评估机制,我给了他们很多自主权,包括工作自由。唐磊勇于打破僵局,给科技先锋思考的空间和自由。

同时,作为行业顶尖专家,唐磊本人一直在思考,在这样的发展浪潮中,嵌入式计算机将如何发展起到良好的核心作用?早在2013年的一次会议上,他就给出了以下预测:首先,在可预见的未来,计算机技术的发展仍将基于硅基材料,其次,量子计算和神经计算至少在未来十年内不会进入大规模应用。基于这一前提,未来嵌入式计算机将受到摩尔定律和超摩尔定律的驱动,朝着更小、更强大的方向发展,嵌入式计算机将越来越深入地嵌入到目标应用中。唐磊认为,嵌入式计算机发展的最高境界,就是我们一直在使用它,无时无刻不在享受它的服务,却不觉得我们在使用它,无法注意到它的存在,就像电一样自然。他坚信,微系统技术将是超摩尔定律技术发展的重要手段,该系统小到足以出现意想不到的应用模式,就像今天的手机一样。

基于这种前瞻性思维,多年前同行业,唐磊主持示范并组织建设了第一条晶圆级TSV微系统生产线,可实现业界最大尺寸晶圆TSV工艺开发、晶圆级先进封装产品加工、集TSV立体集成、RDL重布线、微凸点制备、FC反转、BGA封装于一体。在此基础上,结合771三产业融合发展的优势,他创造性地提出了信息处理微系统解决方案,在微观尺度上集成了多种成熟技术和成熟电路,通过系统优化设计,构建了高性能的信息处理系统,支持多流程和异构材料混合集成, 研发周期短、研发成本低等优点,在一定程度上摆脱了半导体工艺和器件生成差异的限制和模仿,解决了设备的独立控制和开发效率。先后承担了多项核高基重大专项项目,包括依托"防辐照微系统集成模块"项目,成功研制出首个车载态势感知微系统、可见光图像采集、信息深度处理和微系统管理功能集成在同一封装体中,实现了性能、体积、重量优化100倍的提升,处于全国最高水平。

站在"第三次创业"的新起点上,唐磊带领领导班子实施从"四区五地"到"一翼"的战略布局调整,提出了2021年至2045年"三步走"的战略目标,即到2025年,将有条件启动对世界级电子科技建设产生影响, 到2035年将基本建成世界一流的电子技术研究所,成为保障国家基础电子安全、提供世界一流航空航天电子产品和服务的主导力量 到2045年,我们将全面建成世界一流的电子技术研究所,形成具有世界级影响力的品牌,有效支撑世界一流武器装备建设。

"成功不一定在我心中,但成功必须拥有我!"在这样一个伟大的时代,我们见证并分享了科技发展给人类带来的好处,必将创造新的辉煌成果。"展望新时代的潮流,星海,明天可以前卫,唐磊和所有'771人'对未来充满雄心壮志。

唐磊:剑指星辰大海,胸怀报国壮志

唐磊,48岁,研究员,博士生导师,现任中国航天科技集团有限公司第九院771所所长。作为航天科技集团有限公司学术技术负责人,曾荣获国防科技进步二等奖、集团公司科技进步奖一等奖、陕西省国防科技产业体系青年突击手(标准兵)、2020年航天突出贡献奖等奖项, 被国联中央授予"中国青年五四奖章",享受政府特殊补贴。

他是我国嵌入式计算机和大容量数据存储技术领域的专家,主持完成了多种嵌入式智能模块产品,并首次应用于CAST4000作为中国新一代卫星平台的代表,推动了我国卫星电子系统的升级换代。该团队开发了第一台使用闪存存储介质的板载数据记录仪。

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