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第一颗销往全球的爆款“中国芯”,缔造者是“史上最牛散户刘芳”
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来源:上观新闻 作者:戴辉 2021-01-18 06:01
摘要:一段尘封在历史中的“中国芯”崛起往事。

这两年,“中国芯”热得发紫,但一直没有人能说得清楚,中国大陆第一颗独立面向市场并销往全球的爆款芯片,究竟是哪颗?

我一直在苦苦探索这个答案。

我有幸经历了中国现代通信产业发展的全过程,早在上个世纪八九十年代,中国自主设计的电话机就开始逐步起量并走进千家万户,也销往全球包括发达国家。电话机产业最可能孕育出一颗伟大的中国大陆产系统芯片。

2016年,芯片企业汇顶科技披露的公开发行招股说明书中写道:全球固定电话芯片市场主要由几家中国企业主导,这些企业在固定电话芯片领域均具有较为丰富的经验,并在技术与成本控制方面具备各自的优势。公司为全球固定电话芯片主要厂商之一,产品销售量名列行业前列,其他主要竞争对手为深圳市天讯龙软件技术有限公司......

从中可以看到,汇顶名列前列,天讯龙则是全球固定电话系统芯片的领军企业。

我眼前突然一亮,太巧了,天讯龙的创始人居然是我在东南大学生医系的学长叶晶!通过90年就到亿利达开发电话机的高梅松,我联系上了低调神秘的他。

今天,我就来讲述这一段尘封在历史中的“中国芯”崛起往事。

神秘散户脱颖而出

2001年,叶晶创立的天讯龙采用正向设计,开发软解码替代硬解码,研发出主叫识别(来电显示)话机单芯片解决方案。这是一颗系统级芯片,提供了软硬件的一揽子解决方案,大大降低了整机成本和研发生产门槛,使得众多小厂家崛起,并吸引了大量海内外客商来华强北采购。

2002年,天汇龙销售了超过6000万片固话系统芯片!

天讯龙芯片开启了功能创新潮流。可支持多达八种不同语言的语音报号、和弦音乐铃声、真人原唱(录铃声如“爸爸,来电话啦”)、动画图案(如小猫荡秋千)、闹钟报时、计算器、万年历、智能省电、锁长途和全锁、自动IP等为老百姓喜闻乐见的功能。电话机造型也丰富多彩,不再是“千机一面”。

2002年,张帆创立汇顶科技,也加入此阵营进行竞争并赚得第一桶金,后进入智能手机的触摸控制、指纹识别领域持续发展,成功登陆A股。

天讯龙不改初心,一直坚守在固话领域,持续发光到今天。迄今为止,全球采用类似单芯片解决方案的话机累计销售量已经达到了20多亿部,相当于全球平均每户人家至少一部。天讯龙累计销售了10多亿片芯片,使用者包括众多国际巨头,目前的市场份额达2/3以上,是名副其实的全球固话系统芯片“王者”。

2007年,中国股市高歌猛进。在众多的造富神话中,一个叫做刘芳的散户脱颖而出,其在股市的精彩表演,让无数散户甚至机构自叹不如,刘芳坐享了第一妖股*ST金泰的42个涨停,还直接或间接持有了12家上市公司的股权,一时全国兴起寻找“史上最牛散户刘芳”的运动,有电视台追踪报道还闹出了乌龙事件。倒是在2008年12月2日,有记者用了一年多时间,终于找到了神秘散户刘芳,以及她背后更神秘的老公叶晶!

热爱数学,人生跨界

芯片界一直有个说法是“领军人物非常重要”,那就来看看叶晶的人生。

叶晶1984年毕业于江苏省泰兴中学。那年的高考数学“史上最难”,成了“高考惨案”,全国平均成绩26分(满分120分),难度让后来有名的江苏高考数学命题人“葛大爷”也望尘莫及。叶晶的父亲叶秀中是当地知名的中学校长,地方史志主编,本希望子承父业,报考文科。不料叶晶偏爱数学,老校长便顺其自然,以“学好数理化,走遍天下都不怕”来勉励。叶晶高考数学考了94分。与他并驾齐驱的同学常进,现在是中科院院士、国家天文台台长,参与了嫦娥号系列月球探测器的开发。

不过,作为语文老师的儿子,叶晶的语文只考了71分(总分120分),不及格,与老兵戴辉90年高考语文49分相比,是五十步笑百步。

1984年9月,叶晶进入南京工学院(现名东南大学)的无线电系,倪光南院士也曾于此就读。这里是非常典型的工科氛围,没有电子游戏和互联网,女生都是“稀有品种”。

1988年上半年,本科最后一个学期,叶晶去苏南的乡镇企业当“星期六工程师”,一不小心上了江苏电视台的新闻,成为大学生深入基层的典型。

本科毕业后,叶晶去了南京的一家国企做电子设计,1990年又考研进入东南大学生物医学工程系回炉再造,导师是图像实验室的罗立民教授。

叶晶热爱数学,在数字信号处理研究中不可自拔,这是他后来做出爆款芯片的学术基础。 实验室在大礼堂东侧附楼。大礼堂是民国中央大学的标志性建筑,在影视剧里经常可以看到。

我与叶晶有三年的交集。印象中的他戴着一副圆黑镜框的眼镜,个子不高但腰杆挺直,颇有民国商业大亨的派头。

他担任了校研究生会实践部部长,成立了研究生家教中心,在扬子晚报中缝打广告,“用最优惠的价格,提供最优质的服务”,家长看到报纸慕名来沙塘园101宿舍洽谈,介绍成功则收取中介费20元。他被同学们笑称为“小老板”,这句广告词也成了他之后创业的座右铭。

我的绰号则是“戴老板”,搬张桌子在街上搞家教中介。两个不同的商业模式,也成为我们日后不同的发展路径。叶晶专注研发,做好产品筑巢引凤,我则在全世界苦逼地推销设备。

1992年暑假,叶晶来到深圳亿利达的话机研究部实习,短短的23天,第一次领略到什么是真正的国际化。当时,同是东大毕业的徐文伟已经从亿利达跳槽去了隔壁大楼的民企华为,开发出第一颗芯片用在用户交换机的用户/中继板上,并正在领衔开发华为首套电信局用程控交换机。

1993年初,叶晶毕业分配到康佳从事数码录音电话机的研制工作,同班同学陆李(我的大学C语言老师)则去亿利达从事无绳电话机研发工作。

1994年,我正在图像实验室跟吕玉琦教授做静态图像压缩的软件实现的时候,他打了电话回来对我这个小师弟问寒问暖,还问实验室有没有做有商业价值的研究,可以介绍到深圳来产业落地。可惜稚嫩的我回答不了这个问题。

1995年,叶晶去了民企华为和摩托罗拉等公司工作。父亲因他丢掉了康佳的“铁饭碗”而夜不能寐。

至此,他感受到了国企、外企、港企、民企、乡镇企业的滋味,还缺一个自己创业。在深圳,什么都有可能,只要有梦想,有胆量去闯。

1997年10月,我在中山大学电子系跟罗锡璋教授做了太赫兹(6G用的技术)研究后,辗转进入华为。此时电话机事业部已经关闭,作为研发人员的他,消失在了深圳的茫茫人海之中,从此活在了传说中。

99年,我与陆李在南头大牌档喝老金威。谈到了叶晶,说他在自己创业做电话机的方案设计,卖给研发能力欠缺的电话机厂,还说叶晶吹牛要研发一款低成本方案席卷江湖。

再听到叶晶的消息,他梦已成真,并于同年回母校设立了奖学金。2004年,生医系建系20周年,返校做了一个报告,认为技术和商业要深入结合,既要埋头拉车,也要抬头看路。

2007年,叶晶因为热爱投资,居然成了“史上最牛散户”。让他一举成名的金泰恰好是“泰兴的叶晶”的谐音,而42个涨停正好对上他当年42岁,神秘牛散再添了一份神秘。

看到报道里讲这仁兄是东南大学毕业,曾在康佳、华为、摩托罗拉工作,我哑然失笑:这不就是他吗?!

我问叶晶如何看待“牛散”这个称号?

他的回答是:我很喜欢“牛散”这个称号,愿做一个永远的散户,有笑、有哭、有追求、人活得真实自然。我们投资股市,为资本市场提供流动性,为实体经济添砖加瓦。我坚定看好中国的未来,和产业共同成长,做时间的朋友。

双音多频,国产电话起步

固定电话在很多人心中留下难忘的记忆。

读大学时,乡愁是一枚小小的邮票,我在这头,父母在那头。长大后,乡愁是一根细细的电话线,我在这头,爱的人在那头。那时候资费贵,一生只够爱一人。

早期的电话是通过脉冲方式传输电话号码,如拨9就会送9个脉冲出去,可以听到一连串的哒哒声。话机是经典的拨号盘式,直到90年代还在中国广泛使用。

70年代,贝尔实验室发明的双音多频拨号在西方发展了起来。两个频率同时发出就代表号码,如697Hz+1209Hz代表“1”。

按键式全电子电话机从此逐步替代了拨号盘式电话机。

1971年的9月,乔布斯和好基友沃兹根据这个原理,制作了可以拨打免费电话的蓝盒子,每只售价170美元,还被持枪男抢劫过蓝盒子。

香港电话产业就是从七十年代起步的。南京工学院(现名东南大学)毕业的林文震于76年成立香港赛霸电子,开发出多款电话机销往欧美,包括美国四大贝尔公司(现在的Verizon和AT&T),三度获得了香港总督设计奖。

改革开放之后,一河之隔的深圳以及临近的惠州逐渐跟上。天时达、亿利达、TCL、德赛、侨兴等都是从电话起家的。风起云涌,在全国各地也发展了起来。

电话也是步步高的第一个海量产品。1997年开始,东莞步步高斥巨资在央视黄金时段投放系列广告。“小男人”从座机(母机)上看到了女朋友的来电号码,然后用子机接听:“喂,小丽啊!” 这个广告推动了固话的来电显示业务。

来电显示时代,受限于芯片供应链

美国贝尔实验室首先引入语音频带数据通信的调制解调方式来实现主叫号码识别(来电显示),并在1990年提出了相关技术建议,采用移频键控方式(FSK)传送号码、姓名、时间、消息等。瑞典爱立信则提出用双音多频(DTMF)方式实现主叫号码识别,仅传送电话号码,好处是程控交换机的实现难度小。

外国电影里面经常有下班回家听录音电话的镜头,中国直接越过录音电话时代,进入来电显示电话时代。下班回家后,看看谁打过电话,然后回拨。

来电显示话机要使用三颗重要芯片:微控制器、FSK硬件解码器、DTMF硬件解码器。

曾在亿利达研发话机的高梅松清楚地记得,中国台湾的芯片设计公司义隆提供了来电显示话机的芯片组合解决方案,几乎垄断了市场,台湾的凌阳也有一些份额,其他国家的芯片(爱普生、飞思卡尔、东芝、三星等)都慢慢地退了出去。

1997-2000年,叶晶在电话机圈中沉浮,做来电显示电话机的方案设计,卖给一些研发实力欠缺的电话机厂。

主叫号码识别(CID)是专业词汇,老百姓说起来挺拗口。“来电显示”的说法是叶晶在97年最早叫出来的,居然在全世界得到了认可,这是中国式英语转正的一个新案例,和long time no see(好久不见) 以及 day day up(天天向上)有得一比。

1999年9月21日,中国台湾南投发生了7.6级强震,之后一年又发生了近十次余震,是历史上余震最多的大地震。电影《那些年,我们一起追的女孩》中展现了这次地震对通信的冲击。

中国台湾的芯片供应出现了严重的短缺。晶圆厂的产能受到了极大的影响,因为设备调整(如光刻机等)需要很长的时间。

一芯难求。此时,谁能拿到芯片,根本不用生产,直接转手倒卖,利润都很高。大厂都面临着供应链难以充分保障的问题,小厂就直接没米下锅了。

这样的故事很多。2000年3月18日,位于美国新墨西哥州的飞利浦晶圆厂发生了火灾,车间内的芯片全部报废。诺基亚积极寻找替代方案。爱立信没有反应过来,市场份额就一路下滑。2011年的311大地震也造成了日本部分晶圆厂倒闭,产能被迫向海外转移,加速了日本电子产业全球地位的下滑。

叶晶陷入了深思之中,有什么办法可以解决这个问题?

单芯片方案全球首创,技术革命

叶晶做了大量调研之后,终于找到了解决方案。

用四位的MCU替代八位MCU。 四位的低阶MCU可以采用更低制程的工艺,可在六英寸线生产,因此价格很低,供应也可更好地满足。

用软解码替代硬解码,从用三颗芯片减少到只用一颗芯片。直接将输入信号送到MCU的I/O口,通过采样获得信号之后,再采用数字信号处理来识别出来电号码。这样就只用MCU,省了FSK和DTMF两颗硬解码芯片,一个电话机的成本可以下降多达20元人民币,还增加了可靠性。

理想很丰满,现实很残酷。叶晶提出要在低成本的四位MCU上实现软件解码的想法后,业界普遍认为这是天方夜谭,认为即使在八位MCU上也不可能做好。

因为四位的MCU上还要跑电话机的控制系统,所以能给FSK与DTMF软解码的处理空间是很小的。叶晶针对应用场景简化了傅里叶变换算法,针对16个按键字8个频率实现特定的处理,本质上是实现了一个极小的DSP(数字信号处理单元)。

理论上,基于任何一家的MCU都可以实现。中国台湾的华邦是一家IDM厂,自己有晶圆厂,天讯龙便采用了华邦W74系列的4位单片机。

天讯龙研发的软件代码在晶圆厂通过掩膜的方式写到MCU内置的存储器里,便形成了具有来电显示电话机功能的芯片,命名为F117。

图注:F117芯片及电路图,只用一颗集成电路

这颗芯片提供了软硬件一揽子解决方案,并提供了标准电路图,软件不用开发,电话机厂的研发门槛大大下降。

2001年,天讯龙研发成功,开始向市场推广这个方案,与话机公司合作做出了新类型的来电显示电话机。

电话机厂家拿到芯片和线路图之后,就可以根据自己的外壳和显示屏进行排板,采用邦定(wire bonding)和表面贴装(SMT)工艺生产出电话机控制板。金线的中央的黑色小方块就是电话芯片的裸片(die),邦定之后要整体封胶保护。

电路板上加上特色外壳、键盘、听筒、显示屏、喇叭等外围器件,一个主叫号码识别电话机就诞生了!

2001年5月,天讯龙和华邦电子联手在深圳开了一场来电显示软解码技术的研讨会,国家电话机质量监督检验中心主任何桂立亲自来深圳与会。新技术得到了空前的关注,与会的电话机厂家居然多达100多家。

会上,软解码技术的始作俑者叶晶坚信软解码技术的未来,当时他提出,以年产1亿部话机计算,如果都采用这个方案,每年可以节省折合20亿元人民币的外汇,还可确保芯片供应,并提高可靠性。

看到如此旺盛的产业需求,信产部电话机检测中心默许了此类话机上网试商用。后来的日子里,天讯龙的工程师几乎天天都在出差。哪里有问题,就去现场抓取数据,进行算法调整,直到满足要求。满足了中国如此复杂的应用环境后,也就适配了全球市场。国外客商蜂拥而至。

图注:基于天讯龙方案的部分外商定制电话机

天讯龙并没有向政府申请任何补贴和资助,但国家主管部门给了创新方案试错改错的的机会,叶晶至今仍深深感激。

一揽子方案生逢其时,商业模式革命

2001年开始,中国取消了电话初装费。固定电话飞速发展,延伸到了广大农村、学校宿舍(201校园卡)、工厂宿舍、医院病房......与此同时,亚非拉地区的固话需求也在飞速增长。

全国各地的电器市场,电话机都是最热卖的通信产品,受欢迎程度不亚于现在的智能手机。

运营商一度每个月要收取十元左右的来电显示业务费用。要支持这个业务,程控交换机要升级扩容,华为和中兴等获得了一个发展机遇。

中国电信和天讯龙联合推出了“一键通”、“百事通”等新业务所需的电话机方案。多了二十多个键,可一键直拨汽车、票务、家政、酒店等各种商业服务以及医疗等紧急救助服务。

2003年,基于中国台湾易码的八位MCU做出了第二颗固话芯片F137,根据市场需求,创造了丰富的功能。

华强北迎来了高光时刻。工艺设计浪潮兴起,并成为中国制造核心竞争力之一。

天讯龙保存了一款精美的电子号簿话机,可用全键盘输入通信录。

2005年,中国的固定电话机产业走上了历史顶峰。

2008年,华晶(现华润微)的8英寸晶圆上线,并于2009年生产出来新一代八位MCU。天讯龙在华晶的MCU上移植了自己的方案,芯片命名为F138,2010年开始对外销售。

图注:F138芯片管脚图,华晶(现华润微)生产

与天讯龙合作多年的华晶原销售经理朱大江告诉我,连续数年,天讯龙都是华晶新一代MCU最大的客户之一。

山寨GSM手机接棒,芯片崛起

天讯龙推动的话机产业,外界并没有给予“山寨”的提法,但为后续山寨GSM手机崛起建立了成功模式和产业基础。

2004年,我孤身来到华为当时已经关闭的菲律宾市场,拓展出了马尼拉整个网络全部搬迁的商业模式,华为GSM找到了持续盈利的模式,于是调转枪头在全球疯狂建设GSM。有了基站信号之后,山寨GSM手机就“暴动”了!

做这个业务的,很多都是做电话机的厂家,赚到的快钱在手上还热乎着呢!更重要的是,来自全球的电话机经销商,也都在扩展业务卖手机。大家熟门熟路,对老客户卖新产品,实在容易不过。

创新精神进入到手机潮中: 双卡双待乃至四卡四待、大喇叭(震天吼)、跑马灯(彩灯)、长待机、美白等......

大陆的芯片产业从中获得了巨大的成长动力。

固话未来,需求稳定

2006年开始,随着手机的大量使用,固话市场急剧衰退,但到现在已经基本稳定下来,电话机仍顽强地存在于我们的家里、办公室、酒店、行业应用如呼叫中心里。这个情况,有点类似台式电脑。

天讯龙技术团队一直在努力,每年依然销售数千万片芯片,并服务西门子、飞利浦、先锋、松下、三洋、摩托罗拉、步步高、TCL、中诺、纽曼、平治东方、润普等众多国内外的知名品牌。

图注:天讯龙技术骨干与作者戴辉(右一)合影

华强北最老牌的企业是1980年创办的京华电子,从收录机起家。 京华电子的CEO潘光宇是叶晶的本科同学,1988年就来了华强北。他认为:天讯龙方案重新定义了固定电话,是技术和商业的完美合作,深圳创造。

图注:作者戴辉于华强北京华电子厂大门

写就本文,我非常感慨。如果不是种种机缘巧合,这段历史很可能永远被我们遗忘。现代通信史,不能没有固定电话;中国的芯片史上,天讯龙也写下了厚重的一页;叶晶的创业经历也正是“知识改变命运”的最好注解。

栏目主编:王海燕 文字编辑:王海燕
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