自主可控的征途，我们义无反顾

王碧清 胡华波

2021年2月19日，中国南方电网有限责任公司（简称“南方电网公司”）研制的国内首个基于国产指令架构、国产内核的电力专用主控芯片“伏羲”实现量产。这意味着，我国电力工业控制领域的核心芯片实现从“进口通用”向“自主专用”的转变，即在电力二次设备核心元器件做到自主可控，并且性能更优，居于世界领先水准。

电力系统分为一次设备和二次设备。完成发电、输电、配电功能的设备为一次设备，如发电机、变压器、避雷器等，所带电压属于强电。二次设备，则是对一次设备进行监测、控制、调节、保护的设备，如变电站继电保护装置、测控装置、配電自动化终端、一次设备在线监测装置等，所带电压属于弱电。

过去，电网二次装备核心器件——主控芯片，长期由国外厂商垄断，涉及继电保护、自动化、信息通信安全防护装置等主网核心关键装置近千万台。数字化进程推进越深，对外技术依赖就越强，电网设备的安全如何切实保障？

“河界三分阔，智谋万丈深”，如何下好“先手棋”、实现电力工业控制领域主控芯片的自主可控和长远发展？南方电网公司内，深耕电网多年的科学家、青年科研人员忧心忡忡，决心主动破局。

2013年，在中国工程院院士、时任南方电网公司专家委员会主任委员李立浧指导下，现任南方电网数字电网研究院有限公司总经理李鹏牵头，带领团队，踏上电力专用主控芯片的预研道路。习伟、姚浩、蔡田田等骨干力量逐步参与其中，在李鹏带领下，投身国产电力专用芯片的早期研制工作。

电网设备服务周期常在10到12年之间，需要不间断运行、不发生停电等。电力设备内一旦发生故障，要求能在毫秒或秒间，监测、隔离故障。另外，电网设备的应用环境更加复杂、恶劣，配电房常设在户外，既有高低温影响，也会受到电磁辐射环境的干扰等。复杂的多场景需求，对于芯片即时性、可靠性等性能要求更高，这都为芯片技术攻关带来新难题和挑战。

一次芯片技术路线讨论会上，团队在两条技术路线上产生分歧：一条是排除万难，做一款性能好、充分满足电网应用需求、依靠国产CPU的电力专用芯片；另一条则是直接使用国外芯片，在境外代工厂进行加工封测，快速实现芯片装备化。鉴于当时科研团队所拥有的资源、行业生态环境，第二条技术路线可以充分应用国外芯片完备的生态环境和成熟工艺，无疑是一种理性、合理的考量。

李立浧院士立场鲜明，“一定要站在国家发展的角度”“一定要目标远一点”“一定要不仅仅能够替代国外的芯片，而且可以实现技术超前”。李鹏作为项目主要负责人提出，在知识产权和加工生产上受制于人，难言自主可控和长远发展。

就这样，团队在李鹏强力领导下，在质疑声中，艰难踏上第一条技术路线——自主研发。至2016年，经团队验证，初期设定的技术路线可行，开始集中精力，攻克核心技术难点。

每当团队灰心丧气、止步徘徊，李立浧院士总会鼓励年轻人，不要怕、大胆尝试。他讲述过去带领科研人员，跨越直流输电技术领域“无人区”重重障碍的经历。那时同样历经数年核心技术攻关，最终取得突破、实现世界领先的科研成果，并将输电设备销售至海外发达国家。

团队成员感慨，“我们曾经很孤独、很难熬，但李院士的意志力比我们都强。他很有魄力，认准了一件事，就会义无反顾支持我们”。李立浧院士、李鹏认准了这个技术发展方向——发展自主可控电力芯片，无论是对国家，还是南方电网公司，都非常有意义，“这不仅是芯片技术的突破，也可以同时提升我国电网装备水平，推动电网装备升级换代”。

在李立浧、李鹏的积极协调下，南方电网公司从人员、资金等各方面给予团队支持。李立浧院士在不同场合，积极推介南方电网公司芯片装备化的重要价值和潜力，为团队年轻人站台、发声，坚信“国产芯片装备化”这一天一定会到来。

对于电力专用芯片国产化，投入太早，可能会沉入海底；投入太晚，则“赶不上趟”。团队成员一边进行艰难的技术突破，一边“等风来”。2017年一次党委会议，议题是再度确立研发国产电力芯片，并进行相关项目申报工作。当时，国产CPU内核生态尚不成熟，是站在国家角度使用国产CPU内核并推动其发展，还是使用成熟完备的进口CPU内核？众人意见不一，有合作厂商表示，如果南方电网公司确定未来采用国产CPU内核来研发芯片，则要终止合作。面对不同的声音，李鹏一锤定音：“一定要用国产CPU内核，一定要全部自主化”。回荡在会议室里的答案，坚定、果决，为大家扫去徘徊的疑云。

2017年，国家重点研发计划“智能电网技术与装备”重点专项指南发布，电力专用CPU芯片及嵌入式操作系统写入其中。趁东风，团队蓄势待发。

2018年3月，在申请国家重点研发计划“电力系统终端嵌入式组件和控制单元安全防护技术”最后一轮答辩现场，南方电网公司团队因采用国产化技术更彻底、研制芯片性能指标更优，更符合数字化发展趋势，在竞争中脱颖而出。

2018年底，研发计划申报结果尘埃落定，花落南网，研发国产电力专用芯片是计划中的重要组成部分。不过，四周质疑声依然不绝于耳，觉得他们“搞不出来”。“不可能放弃，别人越不信任，越要把这个项目做好”，团队核心成员达成一致，不仅要把芯片设计出来，而且还要按时把芯片样片交付。

此时，从项目正式立项，到交付样片，只有不到12个月。

2018年12月1日，团队部分人员正在美国参加绿色能源方面的交流活动。这天，孟晚舟在加拿大温哥华被捕。得知这一消息，他们内心五味杂陈，悲怆之中混杂着孤勇，“核心技术靠别人靠不来，一定要把芯片搞出来”！

每天清晨8点、下午5点、凌晨2点，不到20人的核心团队成员三班倒。设计、流片、封装、测试……所有环节，大家与时间赛跑、抢抓进度。2019年3月，李鹏将芯片正式命名为“伏羲”，寄望“代表电网装备核心器件从零到一的突破”。

2019年9月底，“伏羲”样片正式交付，进度和速度快得惊人，也再度带来质疑。10月的一天，一名项目责任专家“空降”芯片应用现场，突击检查进度，看到工作人员正在使用样片进行测试，样片尚未研制成功的传言不攻自破。11月，相关配套装置生产完成；12月，开始投入初期验证、使用。

为尽早解决国家芯片长期依赖进口的问题，李鹏等人决心将国家项目试制的芯片尽快进行量产。在示范验证时间及场景还不是特别充分的条件下，进行这样的突破，意味着风险和挑战。时间短、压力大、任务重，李立浧院士对团队成员说：“我们只有加快速度，才能满足国家发展的应用需求。不要踌躇不前，不要有所顾忌，失败了也是经验。”李立浧院士同时向南方电网公司提出，要把团队的资金、人员配置好，让大家“安安心心干事情”。

一名团队成员，父亲病重，需要动手术，她坚持没有请假，其弟弟不得不从深圳赶到广州的医院陪床。一名成员，在西藏因高原反应，正在打点滴，接到公司电话后，立即举着吊瓶，找到一家网吧，开始修改方案。一名成员，爱人生宝宝这天，还在主持线上工作……

一名团队骨干说：“我们就是在做该做的事、我们认为正确的事。大家除了对工作的责任，还有对梦想的追逐。”踏入电力专业芯片研制的“无人区”，一步步构建自主可控的生态系统，实现设计、制造全链条国产化，团队成员秉怀责任与使命，倾注心血与汗水，终于迎来转机。

在南方电网公司资金、人员支持下，“伏羲”团队历经一系列攻关和突破，将芯片综合性能提高到过去进口芯片的1.5倍。在抵御网络风暴方面，团队也通过一系列技术方案，满足电网控制业务量大、数据需要实时处理的需求，将抵御网络风暴的能力提升60倍，进一步提升电网二次装备的装置和性能。

由科研成果到量产，团队最熟悉其中的兇险，称这一段路为“死亡之谷”。“死法有很多种，性能、现场条件、价格、市场手段……成功的，不到0.1%”。

踏入市场、推介“伏羲”芯片初期，“伏羲”几经冷眼。团队成员也理解：“国产芯片需要机遇，很多设备厂商已经使用进口芯片，而且运转得很好，一时间很难替换为国产芯片”。

一次，一家公司最初同意使用“伏羲”，但用起来发现“有些不顺手”，又考虑到更换掉过去的进口芯片、重新搭建系统也要投入不小成本，想要放弃。团队一次次登门，提供技术支持，并逐步搭建起技术平台。团队成员一句“我们支持你们把芯片用好，让装置性能更优”，渐渐打消对方疑虑。

还有一家公司，将信将疑地使用芯片后，出现故障，查找很多次都找不到原因。团队得知后，立刻派去芯片研发技术人员，经过探查，发现是程序使用问题。看到问题顺利得到解决，对方说：“你们真的很牛！”

……

正如团队技术负责人习伟所坚信的：“所有的事情看大势，任何时候都不能放弃。我们相信路是对的，任何困难和波折就都能克服。我们始终坚信，终归是有机会的。”

2021年至今，团队的付出得到越来越多认可，“伏羲”芯片逐步应用于继电保护、变电站自动化、配网自动化等领域。中国工程院院士倪光南、吴汉明、李立浧，以及国家科技部责任专家一致认为：“基于国产CPU核的电力专用主控实现了全面国产化，可以彻底摆脱欧美国家在知识产权方面的限制，在电力能源等国家命脉行业推广应用更符合国家发展战略，对于国家信息安全和工业控制领域自主可控，都有非常重大的意义。”2021年底，“伏羲”芯片入选“2021年度央企十大国之重器”榜单。

李鹏常和团队成员说，“一辈子，就做一两件事”。十年磨一剑，坎坷而不易。每当团队成员遇到一个又一个难点与质疑时，因为“心中的信念”，他们选择扛过难关。“南方电网公司是站在国家角度，承担着巨大的风险和压力，把这件事做成”。当初李立浧院士的决策与判断，鞭策着团队，将家国理想化作现实。

与此同时，南方电网公司从制度等层面，不断为团队创造更好的创新氛围和发展环境。经过多年累积，在中国经济转入高质量发展新阶段背景下，南方电网2019年、2020年连续两年印发《公司数字化转型和数字电网建设行动方案》，明确公司数字化转型目标和方向。2019年，南方电网公司进一步落实党中央重大决策部署、把握第四次工业革命历史机遇，成立南方电网数字电网研究院有限公司（简称“南网数研院”），进一步推动智能电网、数字南网建设。2019年10月，南网数研院芯片和人工智能应用研究所成立。

2020年适逢国企改革三年行动全面启动，团队成员明显感觉到，制度的灵活与务实带来生机和活力，“比如‘三能’，干部能上能下，员工能进能出，收入能增能减。在这个过程中，吸引了很多人才，也激励了大家干事创业积极性”。

2021年上半年，为进一步激发团队活力，推动实现科技创新与成果转换齐头并进，芯片和人工智能应用研究所改组为技术研发中心，包括芯片与智能终端、智能传感、人工智能与智能软件、绿色能源研发四支团队。

为深入贯彻落实碳达峰、碳中和目标，“伏羲”芯片团队表示，将在新能源领域积极作为，解决新能源发展接入问题，助力构建新型电力系统。目前，除了在电力行业内得到认可和应用，“伏羲”芯片也逐渐辐射至不同行业领域，获得越来越多合作机会，“我们已经看到路越走越亮，我们相信，未来一定也会和直流设备一样，走出国门、走向世界”。