En lo que respecta al talento en el sector de los semiconductores, destacan dos universidades: la Universidad de Tsinghua y la Universidad de California, Berkeley. Estas dos instituciones, una china y otra extranjera, han aportado un gran número de ingenieros, emprendedores e inversores de primer nivel a la industria china de chips, y han impulsado el surgimiento de numerosas empresas del sector gracias a las relaciones entre sus antiguos alumnos, que se han transmitido de generación en generación.

Esta relación con los exalumnos se refleja de forma más vívida en el proceso emprendedor del estudiante de Tsinghua, Zhu Yiming:

En 2004, Zhu Yiming, del Departamento de Física (promoción del 89), y Shu Qingming, de la especialidad de Semiconductores (promoción del 85), fundaron una empresa de chips y conocieron a Li Jun, del Departamento de Automatización (promoción del 85). Li Jun les ayudó a conseguir una inversión de capital riesgo y se la presentó a Xue Jun, del Departamento de Economía (promoción del 83).

Doce años después, esta empresa llamada GigaDevice salió a bolsa y ahora tiene un valor de mercado de casi 100 mil millones. Antes de GigaDevice Innovation, Chen Datong, un importante empresario de semiconductores de nivel 77, ya había fundado la empresa de diseño de chips Spreadtrum, que en su momento fue un fuerte rival de MediaTek.

Se puede decir que Tsinghua es la fuerza principal en el sector de semiconductores de China, y su unidad estrella es sin duda el "Tsinghua Semiconductor Major", que ahora es el Instituto de Microelectrónica de Tsinghua. Es como el "grupo independiente" de "Bright Sword", muy capaz de competir.

El Instituto de Microelectrónica se fundó en 1980, y sus orígenes se remontan a la especialidad de semiconductores establecida por la Universidad de Tsinghua en 1956. En diciembre de este año, con motivo del 40.º aniversario del Instituto de Microelectrónica, nuestro equipo viajó de Shanghái a Pekín para realizar intercambios y estudios en profundidad en el Instituto. Escuchamos las conferencias de antiguos profesores sobre el aprendizaje y la importancia de ser una buena persona, y generaciones de profesionales de la microelectrónica de Tsinghua compartieron sus experiencias en el campo de los semiconductores.

En los últimos cuarenta años, el Instituto de Microelectrónica ha surgido, crecido y ahora está repleto de talentos, conformando un capítulo majestuoso en el campo de los semiconductores de China.

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Germinación: Fundación del Talento

La semilla inicial de Tsinghua Microelectronics fue "ocho generales" más un académico.

En el verano de 1956, cinco prestigiosas universidades establecieron conjuntamente la primera especialización en semiconductores de mi país en la Universidad de Pekín. Tsinghua envió a ocho jóvenes profesores, entre ellos Cao Peidong y Zhang Jianren, para observar el estudio. Posteriormente, Tsinghua contrató al académico Wang Shouwu, quien había regresado de la Universidad de Purdue en Estados Unidos, para dirigir el grupo de enseñanza e investigación de semiconductores de Tsinghua. Como resultado, el equipo de chips de Tsinghua se creó dentro del Departamento de Radio, con una combinación de perfiles chinos y occidentales.

La oficina de este grupo de docencia e investigación, el más pequeño del departamento, se encuentra en el tercer piso de Lizhai. Consta de varias habitaciones vacías que quedaron temporalmente desocupadas por las residencias estudiantiles. Si bien las instalaciones son sencillas, el campo de investigación está en pleno auge: algunos trabajan con dispositivos de germanio, otros con radios de semiconductores, otros con rectificadores, otros con dispositivos optoelectrónicos y otros con materiales de silicio. Tras la llegada del experto soviético Cherkin para brindar asesoramiento en 1959, el equipo incorporó la investigación sobre resistencias no lineales de carburo de silicio.

Si bien el campo está en expansión, Tsinghua también está entusiasmada con la idea de ampliar su equipo, e incluso utiliza algunos "métodos ingeniosos". Por ejemplo, Li Zhijian, quien alguna vez fue director de microelectrónica, "se quedó en el barco de Tsinghua".

En 1958, Li Zhijian regresó a China tras graduarse en la Universidad de Leningrado. Nada más llegar a la estación de tren de Pekín, se encontró con Li Chuanxin, secretario del Departamento de Radio de la Universidad de Tsinghua, quien lo recibió personalmente y rápidamente lo incorporó al Departamento de Radio. En la época de la economía planificada, Li Zhijian pensó que se trataba de una decisión de la organización, así que aceptó encantado.

Pero tras trabajar un tiempo, Li Zhijian recibió inesperadamente una notificación del Ministerio de Educación, en la que se le indicaba que tenía tres opciones: la Universidad de Tsinghua, la Universidad de Zhejiang y la Universidad Xi'an Jiaotong. Posteriormente, Li Zhijian recordó que también se sorprendió en aquel momento y que estaba muy ilusionado con volver a su ciudad natal en Zhejiang y a su alma mater, la Universidad de Zhejiang. Sin embargo, dado que ya había ingresado en la Universidad de Tsinghua, le resultaba difícil renunciar a ella, así que decidió quedarse.

De hecho, la Universidad de Tsinghua hizo lo suficiente para convencer a Li Zhijian. El profesor de Tsinghua, Zhang Li, le escribió una carta para persuadirlo; en 1957, tres académicos, entre ellos Nan Deheng, Feng Qingyan y Wang Tianjue de Tsinghua, también escribieron para invitar a Li Zhijian en nombre del "Grupo Preparatorio Profesional de Semiconductores del Departamento de Radioelectrónica".

Es evidente que Tsinghua concede gran importancia al talento. Li Zhijian se convirtió en el verdadero responsable del grupo de docencia e investigación tras el académico Wang Shouwu, sentando así unas bases sólidas para la microelectrónica de Tsinghua.

En 1958, el grupo de enseñanza e investigación de Tsinghua logró la producción en masa de la tecnología de polisilicio. Ese mismo año nació el primer circuito integrado, y Tsinghua también propuso centrarse en los circuitos integrados de silicio. Siete años después, Gordon Moore formuló la Ley de Moore, y el desarrollo de chips entró en la vía rápida. Sin embargo, la industria de los semiconductores, que se preparaba para una época dorada, sufrió su primer revés: con el inicio de la Revolución Cultural, la profesión se dividió en dos, la mayoría se trasladó a Mianyang y una pequeña parte permaneció en Pekín trabajando en talleres.

Los difíciles años en Mianyang, Sichuan, pueden considerarse tanto un milagro como una fuente de tristeza. El personal de Tsinghua restableció los laboratorios, reanudó la docencia y también estableció una colaboración entre la universidad y la industria con la fábrica local 970 en Chengdu. El taller de semiconductores en Beijing también desarrolló numerosos productos. Sin embargo, durante ese mismo período, el mundo entró en la era de los circuitos integrados a gran escala. Intel lanzó sucesivamente el primer chip de memoria comercial y el primer microprocesador. El mundo exterior se vio completamente transformado.

Tras la Revolución Cultural, la sucursal de Mianyang se trasladó por completo a Pekín bajo la supervisión personal del camarada Deng Xiaoping. Para ponerse al día a nivel internacional, la importante empresa de semiconductores también inició una nueva etapa: se independizó del Departamento de Radio y se convirtió oficialmente en un instituto.

El Instituto de Microelectrónica de la Universidad de Tsinghua, fundado en septiembre de 1980, contaba con tan solo 74 profesores y 61 estudiantes, y su financiación seguía siendo insuficiente. Incluso la construcción de los edificios docentes requería una inversión inicial considerable. Sin embargo, en los siguientes cuarenta años, el Instituto de Microelectrónica logró avances significativos y se consolidó como un referente en la industria china de los chips.

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Crecimiento: El camino hacia el avance

El crecimiento del Instituto de Microelectrónica, como el de cualquier adolescente, se caracteriza por encontrar dificultades y lograr avances significativos.

La primera encrucijada a la que se enfrentan estos jóvenes investigadores es: silicio o germanio.

Aunque el silicio posee mejores propiedades físicas que el germanio y es más adecuado para la industria de los semiconductores, a finales de la década de 1950, los materiales y dispositivos de germanio ya se producían en masa y estaban bastante consolidados; mientras que la tecnología del silicio estaba en auge y aún se encontraba en sus primeras etapas de desarrollo. Por lo tanto, existen numerosos recursos de consulta y aprendizaje para la investigación del germanio, que es relativamente segura; en cambio, la investigación del silicio ofrece menos recursos y resulta mucho más compleja.

Debido a la escasez de recursos, este tema ha sido objeto de debate durante bastante tiempo. Sin embargo, finalmente se llegó a un consenso: no debíamos dejar de trabajar en rectificadores, sino atrevernos a mirar hacia el futuro. Era necesario estudiar el silicio. El equipo docente e investigador incluso motivó a los alumnos de la promoción de 1960 a invertir en el laboratorio para participar en la investigación técnica.

Profesores y alumnos comparten la misma mentalidad, y su poder es capaz de traspasar cualquier barrera. A principios y mediados de la década de 1960, el Instituto de Microelectrónica ya dominaba el desarrollo de la tecnología planar de silicio y los circuitos integrados de silicio, menos de diez años después del inicio del proceso en Estados Unidos.

Posteriormente, el Instituto de Microelectrónica se dispersó y luego se reunificó. Justo después de la reunificación, el Instituto de Microelectrónica se enfrentó a una segunda decisión: bipolar o CMOS.

En aquel entonces, los colegas de Mianyang, Sichuan, se encargaban de los circuitos bipolares, mientras que Pekín se ocupaba de los circuitos integrados MOS. Ambas partes se enfrentaron nuevamente a decisiones con recursos similares. No tuvieron en cuenta sus respectivas inversiones existentes, sino que se centraron en las tendencias tecnológicas y los intereses nacionales. Finalmente, llegaron a un consenso para construir COMS y llevar a cabo investigaciones en diversas áreas, como procesos, física de dispositivos, diseño de circuitos y tecnología CAD.

Pronto, se estableció la primera línea de procesamiento ultralimpia de semiconductores, basada en el laboratorio original de enseñanza e investigación del Instituto de Microelectrónica, y en 1989, se construyó la primera línea de guiado de procesos CMOS de silicio de 1 micrón de nuestro país. Con la llegada de equipos de última generación, el Instituto de Microelectrónica se convirtió en la envidia de las escuelas de semiconductores de todo el país. Pero tras el glamour, se esconde un sacrificio silencioso.

En aquel entonces, debido a que el equipo ultra limpio no podía apagarse, los profesores clave del instituto se turnaban para trabajar horas extras, como águilas, para mantener la línea de producción en funcionamiento las 24 horas. El equipo de monitoreo y purificación ambiental era insuficiente. Profesores y estudiantes solo podían doblar una toalla en ocho partes y limpiar mesas y pisos para mantener la línea de producción limpia. Lo más sorprendente es cómo lograron sortear los controles.

Bajo el control de "Batumi" y otras regulaciones, el equipo importado por la Universidad de Tsinghua no funcionaba correctamente. El equipo de grabado carece de un módulo de detección de punto final, lo que significa que la máquina no sabe dónde detenerse, provocando errores de grabado y el descarte de las obleas. Dado que la máquina es difícil de usar, los investigadores del Instituto de Microelectrónica planean recurrir a personal especializado.

Utilizamos la observación manual en tiempo real para determinar si se alcanza el objetivo mediante cambios de color, y así acumular experiencia para mejorar las capacidades de control del proceso. Estas historias resultan interesantes, pero también conmovedoras, recordándonos que la autosuficiencia no es solo una palabra, sino una decisión difícil pero acertada.

Otro reto que el departamento de Microelectrónica de Tsinghua ha superado es la introducción de máquinas de fotolitografía. Esto refleja la visión internacional de Tsinghua y es inseparable de los esfuerzos del profesor Yang Zhilian. Durante su visita a los Países Bajos, facilitó la colaboración entre el Instituto de Microelectrónica de la Universidad de Delft y el Instituto de Microelectrónica de la Universidad de Tsinghua. Ambos institutos iniciaron una cooperación mediante intercambios académicos y formación conjunta. Estos factores impulsaron a ASML a donar máquinas de litografía a Tsinghua.

Aunque el equipo está disponible, el software EDA sigue siendo un obstáculo. Muchos graduados del Instituto de Microelectrónica suelen acudir al Instituto de Automatización del Primer Ministerio de Maquinaria para realizar investigaciones de simulación de circuitos en una minicomputadora con un sistema de fabricación de placas importado de Japón. Utilizan el programa SPICE, desarrollado por el Departamento de Informática de la Universidad de Tsinghua. Si bien el software es rudimentario, sentó las bases, en cierta medida, para el posterior desarrollo del software EDA para el diseño de chips en nuestro país.

Precisamente gracias al espíritu de independencia y la visión de cooperación internacional, en 1990, Microelectronics fue la primera empresa en China en desarrollar con éxito un chip de memoria de caracteres chinos que integraba 1.06 millones de transistores. Esto marcó el inicio de la era de los circuitos integrados a muy gran escala (VLSI) en nuestro país, rompiendo así el bloqueo de la industria manufacturera china. Li Chuanxin, entonces secretario del Comité del Partido de Tsinghua, expresó con sincera emoción: «¡Tan poca gente, con tan poco dinero (15 millones), logran tanto y obtienen resultados de tan alto nivel!».

La oportunidad de reflejar las capacidades independientes de China fue el "Proyecto Tarjeta Dorada", lanzado en 1993. En aquel entonces, China planeaba utilizar la tecnología de tarjetas IC sin contacto para la segunda generación de documentos, pero las patentes de esta tecnología estaban básicamente en manos de empresas extranjeras, especialmente de la empresa holandesa Philips, que controlaba más del 90% de las acciones.

Tras la publicación de la noticia, las empresas extranjeras iniciaron campañas de relaciones públicas con la esperanza de conseguir proyectos. Sin embargo, los documentos legales contienen información confidencial y están relacionados con la seguridad nacional. Por lo tanto, los departamentos pertinentes han propuesto con firmeza que la producción nacional sea independiente. Esta importante tarea recae, naturalmente, en instituciones y empresas como el Instituto de Microelectrónica de Tsinghua.

Investigadores del Instituto de Microelectrónica guiaron a estudiantes de posgrado en el desarrollo de tecnología RFID y prototipos para comunicaciones inalámbricas simplex y dúplex, desde la simplicidad hasta la complejidad. Además, superaron continuamente los estándares más exigentes que la tecnología extranjera. Finalmente, en marzo de 2000, el Instituto de Microelectrónica desarrolló con éxito un prototipo de chip de tarjeta IC de segunda generación basado en EEPROM, superando el bloqueo de patentes y protegiendo la seguridad nacional de los datos.

Desde el bloqueo tecnológico inicial hasta los avances independientes, el Instituto de Microelectrónica de Tsinghua ha superado todas las barreras y ha iniciado su trayectoria fundamental, desde el ámbito académico al comercial. Grupos de investigadores del Instituto de Microelectrónica han comenzado a dar un giro y adentrarse en el mundo comercial.

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Bloom: Patrimonio empresarial

Desde su creación, Tsinghua Microelectronics y sus departamentos asociados han aportado tres grupos de emprendedores a la industria china de chips.

El primer grupo es la "Facción Luminosa de Ultramar", representada por Chen Datong (Grado 77) y Deng Feng (Grado 81), quienes se fueron a estudiar a los Estados Unidos a una edad temprana.

Ambos fueron miembros activos de la comunidad china en Silicon Valley durante la década de 1990 y fundaron OmniVision Technology y Screen Company, respectivamente. Resulta bastante interesante que ambos fueran asesores con amplia experiencia en microelectrónica. El modelo de "enseñanza y mentoría" de larga trayectoria en la Universidad de Tsinghua también fue introducido en Silicon Valley por dos asesores de Pekín. Muchos estudiantes recién egresados ​​fueron reclutados directamente por ellos para trabajar en Estados Unidos, conformando así la base técnica de ambas empresas.

Tanto Haowei como Screen son ejemplos típicos de startups que desafían a gigantes globales. Haowei, fundada por Chen Datong, utilizó tecnología CMOS para superar al sensor CCD tradicional japonés. La pantalla creada por Deng Feng fue pionera en el uso de hardware de chips para la seguridad de redes y tuvo un impacto significativo en Cisco.

La salida a bolsa de OmniVision y Screen en tan solo unos años también ha demostrado que Tsinghua Microelectronics, como colectivo, tiene la capacidad de producir productos innovadores y disruptivos y de generar un impacto en los primeros puestos del mercado mundial de chips.

El segundo grupo es el de "regreso a China", que constituye el primer grupo de emprendedores de la Universidad de Tsinghua que regresan a China. Entre sus representantes se encuentran Wu Ping ('79), Feng Chenhui ('85), Shu Qingming ('85) y otros.

La oleada de regresos de Tsinghua Microelectronics a China para emprender negocios comenzó con la nueva política de circuitos integrados emitida por el país en el año 2000. Desde la década de 1990, los exalumnos de Tsinghua han formado un círculo muy unido en Silicon Valley. Este círculo suele debatir posibles oportunidades empresariales y se caracteriza por una gran confianza mutua. Con el tiempo, muchos exalumnos de Tsinghua con experiencia en microelectrónica se han percatado de las oportunidades que ofrece el emprendimiento en el sector de los chips en China.

Esta generación de exalumnos de Microelectrónica de Tsinghua que han regresado a China para emprender negocios tienen dos características.

La primera característica es la conexión entre jóvenes y mayores, y entre diferentes sectores. Colabora con exalumnos de distintas carreras y edades para emprender un negocio y obtener ventajas y recursos complementarios.

Wu Ping y Chen Datong se asociaron para crear Spreadtrum, comenzando con chips 2G; Shu Qingming y Zhu Yiming, estudiante de tercer año del Departamento de Física ('89), se asociaron para crear GigaDevice, comenzando con propiedad intelectual de memoria y pasando a la fabricación de memoria NorFlash; Feng Chenhui y Xu Zhihan, estudiante de tercer año del Departamento de Ciencias de la Computación ('90), se asociaron para crear Zhuosheng Micro, que comenzó con chips de televisión terrestre, luego cambió a chips de radiofrecuencia para teléfonos móviles y se convirtió en el líder de la industria.

La segunda característica es que todas surgieron en el segmento de mercado de componentes electrónicos para teléfonos móviles, lo que refleja el estilo empresarial de Tsinghua Microelectronics: elegir un sector importante y hacer cosas pragmáticas.

Cuando se fundó Spreadtrum, evitó el chip 3G, que era el más complejo, y se centró primero en el 2G. Tras consolidar su base empresarial y adquirir experiencia en el mercado, dio el salto al 3G. Por otro lado, GigaDevice Innovation evitó construir un negocio a puerta cerrada y empezar desde cero. En cambio, completó la acumulación de propiedad intelectual en memoria mediante adquisiciones. Asimismo, comenzó con la memoria Flash y posteriormente se expandió a la memoria NAND, DRAM y otros tipos de memoria. Zhuo Shengwei, en cambio, evitó la difícil tarea de los amplificadores de potencia y se centró primero en la fabricación de conmutadores y amplificadores de bajo ruido.

Los hechos posteriores también demostraron que, en el campo de los semiconductores, bajo la represión de la tecnología estadounidense, el espíritu emprendedor puede requerir que las zonas rurales que rodean las ciudades tengan primero una base en los segmentos de gama media y baja, una base de ingresos y negocios, y luego se lancen al mercado de productos de gama alta.

El tercer grupo es la "facción emergente local", representada por Zhao Weiguo y Yu Renrong, que son de nivel 85.

Los exalumnos de la Universidad de Tsinghua que regresaron hicieron crecer y fortalecer la empresa, dejando una valiosa huella en la industria china de semiconductores. Estos exalumnos locales demostraron una gran visión estratégica. Gestionaron la empresa de forma integral, tanto vertical como horizontalmente, y se adelantaron a la era de las fusiones y adquisiciones de empresas chinas de semiconductores.

Zhao Weiguo dirigió fusiones y adquisiciones a gran escala, como las de Spreadtrum y RDA en Ziguang, mientras que Yu Renrong trasladó OmniVision Technology al extranjero bajo el paraguas de Weil Holdings. Si bien en aquel momento no existía fricción entre China y Estados Unidos, ya estaban acelerando sus relaciones y completaron rápidamente numerosas fusiones y adquisiciones complejas antes de 2018, lo que les brindó una valiosa oportunidad para la integración de la industria china de semiconductores.

Las tres generaciones de emprendedores tienen cada una su propia misión y trabajan arduamente para avanzar: la primera generación fue a Estados Unidos a estudiar en Silicon Valley para iniciar un negocio y completó la revolución contra los gigantes con innovación disruptiva; la segunda generación regresó a China para probar el emprendimiento local y, en el infernal mercado chino, encontró el camino para ascender en la cadena de la industria de chips que mejor se adapta a las condiciones nacionales de China; la tercera generación es experta en adquisiciones, remediando la industria hasta cierto punto y utilizando capital para acelerar la integración inicial de la industria de chips.

Y si nos remontamos aún más atrás, el antiguo director de la industria de semiconductores también provenía del Instituto de Microelectrónica. Zhu Yiwei, de 57, fue subdirector de la Fábrica de Optoelectrónica de Dongguan, la mayor fábrica de semiconductores de China en la década de 1970, y desempeñó un papel importante en la reforma de la industria de circuitos integrados de Pekín. Tras su jubilación, siguió dedicando su energía a impulsar la participación de empresarios taiwaneses en la reforma de Huajing.

Además de los emprendedores que han dejado el campus, los antiguos directores del Instituto de Microelectrónica también son referentes en el ámbito académico y empresarial. Por ejemplo, el exdirector Wei Shaojun lideró un equipo que desarrolló el chip de la tarjeta SIM a principios de siglo, rompiendo de golpe el monopolio de las empresas extranjeras de chips en nuestro país. Él mismo también fue presidente de Datang Telecom Technology Co., Ltd.

El actual director, Wu Huaqiang, posee una doble titulación en ciencia de materiales y gestión. Ha trabajado como investigador sénior en las empresas AMD y Spansion en Estados Unidos. En 2020, Wu Huaqiang publicó un artículo en la revista Nature, donde describió el primer sistema integrado de almacenamiento y computación multimatriz basado en memristores del mundo.

En los últimos 40 años, el Instituto de Microelectrónica ha formado a más de 2,000 estudiantes de pregrado, más de 1,500 de maestría y más de 300 de doctorado. La microelectrónica participa en los ámbitos académico, administrativo, empresarial y otros, siguiendo la tradición de "ayudar, transmitir y liderar", y consolidando constantemente los cimientos de la industria china de chips.

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final

Al finalizar el intercambio, realizamos una visita especial a la plataforma de microprocesamiento y nanoprocesamiento en el edificio de enseñanza. Allí se encuentra un conjunto completo de procesos de producción de chips, que incluye máquinas de fotolitografía, implantadores de iones y otros equipos, con un valor total de casi 300 millones. Este laboratorio está completamente abierto a los estudiantes de pregrado, quienes pueden realizar investigaciones y prácticas. El objetivo es que la industria se integre al campus y complemente la teoría con la práctica.

Esto es muy valioso para la industria china de semiconductores. Cuando hablamos de la brecha tecnológica entre China y Estados Unidos en el sector de los semiconductores, siempre se reduce a dos aspectos: tiempo y talento. Se necesita tiempo para acumular tecnología y también para cultivar talentos con paciencia. Como dice el refrán, se necesitan diez años para cultivar árboles y cien para educar a las personas.

Esta es también una pregunta que preocupa a todos los profesores del Instituto de Microelectrónica. El Instituto ha logrado mucho en los últimos cuarenta años, pero aún tiene mucho por hacer. Creo que, con el desarrollo de nuevas generaciones de talento y la herencia de un espíritu académico riguroso, la industria de semiconductores independiente de mi país avanzará a un ritmo más acelerado. Los obstáculos ya no serán un problema para nosotros.

Y debemos agradecer no solo al Instituto de Microelectrónica, sino también a cada académico, investigador, ingeniero, emprendedor e incluso estudiante de todo el país que ha contribuido silenciosamente a los avances tecnológicos de China. Espero que sus esfuerzos sean recompensados, porque nuestro camino hacia la independencia aún es largo.

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