我國(guó)處理器芯片設(shè)計(jì)人才緊缺 國(guó)科大本科生帶著自主設(shè)計(jì)的處理器芯片“果殼”畢業(yè)
人民網(wǎng)北京7月25日電 （記者林露）今天，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)（簡(jiǎn)稱國(guó)科大）在玉泉路校區(qū)禮堂報(bào)告廳召開(kāi)新聞發(fā)布會(huì)，公布了首期“一生一芯”計(jì)劃成果——在國(guó)內(nèi)首次以流片為目標(biāo)，由五位2016級(jí)本科生主導(dǎo)完成一款64位RISC-V處理器SoC芯片設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)流片，芯片能成功運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)以及學(xué)生自己編寫(xiě)的國(guó)科大教學(xué)操作系統(tǒng)UCAS-Core。
“處理器芯片被公認(rèn)為芯片產(chǎn)業(yè)皇冠上的明珠，設(shè)計(jì)復(fù)雜度高、難度大。我國(guó)處理器芯片設(shè)計(jì)人才嚴(yán)重緊缺，如何加快此類人才的培養(yǎng)規(guī)模與培養(yǎng)速度，是我國(guó)迫在眉睫的難題”。國(guó)科大計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院院長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所所長(zhǎng)孫凝暉院士在發(fā)布會(huì)上對(duì)“一生一芯”計(jì)劃進(jìn)行總體介紹時(shí)表示。
針對(duì)處理器設(shè)計(jì)人才緊缺的現(xiàn)狀，國(guó)科大于2019年8月啟動(dòng)了“一生一芯”計(jì)劃，目標(biāo)是通過(guò)讓本科生設(shè)計(jì)處理器芯片并完成流片，培養(yǎng)具有扎實(shí)理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的處理器芯片設(shè)計(jì)人才。孫凝暉告訴人民網(wǎng)記者，國(guó)科大踐行“硅上做教學(xué)”理念，旨在充分發(fā)揮獨(dú)特的“科教融合”辦學(xué)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)打造“一生一芯”計(jì)劃這樣具有貫通性和挑戰(zhàn)性的實(shí)踐課程，來(lái)貫通本科階段計(jì)算機(jī)系統(tǒng)課程的核心知識(shí)點(diǎn)，形成具有國(guó)科大特色的處理器芯片設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)方案。
孫凝暉宣布，經(jīng)過(guò)9個(gè)月的努力，由國(guó)科大2016級(jí)計(jì)算機(jī)學(xué)院本科生金越、王華強(qiáng)、王凱帆、張林雋和張紫飛等五位同學(xué)參與的首期“一生一芯”計(jì)劃取得圓滿成功，五位本科生實(shí)現(xiàn)帶著自己設(shè)計(jì)的處理器芯片畢業(yè)這一目標(biāo)。
“一生一芯”計(jì)劃負(fù)責(zé)人、國(guó)科大計(jì)算機(jī)學(xué)院教授、中科院計(jì)算所先進(jìn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研究中心主任包云崗詳細(xì)介紹了該計(jì)劃的啟動(dòng)與實(shí)施歷程。2019年8月27日，“一生一芯”計(jì)劃召開(kāi)動(dòng)員大會(huì)，制定基于教學(xué)處理器開(kāi)發(fā)的技術(shù)路線。這需要學(xué)生進(jìn)行各種探索性的嘗試、克服大量技術(shù)挑戰(zhàn)，才能實(shí)現(xiàn)流片目標(biāo)。探索的過(guò)程，有助于學(xué)生深入理解處理器芯片的工作原理，并體會(huì)到探索性實(shí)踐的樂(lè)趣與成就感。2019年12月19日，一款64位RISC-V處理器SoC芯片完成設(shè)計(jì)，并基于中芯國(guó)際110nm工藝完成投片。2020年4月23日，處理器芯片返回，經(jīng)過(guò)調(diào)試測(cè)試驗(yàn)證，芯片成功運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)以及學(xué)生自己編寫(xiě)的國(guó)科大教學(xué)操作系統(tǒng)UCAS-Core。2020年6月2日，王華強(qiáng)同學(xué)代表“一生一芯”團(tuán)隊(duì)向畢業(yè)答辯委員會(huì)演示處理器芯片的功能，五位同學(xué)交出了一份超出預(yù)期的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)“答卷”。這標(biāo)志著首期“一生一芯”計(jì)劃取得圓滿成功。
包云崗告訴人民網(wǎng)記者，芯片設(shè)計(jì)分為前端設(shè)計(jì)和后端制造。對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，最大的挑戰(zhàn)在于前4個(gè)月高強(qiáng)度的設(shè)計(jì)。通過(guò)嘗試運(yùn)用最新的設(shè)計(jì)工具和方法，學(xué)生們僅用了4個(gè)月時(shí)間就完成了該款芯片的設(shè)計(jì)。之所以可以把設(shè)計(jì)時(shí)間縮短到4個(gè)月，是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)環(huán)節(jié)將一個(gè)個(gè)模塊做成標(biāo)準(zhǔn)件，后面只需要經(jīng)過(guò)調(diào)整就可以反復(fù)使用，從而加速了設(shè)計(jì)的過(guò)程?！拔磥?lái)，希望我們的經(jīng)驗(yàn)?zāi)茉谠盒Ｖ羞M(jìn)一步得到推廣，降低芯片設(shè)計(jì)的門檻，讓更多人能夠加入芯片設(shè)計(jì)工作之中來(lái)?！?/p>
孫凝暉表示，“一生一芯”計(jì)劃的愿景目標(biāo)是在國(guó)科大實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上向全國(guó)輻射，幫助更多高校形成從處理器芯片設(shè)計(jì)到流片并運(yùn)行操作系統(tǒng)的實(shí)踐課程，提高我國(guó)處理器芯片設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)規(guī)模（“多”），縮短人才從培養(yǎng)階段到投入科研與產(chǎn)業(yè)一線的周期（“快”），力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)3年后在全國(guó)每年能培養(yǎng)500名學(xué)生，5年后實(shí)現(xiàn)每年培養(yǎng)1000名學(xué)生，10年達(dá)到每年培養(yǎng)1萬(wàn)名學(xué)生。
學(xué)生們將這款處理器芯片命名為“果殼（NutShell）”，與“國(guó)科”發(fā)音相同。他們希望通過(guò)自己設(shè)計(jì)的處理器芯片來(lái)寄托對(duì)國(guó)科大深厚的情感。包云崗向媒體透露說(shuō)，“果殼”的設(shè)計(jì)源代碼已經(jīng)向國(guó)際社區(qū)開(kāi)源。前段時(shí)間，“果殼”的設(shè)計(jì)投稿到RISC-V全球論壇，最近剛收到被接收的通知。王華強(qiáng)同學(xué)將代表團(tuán)隊(duì)于9月3日向全球業(yè)界介紹“果殼”的設(shè)計(jì)，這也將是“果殼”首次在國(guó)際舞臺(tái)上亮相。
發(fā)布會(huì)上，國(guó)科大副校長(zhǎng)董紀(jì)昌教授表示，去年，國(guó)科大在本科新生錄取通知書(shū)中嵌入了“龍芯三號(hào)”芯片，“硬核錄取通知書(shū)”至今讓人記憶猶新；今年，國(guó)科大本科生已經(jīng)拿到了“超硬核畢業(yè)證書(shū)”。國(guó)科大將充分發(fā)揮科教融合優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)更多國(guó)家緊缺的高技術(shù)人才，也歡迎更多優(yōu)秀本科生加入第二期“一生一芯”計(jì)劃。