我国处理器芯片设计人才紧缺 国科大本科生带着自主设计的处理器芯片“果壳”毕业

  人民网北京7月25日电 (记者林露)今天,中国科学院大学(简称国科大)在玉泉路校区礼堂报告厅召开新闻发布会,公布了首期“一生一芯”计划成果——在国内首次以流片为目标,由五位2016级本科生主导完成一款64位RISC-V处理器SoC芯片设计并实现流片,芯片能成功运行Linux操作系统以及学生自己编写的国科大教学操作系统UCAS-Core。

  “处理器芯片被公认为芯片产业皇冠上的明珠,设计复杂度高、难度大。我国处理器芯片设计人才严重紧缺,如何加快此类人才的培养规模与培养速度,是我国迫在眉睫的难题”。国科大计算机科学与技术学院院长、中国科学院计算技术研究所所长孙凝晖院士在发布会上对“一生一芯”计划进行总体介绍时表示。

  针对处理器设计人才紧缺的现状,国科大于2019年8月启动了“一生一芯”计划,目标是通过让本科生设计处理器芯片并完成流片,培养具有扎实理论与实践经验的处理器芯片设计人才。孙凝晖告诉人民网记者,国科大践行“硅上做教学”理念,旨在充分发挥独特的“科教融合”办学优势,通过打造“一生一芯”计划这样具有贯通性和挑战性的实践课程,来贯通本科阶段计算机系统课程的核心知识点,形成具有国科大特色的处理器芯片设计人才培养方案。

  孙凝晖宣布,经过9个月的努力,由国科大2016级计算机学院本科生金越、王华强、王凯帆、张林隽和张紫飞等五位同学参与的首期“一生一芯”计划取得圆满成功,五位本科生实现带着自己设计的处理器芯片毕业这一目标。

  “一生一芯”计划负责人、国科大计算机学院教授、中科院计算所先进计算机系统研究中心主任包云岗详细介绍了该计划的启动与实施历程。2019年8月27日,“一生一芯”计划召开动员大会,制定基于教学处理器开发的技术路线。这需要学生进行各种探索性的尝试、克服大量技术挑战,才能实现流片目标。探索的过程,有助于学生深入理解处理器芯片的工作原理,并体会到探索性实践的乐趣与成就感。2019年12月19日,一款64位RISC-V处理器SoC芯片完成设计,并基于中芯国际110nm工艺完成投片。2020年4月23日,处理器芯片返回,经过调试测试验证,芯片成功运行Linux操作系统以及学生自己编写的国科大教学操作系统UCAS-Core。2020年6月2日,王华强同学代表“一生一芯”团队向毕业答辩委员会演示处理器芯片的功能,五位同学交出了一份超出预期的本科毕业设计“答卷”。这标志着首期“一生一芯”计划取得圆满成功。

  包云岗告诉人民网记者,芯片设计分为前端设计和后端制造。对学生来说,最大的挑战在于前4个月高强度的设计。通过尝试运用最新的设计工具和方法,学生们仅用了4个月时间就完成了该款芯片的设计。之所以可以把设计时间缩短到4个月,是因为在设计环节将一个个模块做成标准件,后面只需要经过调整就可以反复使用,从而加速了设计的过程。“未来,希望我们的经验能在院校中进一步得到推广,降低芯片设计的门槛,让更多人能够加入芯片设计工作之中来。”

  孙凝晖表示,“一生一芯”计划的愿景目标是在国科大实践经验的基础上向全国辐射,帮助更多高校形成从处理器芯片设计到流片并运行操作系统的实践课程,提高我国处理器芯片设计人才培养规模(“多”),缩短人才从培养阶段到投入科研与产业一线的周期(“快”),力争实现3年后在全国每年能培养500名学生,5年后实现每年培养1000名学生,10年达到每年培养1万名学生。

  学生们将这款处理器芯片命名为“果壳(NutShell)”,与“国科”发音相同。他们希望通过自己设计的处理器芯片来寄托对国科大深厚的情感。包云岗向媒体透露说,“果壳”的设计源代码已经向国际社区开源。前段时间,“果壳”的设计投稿到RISC-V全球论坛,最近刚收到被接收的通知。王华强同学将代表团队于9月3日向全球业界介绍“果壳”的设计,这也将是“果壳”首次在国际舞台上亮相。

  发布会上,国科大副校长董纪昌教授表示,去年,国科大在本科新生录取通知书中嵌入了“龙芯三号”芯片,“硬核录取通知书”至今让人记忆犹新;今年,国科大本科生已经拿到了“超硬核毕业证书”。国科大将充分发挥科教融合优势,培养更多国家紧缺的高技术人才,也欢迎更多优秀本科生加入第二期“一生一芯”计划。

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