7月25日,中国科学院大学召开新闻发布会,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5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。
处理器芯片设计由于复杂度高、难度大,一直被公认为芯片产业皇冠上的明珠。而中国的处理器芯片设计人才严重紧缺。加之,在2019年5月,美国突然将华为列入实体清单,导致华为遭受到一系列的“软硬件”断供,这也让国人意识到半导体产业的重要性。
事实上,美国也曾经历过人才危机,1982年全美上千所大学中只有不到100位教授和学生从事半导体相关的研究。
为了应对人才危机,美国国防部高级研究计划署(DARPA)在1981年启动MOSIS项目,为大学提供流片服务,通过MPW模式大幅降低芯片设计门槛。30余年来MOSIS为大学和研究机构流了60000多款芯片,培养了数万名学生。
由此可见,降低芯片设计门槛,让学生能设计自己的芯片并流片,可大幅提高人才培养效率。
为此,国科学院大学于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。
“一生一芯”名字的初衷,是希望有一天能让每一个学生都能带着自己设计的芯片毕业。不到一年的时间,首次参加该计划的5位“小白鼠”交出一份超预期的本科毕业设计“答卷”,带着自研芯片“果壳”顺利毕业,这也标志着首期“一生一芯”取得成功。
据中科院包云岗介绍,在去年9月确定了流片班车为12月17日,这意味着留给整个计划的时间只有不到4个月。
虽然历程艰辛,但他们还是按时完成了整个项目。
2019年12月19日,一款64位RISC-V处理器SoC芯片“果壳”完成设计,并基于中芯国际110nm工艺完成投片。
2020 年 4 月 23 日,“果壳”返回后,经过调试、测试和验证后,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。而“果壳”的设计源代码已经向国际社区开源。
据了解,“果壳”的最高工作频率是 350MHz,CoreMark 测试跑分为 1.49/MHz。虽然和商业处理器相比仍有一定差距,但 “果壳” 已经是功能较为完整的 RISC-V 处理器。
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。
不过,严格意义上来说,“果壳”是一款教学芯片,而非产品芯片。后者需要实现功能、稳定性、功耗等多个目标,其开发和验证更复杂、周期也更长。而教学芯片只需完成功能目标,对稳定性和成本等基本不做要求。
"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’。” 国科大副校长董纪昌教授表示,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,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。
如果未来能够有更多的芯片人才投身我国的半导体行业,相信不久的将来便能实现“中国芯”。