“一生一芯” 國科大本科生首次帶着自主設計的處理器芯片畢業

7月25日，中國科學院大學（簡稱國科大）在玉泉路校區禮堂報告廳召開新聞發佈會，公佈了首期“一生一芯”計劃成果——在國內首次以流片為目標，由五位2016級本科生主導完成一款64位RISC-V處理器SoC芯片設計並實現流片，芯片能成功運行Linux操作系統以及學生自己編寫的國科大教學操作系統UCAS-Core。

“處理器芯片被公認為芯片產業皇冠上的明珠，設計複雜度高、難度大。我國處理器芯片設計人才嚴重緊缺，如何加快此類人才的培養規模與培養速度，是我國迫在眉睫的難題”。國科大計算機科學與技術學院院長、中國科學院計算技術研究所所長孫凝暉院士在發佈會上對“一生一芯”計劃做了總體介紹。他指出，針對處理器設計人才危機，國科大於2019年8月啓動了“一生一芯”計劃，目標是通過讓本科生設計處理器芯片並完成流片，培養具有紮實理論與實踐經驗的處理器芯片設計人才。孫凝暉表示，國科大踐行“硅上做教學”理念，旨在充分發揮獨特的“科教融合”辦學優勢，通過打造“一生一芯”計劃這樣具有貫通性和挑戰性的實踐課程，來貫通本科階段計算機系統課程的核心知識點，形成具有國科大特色的處理器芯片設計人才培養方案。

孫凝暉宣佈，經過9個月的努力，由國科大2016級計算機學院本科生金越、王華強、王凱帆、張林雋和張紫飛等五位同學參與的首期“一生一芯”計劃取得圓滿成功，五位本科生實現帶着自己設計的處理器芯片畢業這一目標。孫凝暉表示，“一生一芯”計劃的願景目標是在國科大實踐經驗的基礎上向全國輻射，幫助更多高校形成從處理器芯片設計到流片並運行操作系統的實踐課程，提高我國處理器芯片設計人才培養規模（“多”），縮短人才從培養階段到投入科研與產業一線的週期（“快”），力爭實現3年後在全國每年能培養500名學生，5年後實現每年培養1000名學生，10年達到每年培養1萬名學生。

“一生一芯”計劃負責人、國科大計算機學院教授、中科院計算所先進計算機系統研究中心主任包雲崗詳細介紹了該計劃的啓動與實施歷程。2019年8月27日，“一生一芯”計劃召開動員大會，制定基於教學處理器開發的技術路線。這需要學生進行各種探索性的嘗試、克服大量技術挑戰，才能實現流片目標。正是這種探索的過程，讓學生深入理解了處理器芯片的工作原理，並體會到探索性實踐的樂趣與成就感2019年12月19日，一款64位RISC-V處理器SoC芯片完成設計，並基於中芯國際110nm工藝完成投片。2020年4月23日，處理器芯片返回，經過調試測試驗證，芯片成功運行Linux操作系統以及學生自己編寫的國科大教學操作系統UCAS-Core。2020年6月2日，王華強同學代表“一生一芯”團隊向畢業答辯委員會演示處理器芯片的功能，五位同學交出了一份超出預期的本科畢業設計“答卷”。這標誌着首期“一生一芯”計劃取得圓滿成功。

學生們將這款處理器芯片命名為“果殼（NutShell）”，與“國科”發音相同。他們希望通過自己設計的處理器芯片來寄託對國科大深厚的情感。包雲崗向媒體透露説，“果殼”的設計源代碼已經向國際社區開源。前段時間，“果殼”的設計投稿到RISC-V全球論壇，最近剛收到被接收的通知。王華強同學將代表團隊於9月3日向全球業界介紹’果殼’的設計，這也是‘果殼’首次在國際舞台上亮相。