中國芯有望了！5位本科生僅用4個月成功流片，攜自研晶片畢業

7月25日，中國科學院大學召開新聞釋出會，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5位2016級本科生主導完成一款64位RISC-V處理器SoC晶片設計並實現流片，晶片能成功執行Linux作業系統以及學生自己編寫的國科大教學作業系統UCAS-Core。

處理器晶片設計由於複雜度高、難度大，一直被公認為晶片產業皇冠上的明珠。而中國的處理器晶片設計人才嚴重緊缺。加之，在2019年5月，美國突然將華為列入實體清單，導致華為遭受到一系列的“軟硬體”斷供，這也讓國人意識到半導體產業的重要性。

事實上，美國也曾經歷過人才危機，1982年全美上千所大學中只有不到100位教授和學生從事半導體相關的研究。

為了應對人才危機，美國國防部高階研究計劃署(DARPA)在1981年啟動MOSIS專案，為大學提供流片服務，透過MPW模式大幅降低晶片設計門檻。30餘年來MOSIS為大學和研究機構流了60000多款晶片，培養了數萬名學生。

由此可見，降低晶片設計門檻，讓學生能設計自己的晶片並流片，可大幅提高人才培養效率。

為此，國科學院大學於2019年8月啟動了“一生一芯”計劃，目標是透過讓本科生設計處理器晶片並完成流片，培養具有紮實理論與實踐經驗的處理器晶片設計人才。

“一生一芯”名字的初衷，是希望有一天能讓每一個學生都能帶著自己設計的晶片畢業。不到一年的時間，首次參加該計劃的5位“小白鼠”交出一份超預期的本科畢業設計“答卷”，帶著自研晶片“果殼”順利畢業，這也標誌著首期“一生一芯”取得成功。

據中科院包雲崗介紹，在去年9月確定了流片班車為12月17日，這意味著留給整個計劃的時間只有不到4個月。

雖然歷程艱辛，但他們還是按時完成了整個專案。

2019年12月19日，一款64位RISC-V處理器SoC晶片“果殼”完成設計，並基於中芯國際110nm工藝完成投片。

2020 年 4 月 23 日，“果殼”返回後，經過除錯、測試和驗證後，晶片成功執行 Linux 作業系統以及學生自己編寫的國科大教學作業系統 UCAS-Core。而“果殼”的設計原始碼已經向國際社群開源。

據瞭解，“果殼”的最高工作頻率是 350MHz，CoreMark 測試跑分為 1.49/MHz。雖然和商業處理器相比仍有一定差距，但 “果殼” 已經是功能較為完整的 RISC-V 處理器。

學生們將這款處理器晶片命名為 “果殼（NutShell）”與 “國科”發音相同。他們希望透過自己設計的處理器晶片來寄託對國科大深厚的情感。

不過，嚴格意義上來說，“果殼”是一款教學晶片，而非產品晶片。後者需要實現功能、穩定性、功耗等多個目標，其開發和驗證更復雜、週期也更長。而教學晶片只需完成功能目標，對穩定性和成本等基本不做要求。

"去年，國科大在本科新生錄取通知書中嵌入了‘龍芯三號’晶片，‘硬核錄取通知書’至今讓人記憶猶新；今年，國科大本科生已經拿到了‘超硬核畢業證書’。” 國科大副校長董紀昌教授表示，國科大將充分發揮科教融合優勢，培養更多國家緊缺的高技術人才，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。

如果未來能夠有更多的晶片人才投身我國的半導體行業，相信不久的將來便能實現“中國芯”。