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”。