中年“硅”上教学，能否提速芯片人才培养 |芯片|提速|

中青报·中青网采访人员孙庆玲

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国科大首期“一生一芯”计划成果“果壳”芯片。中国科学院大学供图

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“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在介绍“果壳”芯片。中国科学院大学供图
一枚近日亮相的处理器芯片，在某知识分享平台收获了上千万的热度。
这一芯片名为“果壳” ，是一款64位RISC-V（意为第五代精简指令集——编者注）处理器“SoC芯片”（一种集成电路的芯片——编者注）， 1角硬币般大小，百万个严密排列的晶体管，每秒运行数亿条指令，能成功运行Linux操作系统以及中国科学院大学（以下简称“国科大”）教学操作系统UCAS-Core 。
这是国科大首期“一生一芯”计划成果——在国内首次以“流片” （通过一系列工艺步骤制造出物理芯片——编者注）为目标，由国科大5位2016级本科生主导设计，并成功实现了“流片” ，将一行行数字世界的代码变成了能在现实世界运行的芯片。
国科大这次对芯片设计人才培养的创新实践，也让不少人为之一振——我国能否通过这一方式加快芯片相关人才的培养？
“能让每位学生都能带着自己设计的芯片毕业”
“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（以下简称“中科院计算所”）所长孙凝晖院士说。
【中年“硅”上教学，能否提速芯片人才培养】针对这一现象， “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分析， “这和以前我国相关产业发展不充分有关系，因为企业以集成国外芯片为主，国内市场对于芯片设计的需求并不旺盛，加上做芯片投入大、风险高，就没有企业去往这个方向去想，选择这一研究方向的学生也就没那么吃香。但是随着国内企业实力的增强，芯片设计的需求开始快速增长，但人才供给却严重不足。 ”
“让学生参与到芯片设计中来，让学生也能做处理器芯片” ，包云岗想，可以通过国科大“科教融合”这一人才培养模式降低芯片设计门槛，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， “我们不能再耽误了，要加速人才培养计划” 。
2019年8月27日，国科大正式启动“一生一芯”计划。这一名字是包云岗起的，他希望有一天，能让每一位学生都能带着自己设计的芯片毕业， “不管未来是不是真的能实现，这至少听起来是一个美好的理想” 。
那天，参加“一生一芯”计划的首批5位同学和教学团队，就在包云岗的办公室开了场简单的动员大会，制定了基于教学处理器开发的技术路线。此时，距离12月17日那天的流片“班车”不足4个月。如果错过这趟“班车” ，该团队则需再等两个月赶下一趟，这就意味着，芯片不可能在毕业答辩时返回。
“硅”上教学，让学生不再害怕做芯片
“一生一芯”团队需要跟时间赛跑，至于能不能跑得赢，包云岗心里“也没底儿” 。
芯片的设计、制造是个复杂的过程。首先，团队需要基于指令集进行微架构设计。 RISC-V就是一种指令集，它类似于螺母和螺钉的尺寸规范，是计算机系统中硬件与软件之间交互的规范标准。而微架构设计，就是将指令集手册定义的功能实例化，通过工程开发变成源代码。之后，需要通过电子设计自动化（EDA）工具将源代码“翻译”成芯片版图，再将版图提交给相应企业流片、封装，才能获得芯片。