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孙凝晖院士:为本科生夯实基础 助力产出原始性创新成果
2020-07-31 11:09  林露   来源:人民网 

  “让本科生设计处理器芯片并完成流片的探索过程,有助于学生深入理解处理器芯片的工作原理,并体会到探索性实践的乐趣与成就感。”近日,中国工程院院士、中国科学院大学计算机学院院长孙凝晖接受人民网记者采访时说。

  首期“一生一芯”计划圆满成功

  在中国科学院大学(以下简称国科大),针对处理器设计人才紧缺的现状,该校于2019年8月启动“一生一芯”计划,旨在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。据了解,近期,国科大计算机学院2016级五位本科生参与的首期“一生一芯”计划取得圆满成功,他们带着自己设计的处理器芯片“果壳”毕业了。

  孙凝晖告诉记者,国科大践行“硅上做教学”理念,通过打造“一生一芯”计划这种具有贯通性和挑战性的实践课程,来贯通本科阶段计算机系统课程的核心知识点,探索处理器芯片设计人才培养方案。“一生一芯”计划需要学生进行各种探索性的尝试、克服大量技术挑战,才能实现流片目标。

  孙凝晖介绍说,2019年12月19日,一款64位RISC-V处理器SoC芯片由国科大计算机学院2016级五位本科生完成设计,并基于中芯国际110nm工艺完成投片。2020年4月23日,处理器芯片返回,经过调试测试验证,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。

  芯片开发难以实现快速普及

  孙凝晖认为,写程序这件事相对来说容易普及,孩子可以从幼儿园或小学阶段开始学习编程。而国科大之所以把计算机课程作为本科生的数理基础来强化,是因为硬件开发、芯片开发难以实现快速普及。“虽然这次本科生在处理器芯片设计上并没有太多创新,但我期待他们有了数理基础后,在研究生阶段能够更多地去做原始性创新。比起跟随性的创新,我更期待学生们能够通过更多的原始性创新,提升我国引领性创新的水平和质量。”

  芯片设计分为前端设计和后端制造。对学生来说,最大的挑战在于前4个月高强度的设计工作。通过尝试运用最新的设计工具和方法,学生们仅用了4个月时间就完成了该款芯片的设计。之所以可以把设计时间缩短到4个月,是因为在设计环节将一个个模块做成标准件,后面只需要经过调整就可以反复使用,从而加速了设计的过程。

  加快处理器芯片设计人才培养规模和速度

  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,加快此类人才的培养规模与培养速度,是我国面临的迫在眉睫的难题。”孙凝晖说。

  谈及“一生一芯”计划的愿景目标,孙凝晖表示,我们希望在国科大实践经验的基础上向全国辐射,帮助更多高校形成从处理器芯片设计到流片并运行操作系统的实践课程,提高我国处理器芯片设计人才培养规模(“多”),缩短人才从培养阶段到投入科研与产业一线的周期(“快”),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。“未来,希望我们的经验能在高校中进一步得到推广,降低芯片设计的门槛,让更多学子能够加入芯片设计工作之中来。”

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