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人民智雲我國處理器芯片設計人才緊缺 國科大本科生帶著自主設計的處理器芯片“果殼”畢業
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人民網北京7月25日電 （記者林露）今天，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布會，公布了首期“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，設計復雜度高、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布會上對“一生一芯”計劃進行總體介紹時表示。
針對處理器設計人才緊缺的現狀，國科大於2019年8月啟動了“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，培養具有扎實理論與實踐經驗的處理器芯片設計人才。孫凝暉告訴人民網記者，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。
孫凝暉宣布，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，五位本科生實現帶著自己設計的處理器芯片畢業這一目標。
“一生一芯”計劃負責人包雲崗教授展示學生自主設計的處理器芯片“果殼”
“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啟動與實施歷程。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。探索的過程，有助於學生深入理解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，經過調試測試驗証，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”。這標志著首期“一生一芯”計劃取得圓滿成功。
包雲崗告訴人民網記者，芯片設計分為前端設計和后端制造。對學生來說，最大的挑戰在於前4個月高強度的設計。通過嘗試運用最新的設計工具和方法，學生們僅用了4個月時間就完成了該款芯片的設計。之所以可以把設計時間縮短到4個月，是因為在設計環節將一個個模塊做成標准件，后面隻需要經過調整就可以反復使用，從而加速了設計的過程。“未來，希望我們的經驗能在院校中進一步得到推廣，降低芯片設計的門檻，讓更多人能夠加入芯片設計工作之中來。”
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周期（“快”），力爭實現3年后在全國每年能培養500名學生，5年后實現每年培養1000名學生，10年達到每年培養1萬名學生。
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托對國科大深厚的情感。包雲崗向媒體透露說，“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，這也將是“果殼”首次在國際舞台上亮相。
發布會上，國科大副校長董紀昌教授表示，去年，國科大在本科新生錄取通知書中嵌入了“龍芯三號”芯片，“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“超硬核畢業証書”。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，也歡迎更多優秀本科生加入第二期“一生一芯”計劃。
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