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“一生一芯”计划:破解芯片人才培养“卡脖子”难题

【人才故事】 光明日报记者罗旭 11月,新一年的毕业季刚刚开始。在一所位于三线城市的大学里,两位硕士毕业生迎来了令人羡慕的工作机会,年薪——元,从事芯片设计。 疫情、经济放缓、竞争…

【人才故事】

光明日报记者罗旭

11月,新一年的毕业季刚刚开始。在一所位于三线城市的大学里,两位硕士毕业生迎来了令人羡慕的工作机会,年薪——元,从事芯片设计。

疫情、经济放缓、竞争激烈,为什么这两个年轻人能轻松过关?

“我们参与了中国理工大学(以下简称“科大”)的“生命中的一核”计划,参与了处理器芯片的设计、生产和运营的全过程。”他们觉得正是这段经历让他们在同学中脱颖而出。

“缺芯”的症结在于“缺人”

2021年,全球行业“缺芯”影响将逐步扩大。汽车、手机、电脑、网卡、家电的普遍涨价,让普通人开始关注芯片行业的安全问题。

“造成‘缺芯’的一个重要原因是芯片设计和制造人才的缺乏。”计算技术研究所副所长、计算机科学与技术研究所教授鲍强调,处理器芯片作为芯片行业的“皇冠上的明珠”,由于设计复杂度高、难度大,面临着相关设计人才的巨大缺口,加快人才培养迫在眉睫。

“一生一芯”计划:破解芯片人才培养“卡脖子”难题
“一生一芯”计划:破解芯片人才培养“卡脖子”难题

五名学生参加了“生活中的一个核心”项目的第一阶段。个人资料图片

据了解,上世纪80年代,美国也遭遇过类似的人才危机。解决方案是降低芯片设计门槛,让学生参与流媒体,并专门推出了相应的人才培养方案,至今已培养了上万名芯片人才。

“加快处理器芯片设计专业人才培养,是解决我国信息领域“卡脖子”问题的关键。”包介绍,于2019年8月推出的“生活中的一个芯片”计划,旨在通过让学生设计处理器芯片并完成流式传输,培养具有扎实理论和实践经验的处理器芯片设计人才。

多年来,国内高校微电子相关专业一直在培养芯片人才。但由于学科的划分,该领域人才的培养侧重于芯片物理结构的设计,没有让学生知道如何完成流式传输,如何在芯片上运行操作系统。

“生命中的一个核心”意味着每一个参与该计划的学生都将带着自己设计的处理器芯片毕业。包表示,“生命中的一个芯片”计划的目标非常明确,那就是加大我国处理器芯片设计人才的培养规模,缩短从培养阶段到科研和产业一线的周期,培养更多其他国家紧缺的芯片人才。

“最难的文凭”来之不易。

2020年6月2日,金越,王华强,王凯帆,张林隽、张紫飞,中国科大, 2016级计算机学院五位平均年龄只有21.8岁的本科生发布了自己的芯片——64位RISC-V处理器SoC芯片。

这款芯片是国内第一款由学生设计实现的处理器芯片。可以成功运行Linux操作系统和学生自己编写的科大教学操作系统UCAS-Core。这五位毕业生被网友称赞拿到了“最难的文凭”。

将数字世界中的一行行代码转化为可以在现实世界中运行的芯片,这个过程需要本科生面对很多意想不到的挑战和挫折。“我们需要做很多探索性的尝试,在很多情况下甚至需要重新发明设计,这对每个人的心态都是很大的考验。”王华强说。

2019年12月19日,经过4个月的紧张开发,学生的芯片设计图纸正式提交。大家都像是在交高考试卷,终于松了一口气,但是一颗心却悬了起来。因为,我们要等芯片送到厂家生产再退货。

2020年4月23日,王华强从微信群里得知,他们自己设计的处理器芯片已经归还。这不是终点,还需要检验和验证。但当时参加该计划的5名学生因疫情无法返校,无法前往现场进行调试检测。幸运的是,京的几名学生挺身而出,帮助他们完成了调试和测试工作。

“学生们将这种处理器芯片命名为“坚果壳”,其发音与“国科”相同.”王华强说:“我们希望通过这个名字表达我们对科大的深厚感情。”

创造新的人才培养模式

《中华人民共和国2020年国民经济和社会发展统计公报》显示,2020年集成电路进口总额已超过2.4万亿元,同比

比增长14.8%。

  “我们国家的芯片供应对外依存度高,产业发展时刻面临风险挑战。”国科大计算机学院硕士研究生陈国凯说,“在关键时刻挺身而出为国家解决‘卡脖子’难题,是当代大学生共同的责任与担当。”

  2020年8月,还是国科大计算机学院大四学生的陈国凯参与了第二期“一生一芯”计划。他说:“老师们给的是方向性指导,我们要自己去查资料、自己去学习、自己去动手。这个过程让大家收获了巨大的成长。”

  目前,“一生一芯”计划已经进行到第三期。“从第一期的5位同学到第二期的11位同学,第三期我们设想是100位同学,实际上有700多位同学报名,覆盖了151所高校,海外有20所。”作为“一生一芯”计划的负责人,包云岗坦言,“一生一芯”计划已在国科大实践经验的基础上向全国辐射,正在帮助更多国内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,开拓了产学研合作的新思路,并逐步受到全世界的关注。

  2021年6月22日,开源高性能RISC-V处理器“香山”在北京首次亮相。这是一款由中科院计算所牵头、多家企业联合开发的开源处理器核,源代码和所有设计文档都开源。这意味着,未来国内企业将有机会尝试使用免费的高性能处理器芯片。

  在“香山”开发团队中,参与“一生一芯”计划第一期的5位学生都已是技术骨干。“‘一生一芯’计划参与者越来越多,能在高强度的研发过程中坚持走完全程的人,必将是未来中国芯片产业的希望所在。”包云岗说,“我对这批年轻人的未来充满期待,对我们国家芯片人才的培养前景也充满期待。”

  《光明日报》( 2021年11月28日 06版)

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