自如回应“租客喝了7个月中水”:已修复,将沟通补偿方案 台风“海神”逐步北上 后期或将影响东北 快手8.0版本上线!品牌与产品全面升级 支持1080P视频上传和播放 200余名防疫人员为服贸会做现场保障 参会人员配发中药预防饮 【地评线】京彩好评:更新技术出口目录是应时应势之举 2020年服贸会9月4日开幕:参展企业数量超往年 个人可提前两天预约参观 最新数据持续向好引海外点赞中国经济复苏 全国消费扶贫月:农产品流通过程中的税收优惠政策了解一下 徐州三十一中女教师殴打辱骂多名学生 已被停职 塑料书皮真“有毒”吗?哪种最安全?听专家怎么说 正当防卫认定新规来了,5张图带你看明白! 阿达来提·艾再孜:民法典将护佑“全面小康”行稳致远 【桂声漫画】防疫学业两手抓——大学,我来了! 我国成为3月份以来全球主要服务贸易国中唯一出口增长国家 中央财政对受灾困难群体予以倾斜和优先保障 防汛救灾工作有力有序 王毅:维护南海稳定,携手化解挑战 【地评线】京彩好评:更新技术出口目录是应时应势之举 中国改革低保等现行社会救助制度 打造多层次分类救助体系 疫情之下“审判执行不停摆” 中国最高法要求确保完成全年审判执行任务 商务部:愿与日本深化防疫和经济社会发展合作 中方再驳蓬佩奥涉华无端指责:蓬佩奥之流的险恶用心早已被世人识破 2020年服贸会9月4日开幕 设置7类活动 东北抗联遗址“云展播” 感受传承历史培育家国情怀 木里矿区非法开采为镜鉴 青海层层出手宣示生态保护决心 昨天,今天!胜利,唯有胜利! 中国创新发展目标明确 在人工智能和先进制造业等方面有规划 世界旅游合作与发展大会将在京开幕 促旅游业再繁荣 美国国务院限制中国在美外交活动 外交部回应 商务部回应印度禁用中国118款APP:严重关切 坚决反对 北京开展有限空间专项执法检查 持续至9月11日 中央财政对受灾困难群体予以倾斜和优先保障 防汛救灾工作有力有序 云南省原副省长赵廷光逝世 享年89岁 应急管理部消防救援局前方指挥部完成各项任务正式撤离四川 男童泳池排便被索赔1.5万元 家长回应:不接受赔偿数额 商务部:调整发布《中国禁止出口限制出口技术目录》不针对具体企业 宇宙全尺度暗晕什么模样?8个“放大镜”接力模拟出清晰图像 250万贫困人口遭受洪涝灾害 官方紧急施措防范因灾返贫致贫 西银高铁陕西段联调联试正式启动 应急管理部自然灾害工程救援成都基地挂牌成立 跨境服务贸易负面清单何时推出?商务部:年底前将出台 内蒙古推荐50项国家重点研发计划项目获国家立项支持 “日军细菌战罪证”上线,让历史说话! 中方回应美方限制中国在美外交活动:于法无据、于理不合、于情不通 疫情阴霾渐散 外媒感受“中国式”热闹 实验室设计、人员培训……中国抗疫医疗专家组在几内亚分享这些经验 中科院科研人员在新型半导体激光器研发上取得进展 王毅将出席金砖国家外长视频会晤 三部门:防卫过当应兼具两个条件,缺一不可 5G手机首次击穿千元关口 上游芯片厂商芯片迭代速度加快 二战以来首次!CBO:美国政府债务明年将超过经济规模
您的位置:首页 >生活 >

“硅”上教学,能否提速芯片人才培养

2020-08-03 09:42:15来源:中国青年报

探索国科大5位本科生带着自己设计的芯片毕业  “硅”上教学,能否提速芯片人才培养

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

“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。

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。

这是国科大2016级本科生金越参与的第一个实际项目。让他感受深刻的是,这样的项目不是课程作业,老师不再手把手地教你,实验环境需要自己查资料搭建,指导书和路线也需要自己确定,并且根据这个路线你不知道是否能做出来。“真正参与到项目中才知道课程作业就像直接给人采摘的果园一样,但项目却是给一片荒地和几棵果树苗,从开垦种植和施肥都要自己动手,并且还不知道这样能不能结出果实”。

“这相当于一次实践课,可以把学生学过的相关知识都串起来。但有些关键模块的工作原理是课堂上没有介绍过的,同学们需要进行一些探索性的尝试,有时甚至要将此前的设计推倒重来,他们会感到焦虑或沮丧,这对他们的心态也是很大的考验。”包云岗说,教学团队不仅需要给予技术指导,还要对学生的心态进行引导,“告诉他们不确定性是探索过程中的客观规律,引导他们去总结探索失败的经验,让他们正确认识到探索失败的意义”。

包云岗强调,“一生一芯”并非要研制出产品级芯片,而是一次教学实践,其中一个目标便是“让学生不再害怕做芯片”,“一提起设计芯片,学生常常有种畏难心理,觉得它很难,我们也想通过这次实践让他们克服这种心理”。

希望育才经验能向全国辐射

去年12月19日,“一生一芯”团队完成设计和投片。今年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操作系统以及学生们自己编写的国科大教学操作系统UCAS-Core。

在今年6月的毕业答辩中,“一生一芯”团队学生代表王华强向毕业答辩委员会演示处理器芯片的功能。他们交出了一份超出预期的本科毕业设计“答卷”,也实现了带着自己设计的处理器芯片毕业这一目标。7月22日,王华强又收到了“果壳”被RISC-V领域旗舰国际会议“RISC-V全球论坛”(RISC-V Global Forum)接收的通知,不久将代表团队向全球业界介绍“果壳”的设计,这也将是“果壳”首次在国际舞台上亮相。

如今,这五位同学都已确定将在中科院计算所读研,目前正在参与一个更有挑战的项目,开发一款高性能乱序多发射RISC-V处理器核的设计。

“一年前他们在做‘果壳’时还有些吃力,现在已是这个新团队中的骨干,和其他博士生和工程师们一起攻坚克难。等到他们30岁时,就可以说是处理器芯片和计算机系统设计领域的‘老兵’了。”包云岗说,那时的他们也许会去工业界研发产品,或在学术界做科研,不管怎样,这批年轻人的未来值得期待。

孙凝晖说,“一生一芯”计划的愿景目标是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,多出人才;缩短人才从培养阶段到投入科研与产业一线的周期,快出人才,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。

在包云岗看来,“一生一芯”计划向全国辐射的一大困难是,对老师的要求比较高,不利于推广,“所以我们有可能需要同步推行‘一师一芯’,先让老师有这样的实践经历,然后再去指导学生”。

中青报·中青网记者 孙庆玲 来源:中国青年报