老一輩科學家是如何打破國外晶片封鎖的——看看華科這位校友

2020-11-03 中原說教育

晶片，特別是高精度晶片，一直是中國企業之痛。由於技術掌握在別人手裡，所以也就成了他們制裁中國企業的常用手段。所以，現在國家不惜重金投入，打造我國的晶片產業，現在，我國已經能夠在實驗室不使用SUV光刻機生產出了7nm的晶片，不過離量產還有一段距離。

其實，我國的很多老一輩科學家，都知道缺芯之痛，也都在晶片行業奮力直追，不過由於多種複雜的原因，導致原本與世界並駕齊驅的中國芯片產業被歐美甩開了距離。今天我們就來看一位在晶片行業孜孜不倦的老科學家——黃令儀。

在2020年1月11日，CCF2019年中國計算機學會頒獎會&理事長就職典禮舉行，會上頒發了2019年CCF夏培肅獎項，獲獎者是龍芯中科技術有限公司研究員、華中科技大學校友黃令儀。

CCF夏培肅獎


黃令儀：1936年出生於廣西省南寧市，其父是廣西博物館創始人，母親是廣西化學研究院前輩。1954年考入華中工學院（今華中科技大學），畢業後她被派到清華大學半導體專業深造，是我國第一批半導體專業的領軍女科學家。


在長達半個多世紀的時間裡，她一直在研發一線，參與了從分立器件、大規模集成電路，到通用龍芯CPU晶片的研發過程，為我國計算機核心器件的發展做出了突出貢獻。

黃令儀


以下數據來自於華中科技大學本科招生網！（有刪改）

半導體專業的領軍女科學家


1960年，黃令儀學成返校，在母校創建了半導體專業，講授半導體器件與材料課，同時帶領學生進行半導體二極體研究。當時各方麵條件艱苦，他們就自己動手幹，還創建了實驗室，並研製出半導體二極體。

1962年，黃令儀加入中科院計算所，一心投入到科研工作當中，她應該是我國最早開始研究晶片的人之一。1973年黃令儀開始投入到013大型通用計算機的研製，013機獲得1978年全國科學大會重大成果獎 。

1977年，中科院計算所引入了一個"電路預研"項目，黃令儀被點名負責集成電路、器件工藝和晶片研製這幾方面的工作。集成電路是晶片的基礎，晶片運行的快慢、功耗大小，全靠集成電路設計。為了讓自己設計的晶片能投產，在對比了不同電路特性後，黃令儀用了一個"笨辦法"：把決定集成電路功耗、速度的關鍵環節一個一個拆解開，逐個突破。當時，她和研究小組成員幾乎整天泡在辦公室，一人拿著幾個版圖來回對比，直到把主流集成電路的器件原理、工藝原理完全摸透了，才研究出一種新型"I2L結構"，用這種結構做出的一款256ROM內存，還獲得了1980年院科技成果獎二等獎。

可就在黃令儀一鼓作氣想繼續突破的時候，事情卻出現了轉折——"經費緊張，大規模集成電路項目取消"。這對致力於中國芯研究的黃令儀來說，無疑是一個非常大的打擊。正是因為這些原因，中國芯從與世界同步發展到10年以後全面落後世界領先水平！

晶片行業的全面落後

時間向前前進十年左右，1989年，黃令儀被公派到美國一家公司進行合作。在參觀拉斯維加斯的國際晶片展覽會時，黃令儀發現，成千上萬的攤位裡竟然沒有中國一個位置！好不容易在擁擠的人群中看到了幾個國人手中拿著長城公司的塑膠袋，她立馬迎上去，親切地問："你們是來參展的吧？""不，是來參觀的。"

黃令儀心中猛然一震，她最明白，1963年我國集成電路的研究水平和國外是同步的，怎麼十幾年下來，反而無立足之地了？她覺得這是莫大的恥辱，一定要設計出一塊高水平的晶片，洗刷恥辱。

60年代電子產業

再次潛心專研半導體

1990年回國後，黃令儀就潛心鑽研各種集成電路的設計方法，從建立版圖庫、時序庫開始，到寄生參數對性能的影響、時鐘樹的生成、全局規劃、時序驅動布線等等，全定製、標準單元、宏單元的設計方法都研究過，用戶包括華為的程序控制晶片、計算所的模糊控制晶片等等，批准了兩個發明專利。

有關單位在2000年推薦她參加了一個國際發明專利博覽會。這個在德國紐倫堡召開的博覽會於1949年創立，2000年第一次邀請中國參加。全國大約去了32人，別人一個公司一個攤位，而我們中國只有一個小而擁擠的攤位。歸國的大巴走了約一半車程，黃令儀被通知所送的專利被評為銀獎。興奮之餘，定下心來，她仔細一想：真正用上的晶片在哪裡？令人痛心的是，晶片做出來了，沒有用，鎖在抽屜中，得了獎，又怎樣？它只是一張紙。

65歲"出山"再戰，不問回報

2001年，已經退休的黃令儀突然接到當時計算機所李國傑所長的邀請，希望她能幫助計算機所的"龍芯CPU"做物理設計。黃令儀只問了他們一個問題：經費有多少？當得知全實驗室的可用研究經費只有100萬時，黃令儀"拒絕"兩個字幾乎就要脫口而出。

黃令儀和她的同事


100萬？軟體費、投片費、人工費、返工費算下來都不止100萬，想做晶片，怎麼可能？當時已65歲黃令儀，經歷過"大規模集成電路"因缺少經費夭折之後，她承受不起因經費緊張再次半途而廢的打擊了。可是如果還想在有生之年做出一塊讓自己驕傲的晶片，錯過這次，還有更好的機會嗎？

想通了這一層，黃令儀毅然決定再次"出戰"："我來和你們幹！"

黃令儀的榮譽證書


雖然對晶片研究有經驗，但是黃令儀知道，十幾年過去了，技術迭代後自己熟悉的那些理論基礎已經不再適合當下的工藝規範。"龍芯課題組"的工作氛圍，總讓黃令儀有一種回到年輕時的感覺，她利用一切可利用的時間惡補相關知識。

龍芯1號晶片的全定製宏單元設計都是由黃令儀負責的，包括寄存器、IO PAD等。龍芯1號是我國首款自主研製的高性能通用CPU，它的研製成功表明我國初步掌握了當代CPU的關鍵設計技術，終結了中國計算機產業"無芯"的歷史。

龍芯3號


從龍芯1號，2號到3A、3B，龍芯的每一塊晶片中都凝聚著黃令儀的心血。龍芯2號CPU 採用先進的四發射超標量超流水結構，片內一級指令和數據高速緩存各64KB，片外二級高速緩存最多可達8MB.最高頻率為1000MHz，功耗為3-5瓦，遠遠低於國外同類晶片。目前龍芯2號系列晶片已被廣泛運用在行業終端、工業控制、數據採集、網絡安全等領域。2007年開始，黃令儀參與龍芯3號定製模塊的物理設計。首款龍芯3號於2009年研製成功，集成4個處理器核，主頻達到1GHz，標誌著我國在關鍵器件及其核心技術上取得的重要進展。

根據數據顯示，2016年我國僅進口晶片就需要對外支出2000多億美元。2018年，82歲的黃令儀又再度出山，帶著團隊一起自主研發出中國龍芯最新一代處理器。這款晶片的誕生，讓我國能省下每年幾萬億向國外購買晶片的錢！

時至今日，84歲高齡的黃令儀仍然站在研發一線，在屏幕前拖動滑鼠查看版圖，對祖國的忠誠和對事業的熱愛支持著她瘦小的身軀不斷前行。兩鬢斑白終不悔，路途艱辛亦無懼，一腔熱血赤子心，鑄就一顆中國"芯"！

（上述數據來源：華中科技大學本科招生網）

由此可見，華中科技大學致力於為國家育才，將為國家貢獻高科技人才作為一件驕傲的事情。而在其官宣中從來都是哪位校友成為了中國頂尖的科學家，為國家和社會做了多少貢獻。

儘管華科的校友在國外知名大學中有不少院士校友，但是，但是縱觀華科的官網，他們基本上是上不了學校官網的（即使有所提及都是一筆帶過），因為為他國培養的人才不值得驕傲，即使再厲害也不值得宣傳。可見，華科這樣的高校一直都將國家和人民的利益放在第一位，是真正值得尊敬的高校。

華中科技大學

華中科技大學簡介：華科是國家教育部直屬重點綜合性大學，由原華中理工大學、同濟醫科大學、武漢城市建設學院於2000年5月26日合併成立，是國家「211工程」重點建設和「985工程」建設高校之一，是首批「雙一流」建設高校。

師資力量：現有專任教師3400餘人，其中教授1200餘人，副教授1400餘人；教師中有專職院士19人，「973計劃」項目首席科學家15人，重大科學研究計劃項目首席科學家2人，國家重點研發計劃項目首席科學家57人，國家級教學名師9人，「萬人計劃」科技創新領軍人才34人、青年拔尖人才28人，教育部新世紀優秀人才支持計劃入選者224人，國家百千萬人才工程入選者41人。國家自然科學基金創新研究群體9個，教育部創新團隊19個。

硬體實力：在硬體平臺方面，華科建設有武漢光電國家研究中心以及國家脈衝強磁場科學中心（籌）、精密重力測量研究設施等國家重大科技基礎設施，還擁有1個國家製造業創新中心、4個國家重點實驗室、1個國防科技重點實驗室、6個國家工程（技術）研究中心、1個國家臨床醫學研究中心 、1個國家工程實驗室、2個國家專業實驗室、6個科技部國家國際科技合作基地及一批省部級研究基地。還有今年七月份開建的國家重大公共衛生事件醫學中心。

華中科技大學


大家對此有什麼看法，一所高校最應該宣傳的是自己國際化有多厲害呢還是為國家做出了多少貢獻？

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