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                                                          发稿时间:2020-08-14 01:28:15

                                                          8月7日,华为消费者业务CEO余承东在中国信息化百人会2020年峰会上表示:9月15日之后,华为麒麟系列芯片将无法制造,成为绝唱。面对美国的制裁,不知不觉中,“华为芯”挺了快一年了。现在,它快要撑不住了。

                                                          30多年,MOSIS和美国各大半导体公司合作,为大学和研究机构流了60000多款芯片,培养了数万名学生,使美国芯片设计迎来大爆发。英伟达、高通这些芯片巨头,都是在MOSIS上孵化出来的。如今美国知名的半导体企业,依旧保留这项传统。它们会将自己的几条产线预留出来,免费给学校用,即使流片的成本不菲,哪怕赔钱,也依旧坚持做。作为投桃报李,学校向企业输出人才和研究成果。这种良性循环,让美国的至今芯片人才数量仍然保持着很高的水平。长年累月下来,人才优势就体现出来了。

                                                          2016级学生在江苏常州某IC企业进行集成电路工程项目实习有些同学甚至在实习开始时就能独立完成一些电路设计工作,本科就成长为一名优秀的集成电路设计工程师。一位参与全程的学生这样说:上过这门课后,如果是数字组的芯片的话我就参与了她从前端到后端的所有流程,我知晓各个寄存器的巧妙配合,如果是模拟组那我也能说一说其中的基本原理。

                                                          后来包云岗发现,国外知名大学也有相似的课程。美国加州大学伯克利分校于2017年开启的一门名叫94/290C “28nm SoC for IoT”的新课,和“一生一芯”计划最为相似。这门课同样以制作芯片为目标,由9位本科生与1位研究生参加,通过一学期完成了全部芯片制作,但未提供信息证明芯片能正常工作。但不同的是,这门课是根据已有的RISC-V核和其他IP核进行SoC集成,而国科大要让学生直接设计一款64位RISC-V处理器。在这个基础上,进一步制作一个能运行Linux操作系统的芯片。相比之下,“一生一芯”的难度要大得多。即便是在这样的情况下,五位同学,还是完成了项目。并且,他们获得了比一枚芯片,更重要的东西。比如探索心、耐心、成就感……而这些,也是中国芯片行业需要的。031982年,美国半导体行业也曾面临人才危机。上千所大学中,只有可怜的不到100位教授和学生从事相关的研究。产业慢慢凋零,薪资骤减,没有人愿意报考这门专业。校园储备人才骤减,导致企业无人可用。产生恶性循环。为了改变这种颓势,1981年,美国国防部高级研究计划署 (DARPA) 启动了MOSIS 项目,为大学提供流片服务。MOSIS就像一个组织机构,把芯片设计的门槛降低,使大学里面也可以设计芯片、做流片,高校设计好后,MOSIS将图纸提供给三星、格罗方德等知名芯片代工厂,它们免费为大学流片。 反过来,大学向MOSIS提交设计经验,并交给企业一份测试报告。

                                                          欧洲的大学也一样。比利时的鲁汶大学,微电子研究生阶段有一门十分有名的课,叫做电子芯片设计(P&D Electronics and Chip Design)这门课有一项大作业,要做一个混合信号接收机(mix signal receiver)。接收机所需要的芯片,需要同学们自己设计制作完成,最终会送到工厂流片。所有参加课的学生,分成4个人一组,做完这项作业后,第二年就会得到一个自己制作的芯片。而在鲁汶大学旁边的微电子研究中心(iMEC),会负责免费给学生们流片。通过这种合作,学生能完整地学习芯片设计的全过程,同时企业可借此从事尖端的研究计划,并在高校储备人才。大学和企业,可谓双赢。尾声国科大的“一生一芯”,同样借鉴了这种做法。有人说已经晚了。但我觉得,做一件事情最好的时间是10年前,其次就是现在。关注实战,产教结合,将学生带入生产线,不纸上谈兵,永远是培养芯片涉及人才的最好方式。而“一生一芯”的作用已经开始显现。经过这次历练,五位同学已经在参与一个新项目了——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,和其他博士生们相比,丝毫不落下风。这支队伍平均年龄只有23.1岁,但他们的战斗力是惊人的——不到三个星期就从头开始完成了乱序处理器主流水线的设计与实现,并且通过CoreMark测试。“一生一芯”对这些孩子们成长的推进,肉眼可见。

                                                          然而疫情还是对测试工作带来了一些小插曲。因为芯片需要现场调试与测试,但由于疫情原因学生们不能返校。这时,余子濠、蔡晔和刘彤三位同学挺身而出,主动到学校协助调试测试工作。测试验证工作看似简单,但实则很有难度。因为从底层PCB版图、到上层操作系统、内存颗粒到中间处理器设计、应用软件,每个层次都可能出问题。哪怕一个很不起眼的小问题,都会造成芯片无法正常工作。经过大约1个月的调试测试,终于证明芯片一切正常,可以成功运行Linux操作系统。

                                                          这款芯片可以成功运行Linux操作系统,以及由学生们自己编写的国科大教学操作系统UCAS-Core。本科生设计芯片,这是中国大陆的第一次。在媒体争相报道中,一个叫做“一生一芯”的计划,浮出了水面——在发现帮不上华为之后,中科院启动了这一计划。芯片制造,本科生,这两个词放在一起,无论你怎么看,都会显得很怪异。承接这个项目的中国科学院大学师生,也很忐忑。但一年后,他们把不可能,变成了可能。参加首期“一生一芯”的五位同学,分别是金越、王华强、王凯帆、张林隽和张紫飞。

                                                          ?”包云岗一下子被问住了。当发现帮不到华为之后,这个问题在一直苦恼着他。他和华为的专家交流后发现,目前华为的芯片架构设计团队很多在美国硅谷。由于美国的出口管制,导致其技术也不能输入到华为总部,华为在美国的芯片人才不能再发挥作用。没办法,华为智能在国内招人。待遇什么的都开好了,华为发现,国内竟然几乎招不到人。

                                                          “一生一芯”群中的讨论人凑齐后,日程立刻安排上。就像真实残酷的公司竞争一样,同学们一上来面对的就是紧迫的时间压力。中科院确定了最合适的流片班车是12月17日,这样能保证芯片在4月份完成封装,返回学校进行测试。如果一切顺利,那就可以赶上五月底的国科大本科毕业答辩,到时可以在答辩现场展示芯片。但是如果错过这趟班车,那就需要再等2个月赶下一趟班车,这就意味着芯片不可能在毕业答辩时返回。为此,他们只有不到4个月的开发时间。如此短暂的时间,让每一天看起来都极其宝贵。8月20日,国科大落实中芯国际110nm工艺的流片渠道。七天后,“一生一芯”计划火速启动。

                                                          据同学们介绍,“果壳”的最高工作频率是350MHz,CoreMark 测试跑分为1.49/MHz。严格意义上来说,它是一款教学芯片,而非产品芯片。虽然和商业处理器相比仍有一定差距,但 “果壳” 已经算得上是功能较为完整的处理器芯片了。可能对于实际工作的芯片设计者来说,设计这样的芯片并不算太难。但是对于学生而言,亲身经历完整的芯片设计流程,对以后的职业生涯大有裨益。参与芯片研发的唯一一位女生张林隽同学也表示:“先完成,后完美。一定要勇敢地试错,我们只要迈出第一步,接下来其实都是顺其自然的。”