编辑：梦佳
【新智元导读】9个月的时间，五位本科生完成了一款64位RISC-V处理器SoC芯片设计并实现流片。这一成果的实现来自国科大首期「一生一芯」计划，在当下芯片人才紧缺的当口，意义不凡。
中国科学院大学2016级计算机学院五位本科生用9个月的时间完成了一款64位RISC-V处理器SoC芯片设计并实现流片，芯片能成功运行Linux操作系统以及学生自己编写的国科大教学操作系统UCAS-Core。这一成果的实现标志着首期「一生一芯」计划的成功，在当下芯片人才紧缺的当口，意义不凡。「一生一芯」计划负责人、中国科学院大学计算机学院教授包云岗将这款凝聚着学生们心血的处理器芯片命名为「果壳」（NutShell）。
处理器芯片「果壳」从设计到流片是一个极具挑战性的项目，需要学生进行各种探索尝试，才能实现流片。过程中，学生可以更深入地了解处理器芯片的工作原理。五位同学的毕业论文设计都是有关COOSCA处理器核的进一步优化工作。一颗芯片从设计到量产，最贵的地方就在于流片环节了，因为当芯片完全设计出来以后需要按照图纸在晶圆上进行蚀刻，才用什么样的制程工艺，多大尺寸的晶圆，芯片的复杂程度都会影响这颗芯片的流片成功率和成本，而且许多芯片都不是一次就能流片成功的，往往需要进行多次流片才能获得较为理想的效果。
「一生一芯」计划正式启动于2019年8月，在中国科学院计算技术研究所研究员包云岗教学团队的带领下，金越、王华强、王凯帆、张林隽和张紫飞五位同学作为首期成员肩负重任。目前五位同学均被录取为计算所研究生。包云岗发表的文章中讲述，去年2019年5月16日，华为被美国列入实体名单，和华为专家的交流让包云岗更加深刻意识到处理器芯片设计人才的重要性。https://www.zhihu.com/question/409298856/answer/1363569013包云岗是中国科学院计算技术研究所研究员、所长助理、先进计算机系统研究中心主任。从入所起，他一直研究的就是计算机体系结构。现在，他将更多精力投入到开放指令集RISC-V和开源处理器芯片上。「未来RISC-V很可能发展成为世界主流CPU之一，从而在CPU领域形成Intel(英特尔)、ARM、RISC-V三分天下的格局。」2019年12月18日，在北京举行的「2019国际芯片大会(Chips 2019)」上，中国工程院院士倪光南曾展望开源芯片的前景。包云岗提出「一生一芯」正是受RISC-V启发。一生一芯的名字，让人想起一生一世一双人，体现了这一计划的坚持不懈的意义。我自作主张地给这个计划起了个名字：“一生一芯”。初衷是希望有一天能让每一个学生都能带着自己设计的芯片毕业，不管未来是不是真得能实现，这至少听起来是一个美好的理想，而且还有一点烂漫——后来很多人听到这个名字，第一印象大多是“一辈子做一颗芯片”。还有女生有更浪漫地理解：“一生一心一意爱一人”。不管如何，看来大家对这个名字似乎还都不反感。8月20日，中芯国际110nm工艺的流片渠道落实后，「一生一芯」计划一切准备就绪。8月27日，参加「一生一芯」计划的首批五位同学和教学团队一起在包云岗的办公室开了动员大会，虽然简单却意义重大。计划正式启动！为了赶上今年的毕业答辩，团队经过了4个月的高强度研发，团队导师判断最适合的流片班车是12月17日，意味着团队只有短短4个月的时间。这样芯片能在4月份完成封装，返回进行测试。如果一切顺利，那就可以赶上五月底或六月初的国科大本科毕业答辩，到时可以在答辩现场展示芯片。去年年底正赶上疫情严峻，团队成员都很担心芯片能否顺利返回。「出乎意外的是芯片基本按照预期时间返回了，在这里我们要对中芯国际和封测企业的员工们表达深深的敬意！」包云岗在文中写到。2019 年 12 月 19 日，一款 64 位 RISC-V 处理器 SoC 芯片完成设计，并基于中芯国际 110nm 工艺完成投片；2020 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 操作系统以及学生自己编写的国科大教学操作系统 UCAS-Core；
国科大启动「一生一芯」计划的同时，还开设了《芯片敏捷设计》课程，让大四本科生、一年级研究生学习并实践芯片敏捷设计方法，参与芯片设计，通过大学流片计划完成芯片制造，让学生带着自己设计的芯片实物毕业，实现「硅上做教学和科研」。按照国科大「一生一芯」计划的培养愿景，国科大计算机科学与技术学院（以下简称计算机学院）院长孙凝晖希望将国科大的实践经验辐射到全国，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。目前，我国处理器芯片设计人才稀缺，当务之急一要扩充人才规模，二要缩短人才从培养阶段到投入科研与产业一线的周期。根据孙院长的说法，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。国科大去年上热搜还是因为国科大发出的带有龙芯处理器本科生录取通知书，让人热血沸腾。足见其对大一小伙伴寄予的厚望！ 相信，国科大的成功教学实践必然会影响未来全国范围内芯片相关专业的教育试验，开启芯片教学井喷之势。
参考链接：
https://www.zhihu.com/question/409298856
