“中國(guó)芯片之母”：燃燒的“中國(guó)芯”

◎文/net 百曉生

“我這一輩子最大的心愿，就是匍匐在地，擦干祖國(guó)身上的恥辱！”

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現(xiàn)代化國(guó)家，沒(méi)有芯片寸步難行。小到手機(jī)、家電、紅綠燈，大到高鐵、衛(wèi)星，甚至是重武器，沒(méi)有一樣離得開(kāi)芯片。所以從某個(gè)角度講，芯片決定了一個(gè)國(guó)家的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

在中國(guó)，經(jīng)過(guò)幾代人前赴后繼的努力，我們絕大部分芯片都實(shí)現(xiàn)了自主生產(chǎn)，很多領(lǐng)域甚至還能出口。

今天，我們要介紹一個(gè)人，她從22 歲進(jìn)入微電子領(lǐng)域，現(xiàn)如今84 歲仍然奮斗在芯片的最前線(xiàn)。可以說(shuō)，她見(jiàn)證了中國(guó)整個(gè)芯片發(fā)展史，她就是“中國(guó)芯片之母”——黃令儀。

黃令儀出生于1936 年，在抗日戰(zhàn)爭(zhēng)中長(zhǎng)大，隨新中國(guó)一起成長(zhǎng)。1956 年，毛主席、周總理為了發(fā)展我國(guó)的科學(xué)事業(yè)，采取了四項(xiàng)緊急措施，其中之一就是加速半導(dǎo)體學(xué)科發(fā)展。在這種情況下，清華大學(xué)開(kāi)辦了半導(dǎo)體專(zhuān)業(yè)。

當(dāng)時(shí)，清華半導(dǎo)體班廣招賢能，黃令儀在華中工學(xué)院（今華中理工大學(xué)）的理科成績(jī)名列前茅，于是她被派到了清華進(jìn)修，主攻半導(dǎo)體器件。就這樣，黃令儀與微電子結(jié)上了終身之緣。畢業(yè)后，她回到母校，創(chuàng)建半導(dǎo)體專(zhuān)業(yè)。教課的同時(shí)她還帶領(lǐng)一批教工和學(xué)生建立實(shí)驗(yàn)室，在當(dāng)時(shí)簡(jiǎn)陋的條件下研制出了半導(dǎo)體二極管。因?yàn)楸憩F(xiàn)出色，1962 年黃令儀加入中科院計(jì)算所，一心投入到科研工作中。

1965 年8 月，中科院副院長(zhǎng)張勁夫宣布成立計(jì)算所二部，這就是代號(hào)“156”的中國(guó)第一個(gè)芯片團(tuán)隊(duì)，專(zhuān)攻微型計(jì)算機(jī)。黃令儀被任命負(fù)責(zé)研制半導(dǎo)體三極管，在隨后的一年里她日夜奮戰(zhàn)，終于攻克難題完成了任務(wù)。

1966 年8 月，我國(guó)第一臺(tái)自行研制的空間計(jì)算機(jī)研制成功。當(dāng)年國(guó)慶節(jié)，“156”團(tuán)隊(duì)向國(guó)家報(bào)喜，得到了周總理的表?yè)P(yáng)。

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1973 年，中科院?jiǎn)?dòng)“013”大型通用計(jì)算機(jī)研制，加強(qiáng)對(duì)半導(dǎo)體通導(dǎo)存儲(chǔ)器，也就是芯片的研究。

當(dāng)時(shí)，國(guó)外封鎖厲害，很難找到資料，黃令儀和團(tuán)隊(duì)靠頑強(qiáng)的意志一點(diǎn)一點(diǎn)地摸索，終于研制出性能穩(wěn)定的存儲(chǔ)器，并拿下了1978 年全國(guó)科學(xué)大會(huì)重大成果獎(jiǎng)。這個(gè)成果，在當(dāng)時(shí)已經(jīng)非常接近世界先進(jìn)水準(zhǔn)了。如果按這種趨勢(shì)發(fā)展，中國(guó)很有可能會(huì)在后來(lái)追上歐美國(guó)家，中國(guó)芯片很有可能躋身世界尖端芯片之列。

只可惜，時(shí)不我待。

1984 年，中科院召開(kāi)會(huì)議，討論要不要研究大規(guī)模集成電路。黃令儀斬釘截鐵地回答：“計(jì)算所若不進(jìn)行芯片研究，今后做計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的人只知道用芯片，里面是什么都不知道了，怎么能設(shè)計(jì)一臺(tái)好的計(jì)算機(jī)？”

然而，沒(méi)過(guò)多久，中科院就以經(jīng)費(fèi)緊張為由，關(guān)閉了大規(guī)模集成電路項(xiàng)目。表面上關(guān)閉項(xiàng)目是因?yàn)榻?jīng)費(fèi)問(wèn)題，實(shí)際上這是當(dāng)時(shí)“貿(mào)工技”與“技工貿(mào)”兩條路線(xiàn)之爭(zhēng)。

那一天，黃令儀走出院門(mén)，失聲痛哭，十幾年嘔心瀝血的研究化為烏有。在安頓好最后一名同事后，她選擇了離開(kāi)。

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1986 年，50 歲的黃令儀赴美國(guó)參加國(guó)際芯片展覽會(huì)，她看到許多歐美國(guó)家的先進(jìn)芯片，但就是沒(méi)有中國(guó)的。好不容易看到幾個(gè)中國(guó)人手中拿著“長(zhǎng)城公司”的塑料袋，她立馬迎上去問(wèn)：“你們是來(lái)參展的吧？”“不，是來(lái)參觀的。”

黃令儀心中猛然一震，她說(shuō)：“1963 年我們的集成電路研究水平與國(guó)外是同步的啊！為什么現(xiàn)在差距這么大？”她掉下了眼淚，暗自下定決心，一定要設(shè)計(jì)一塊高水平的芯片來(lái)參展，洗刷恥辱。

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時(shí)間來(lái)到2001 年，黃令儀受邀加入龍芯中科，成為龍芯芯片的負(fù)責(zé)人。

“要把龍芯做出來(lái)，我感覺(jué)到一個(gè)激情燃燒的‘156’時(shí)期又來(lái)到了，一定要把CPU 的物理設(shè)計(jì)做成功。”在她的主持下，龍芯一開(kāi)始就要求做兩個(gè)芯片，1B 求穩(wěn)，打通全部流程為目標(biāo)；1C 前瞻，要求體積小、性能好。

隨后的日子，黃令儀經(jīng)常做噩夢(mèng)，夢(mèng)到芯片這有錯(cuò)、那有錯(cuò)，醒來(lái)上機(jī)一查又沒(méi)有錯(cuò)，心驚肉跳地度日。包括她在內(nèi)，團(tuán)隊(duì)的每一個(gè)人都煎熬得面色蒼白，眼睛充滿(mǎn)血絲。

一年時(shí)間攻關(guān)下來(lái)，黃令儀的脖子僵化了，不能動(dòng)了。醫(yī)生說(shuō)，她至少要在病床上躺一個(gè)月才能康復(fù)。就在她掙扎著站起來(lái)的時(shí)候，一個(gè)電話(huà)打來(lái)：龍芯芯片成功了！

正在黃令儀主持龍芯的宏單元庫(kù)全定制模塊設(shè)計(jì)時(shí)，無(wú)情的“非典”來(lái)了。不成功便成仁，她帶著團(tuán)隊(duì)日夜奮戰(zhàn)。就在這樣的非常時(shí)期，她按時(shí)完成任務(wù)，龍芯2B 繼之成功。

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2004 年9 月，在圓滿(mǎn)完成龍芯2C 兩塊寄存器、6 種I/O PAD、14 種電源的PAD 后，黃令儀告老還鄉(xiāng)。這一年，她已經(jīng)67 歲了。

然而黃令儀回到桂林老家后沒(méi)多久，龍芯芯片又陷入僵局，在這種情況下，院里領(lǐng)導(dǎo)、骨干全體出動(dòng)，又把她請(qǐng)了回去。

黃令儀在中國(guó)半導(dǎo)體研究領(lǐng)域有舉足輕重的地位，她為中國(guó)芯片研究做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。19 年來(lái)，每一張?jiān)O(shè)計(jì)版圖、每一項(xiàng)數(shù)據(jù)，她都要一一過(guò)目，絕不允許有絲毫的閃失和偏差。在她的努力下，龍芯一號(hào)、龍芯二號(hào)、龍芯三號(hào)芯片相繼問(wèn)世。龍芯讓中國(guó)高鐵“復(fù)興號(hào)”實(shí)現(xiàn)百分之百?lài)?guó)產(chǎn)，搞定了“殲20”配套相控陣?yán)走_(dá)，讓北斗衛(wèi)星也裝上中國(guó)芯。

大家可能不知道，新一代北斗衛(wèi)星上有3 個(gè)被稱(chēng)為“單機(jī)”的黑盒子，其中兩個(gè)搭載了龍芯1E芯片和龍芯1F 芯片，分別負(fù)責(zé)常規(guī)運(yùn)算和數(shù)據(jù)采集、開(kāi)關(guān)控制、通訊等功能。十幾年前，這種宇航級(jí)的芯片一直壟斷在美國(guó)手中，中國(guó)一“芯”難求。現(xiàn)在，中國(guó)芯片不僅能順利完成指標(biāo)要求，還能抵抗外太空輻射。

2019 年12 月，黃令儀再次取得重大突破，她主持的龍芯3A/3B 4000 系列處理器，性能追上了美國(guó)AMD 挖掘機(jī)的CPU 水平。

因?yàn)樽拷^的貢獻(xiàn)，2020 年1 月，中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)給黃令儀頒發(fā)了CCF 夏培肅獎(jiǎng)項(xiàng)。獲獎(jiǎng)理由寫(xiě)著：“黃令儀在長(zhǎng)達(dá)半個(gè)多世紀(jì)的時(shí)間里，一直在研發(fā)一線(xiàn)，參與了從分立器件、大規(guī)模集成電路，到通用龍芯CPU 芯片的研發(fā)過(guò)程，為我國(guó)計(jì)算機(jī)核心器件的發(fā)展做出了突出貢獻(xiàn)。”

時(shí)至今日，84 歲高齡的黃令儀仍然精神矍鑠地奮斗在研發(fā)一線(xiàn)。是什么撐起了她的信念？是對(duì)祖國(guó)的忠誠(chéng)和對(duì)事業(yè)的深深熱愛(ài)。

她的座右銘是自己說(shuō)過(guò)的一句話(huà)：“我這一輩子最大的心愿，就是匍匐在地，擦干祖國(guó)身上的恥辱！”