黃令儀：為“中國芯”傾盡一生

李雷

現代化國家，沒有芯片寸步難行。小到手機、家電、馬路上的紅綠燈，大到高鐵、衛星，甚至是重武器，沒有一樣離得開芯片。所以從某個角度講，芯片決定了一個國家的核心競爭力。她，從22歲進入微電子領域，現如今85歲仍然奮斗在芯片的最前線；她，見證了中國整個芯片發展史，是我國第一批半導體專業的領軍女科學家。她就是“中國芯片之母”黃令儀。

經歷挫折暗下決心，設計出高水平的中國芯片

黃令儀，1936年出生于廣西南寧。她在抗戰中長大，隨新中國一起成長，1958年華中工學院（現華中科技大學）畢業后，進入清華大學半導體專業深造，因為表現出色，于1962年加入中科院。自此，黃令儀與微電子結下了不解之緣。

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、器件工藝和芯片研制這幾項工作。集成電路是芯片的基礎，芯片運行的快慢、功耗大小，全靠集成電路設計。為了讓自己設計的芯片盡快投產，黃令儀在對比不同電路特性上下了大功夫：ECL運行速度快，但功耗太大，不要；CMOS成品率低，不要；I2L速度太慢，也不行。市面上主流的電路設計都不行，怎么辦？黃令儀思前想后，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，逐個突破。

當時，她和研究小組成員幾乎整天泡在辦公室里，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”，用這種結構設計出一款256ROM內存，還獲得了1980年院科技成果獎二等獎。

1984年正當晶體管研發已有很大進展的時候，科技處卻來人叫停了科研，黃令儀聽到后先是大吃一驚，隨后斬釘截鐵地說：“計算所若不研究芯片，今后做計算機設計的人只知道用芯片，芯片怎么制作完全不懂，怎么能設計一臺好的計算機呢？”但是當時的領導全然沒有聽進黃令儀的建議，只是淡淡地告訴她：“所里經費太緊張了，拿不出錢來支持大規模集成電路的研究。”

這對黃令儀來說打擊太大了，項目取消不但意味著之前的努力全部白費，還意味著我國在芯片技術上肯定要落后于世界。走出辦公大樓，黃令儀忍不住失聲痛哭，和同事們嘔心瀝血十幾年創建的研究室以及正在進行的研究就這樣被一句話宣告結束了。在萬般無奈中黃令儀到微電子中心報到了，此時已是1986年底，已經50歲的黃令儀開始了CAD的研究。

1989年黃令儀被公派到美國一家公司進行合作。11月在拉斯維加斯有一個國際芯片的展覽會，她在那里參觀了一周。然而，令黃令儀失望的是，她在成千上萬的攤位駐足觀看，卻找不到一個中國攤位。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料袋，黃令儀立馬迎上去，親切地問：“你們是來參展的吧？”“不，我們是來參觀的。”黃令儀心中猛然一震：1963年我國集成電路的研究水平與國外是同步的啊！怎么十幾年下來，反而無立足之地了？為什么現在差距如此之大？黃令儀覺得這是莫大的恥辱，暗下決心：一定要設計出一塊高水平的芯片，讓中國重新站起來！

66歲放棄退休，再次主持中國龍芯項目的研究

1990年回國后，黃令儀就潛心鉆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，全定制、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芯片、計算所的模糊控制芯片等，批準了兩項發明專利。

2000年她參加了一個在德國紐綸堡召開的國際發明專利博覽會。黃令儀報送的專利被評為銀獎，她感到十分高興。但是興奮之余，她仔細一想：真正用上的芯片在哪里？雖然在設計時，就像一個年老之人，用戰戰兢兢的雙腿爬上了一座山峰，仰頭一看，又一座更高的山峰堵住了前進的路，然后一咬牙，又頑強地一步一步地爬上那座更高的山峰，可是令人痛心的是，芯片做出來了，沒有用，鎖在抽屜中，得了獎又怎樣？它只是一張紙。

因此，當上級領導視察微電子所時，召開了座談會，在會上黃令儀說：“一個科技工作者最大的痛苦，就是他用心血灌溉的珍貴芯片做出來了，卻沒有用！”好心人對她說：“你只會干活，不會說話。”可那些話卻是黃令儀的肺腑之言。

2001年，在中科院計算所有一位叫胡偉武的教授，帶領團隊開始研發龍芯CPU，立志研制出真正的“中國芯”，但是當時研究人員非常匱乏。2002年，黃令儀第一次見到胡偉武，他說：“我要讓全體中國人都會設計CPU！”真是心有靈犀一點通，為中國人民服務，這也是她一生的追求！黃令儀被深深地感動了，他們共同的理想一下子融在一起了。當時的黃令儀已經66歲了，她毅然決定放棄退休，二度出山，主持中國龍芯項目的研究，自此她開啟了“中國芯”的研發征途。

當得知全實驗室的可用研究經費只有100萬元時，黃令儀“拒絕”兩個字幾乎就要脫口而出了。100萬元？軟件費、投片費、人工費、返工費算下來都不止100萬元，想做芯片，怎么可能？

經歷過“大規模集成電路”因缺少經費夭折之后，黃令儀對這種經費緊張的項目就非常慎重，她承受不起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芯片，錯過這次，還有更好的機會嗎？想通了這一層，黃令儀毫不猶豫地敲開負責人辦公室的門：“我來和你們一起加油干！”

黃令儀雖然有過研究芯片的經驗，可畢竟十幾年過去了，技術迭代，自己熟悉的那一套早就不適應2000年之后的工藝規范了。

不熟悉，就讓自己熟悉。她抓緊一切時間惡補相關知識，遇到難懂的問題就硬啃，雖然偶爾也會覺得“心有余而力不足”，但“龍芯課題組”的工作氛圍，總能讓黃令儀有一種回到年輕時的感覺，滿懷激情的一群人，不服輸敢于拼搏。

設計之初，黃令儀給自己和大家提了一個要求：同時設計兩款芯片，1B和1C，這兩個芯片互為備份，并且兩款都要投片（找到對接的公司）和流片（試著成批量生產）。只有投片、流片成功了，他們設計的芯片才能投入使用，他們的研究才有意義。

耄耋之年仍在研發一線，愿意付出所有甚至生命

在那段精神高度緊張的日子里，黃令儀經常做噩夢，夢里都是這里有錯，那里有錯，醒來上機一查又沒有錯。每天都心驚肉跳，但黃令儀從來沒有給過自己退路，她心里清楚，如果做不出來，中國要繼續低頭求人買芯片的日子就沒有盡頭。

長時間緊張的高壓伏案工作，黃令儀的脖子突然就不能動了，醫生囑咐她要臥床，不能再用電腦了。整整一個月，黃令儀都不安地躺在床上，1C回來時，也不敢去看，直到一個電話打到家：“成功了！”聽到這個好消息，黃令儀心花怒放，沉浸在喜悅中的她脖子也奇跡般的好了，緊接著1B也傳來了捷報，這是中國自主研發的第一片CPU芯片。

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“龍芯3號”，打破了美國嚴密防守多年的技術，讓中國高鐵復興號實現了百分之百國產，讓殲-20的雷達裝上了中國芯，讓北斗衛星也裝上中國芯。這款芯片的誕生，讓我國能省下每年幾萬億向國外購買芯片的錢。

2019年12月，黃令儀再次取得重大突破，她主持的龍芯3A4000/3B4000系列處理器，性能追上了美國AMD的挖掘機CPU水平。

因為卓越的貢獻，2020年1月6日，中國計算機學會給黃令儀頒發了CCF夏培肅獎項。獲獎理由寫著：“黃令儀在長達半個多世紀的時間里，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芯片的研發過程，為我國計算機核心器件的發展做出了突出貢獻。”

時至今日，耄耋之年的黃令儀，仍然精神矍鑠地站在研發一線，帶領著新一代科學工作者們保持初心、砥礪前行。每一張設計版圖，每一項數據，她都要一一過目，絕不允許有絲毫的閃失和偏差。為此，黃令儀說：“這是我久違了的激情燃燒的歲月，這是我無比熱愛的事業，我愿意付出所有甚至生命。”