國(guó)科大本科生設(shè)計(jì) RISC-V 處理器芯片成功流片畢業(yè)，官方詳解 “一生一芯”計(jì)劃

7月26日消息 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)官方介紹，7 月 25 日，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱 “國(guó)科大”）舉行新聞發(fā)布會(huì)，公布了首期 “一生一芯”計(jì)劃成果—;—;在國(guó)內(nèi)首次以流片為目標(biāo)，由五位 2016 級(jí)本科生主導(dǎo)完成一款 64 位 RISC-V 處理器 SoC 芯片設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)流片，芯片能成功運(yùn)行 Linux 操作系統(tǒng)以及學(xué)生自己編寫的國(guó)科大教學(xué)操作系統(tǒng) UCAS-Core。

國(guó)科大計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院院長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所所長(zhǎng)孫凝暉院士對(duì) “一生一芯”計(jì)劃做了總體介紹。他指出，處理器芯片被公認(rèn)為芯片產(chǎn)業(yè)皇冠上的明珠，設(shè)計(jì)復(fù)雜度高、難度大。我國(guó)處理器芯片設(shè)計(jì)人才嚴(yán)重緊缺，如何加快此類人才的培養(yǎng)規(guī)模與培養(yǎng)速度，是我國(guó)迫在眉睫的難題。

針對(duì)處理器設(shè)計(jì)人才危機(jī)，國(guó)科大于 2019 年 8 月啟動(dòng)了 “一生一芯”計(jì)劃，目標(biāo)是通過(guò)讓本科生設(shè)計(jì)處理器芯片并完成流片，培養(yǎng)具有扎實(shí)理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的處理器芯片設(shè)計(jì)人才。孫凝暉表示，國(guó)科大踐行 “硅上做教學(xué)”理念，旨在充分發(fā)揮獨(dú)特的 “科教融合”辦學(xué)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)打造 “一生一芯”計(jì)劃這樣具有貫通性和挑戰(zhàn)性的實(shí)踐課程，來(lái)貫通本科階段計(jì)算機(jī)系統(tǒng)課程的核心知識(shí)點(diǎn)，形成具有國(guó)科大特色的處理器芯片設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)方案。

孫凝暉宣布，經(jīng)過(guò) 9 個(gè)月的努力，由國(guó)科大 2016 級(jí)計(jì)算機(jī)學(xué)院本科生金越、王華強(qiáng)、王凱帆、張林雋和張紫飛等五位同學(xué)參與的首期 “一生一芯”計(jì)劃取得圓滿成功，五位本科生實(shí)現(xiàn)帶著自己設(shè)計(jì)的處理器芯片畢業(yè)這一目標(biāo)。孫凝暉表示，“一生一芯”計(jì)劃的愿景目標(biāo)是在國(guó)科大實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上向全國(guó)輻射，幫助更多高校形成從處理器芯片設(shè)計(jì)到流片并運(yùn)行操作系統(tǒng)的實(shí)踐課程，提高我國(guó)處理器芯片設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)規(guī)模（“多”），縮短人才從培養(yǎng)階段到投入科研與產(chǎn)業(yè)一線的周期（“快”），力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn) 3 年后在全國(guó)每年能培養(yǎng) 500 名學(xué)生，5 年后實(shí)現(xiàn)每年培養(yǎng) 1000 名學(xué)生，10 年達(dá)到每年培養(yǎng) 1 萬(wàn)名學(xué)生。

2019 年 8 月 27 日，“一生一芯”計(jì)劃召開動(dòng)員大會(huì)，制定基于教學(xué)處理器開發(fā)的技術(shù)路線。這需要學(xué)生進(jìn)行各種探索性的嘗試、克服大量技術(shù)挑戰(zhàn)，才能實(shí)現(xiàn)流片目標(biāo)。正是這種探索的過(guò)程，讓學(xué)生深入理解了處理器芯片的工作原理，并體會(huì)到探索性實(shí)踐的樂趣與成就感。

▲“果殼”芯片

2019 年 12 月 19 日，一款 64 位 RISC-V 處理器 SoC 芯片完成設(shè)計(jì)，并基于中芯國(guó)際 110nm 工藝完成投片；

2020 年 4 月 23 日，處理器芯片返回，經(jīng)過(guò)調(diào)試測(cè)試驗(yàn)證，芯片成功運(yùn)行 Linux 操作系統(tǒng)以及學(xué)生自己編寫的國(guó)科大教學(xué)操作系統(tǒng) UCAS-Core；

2020 年 6 月 2 日，王華強(qiáng)同學(xué)代表 “一生一芯”團(tuán)隊(duì)向畢業(yè)答辯委員會(huì)演示處理器芯片的功能，五位同學(xué)交出了一份超出預(yù)期的本科畢業(yè)設(shè)計(jì) “答卷”。這標(biāo)志著首期 “一生一芯”計(jì)劃取得圓滿成功。

▲“果殼”芯片

IT之家了解到，學(xué)生們將這款處理器芯片命名為 “果殼（NutShell）”，與 “國(guó)科”發(fā)音相同。他們希望通過(guò)自己設(shè)計(jì)的處理器芯片來(lái)寄托對(duì)國(guó)科大深厚的情感。包云崗教授透露：“果殼”的設(shè)計(jì)源代碼已經(jīng)向國(guó)際社區(qū)開源。