◎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,沒有一樣離得開芯片。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。可以說(shuō),她見證了中國(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)開辦了半導(dǎo)體專業(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)問題,實(shí)際上這是當(dāng)時(shí)“貿(mào)工技”與“技工貿(mào)”兩條路線之爭(zhēng)。
那一天,黃令儀走出院門,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。
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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:“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??!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?!痹谒闹鞒窒?,龍芯一開始就要求做兩個(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)芯片相繼問世。龍芯讓中國(guó)高鐵“復(fù)興號(hào)”實(shí)現(xiàn)百分之百國(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?,F(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,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。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。
她的座右銘是自己說(shuō)過(guò)的一句話:“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!”