培养“硬核科技”人才 ，国科大5位本科生带着自研处理器芯片毕业

2019年，中国科学院大学的本科生录取通知书引起网友热议，原因是通知书内夹着一颗龙芯处理器的实物。国科大寄语道：“它看上去很小，却可以驱动庞大的世界；它朴实无华，正是中国科学院砥砺创新自主研发的写照。希望同学们透过芯片，读懂更多，看得更远！”

2020年7月25日，中国科学院大学（以下简称国科大）公布了首期“一生一芯”计划成果——在国内首次以流片为目标，由五位2016级本科生主导完成一款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。

中科院计算所所长孙凝晖院士对“一生一芯”计划做了总体介绍。他指出，处理器芯片被公认为芯片产业皇冠上的明珠，设计复杂度高、难度大。我国处理器芯片设计人才严重紧缺，如何加快此类人才的培养规模与培养速度，是我国迫在眉睫的难题。

针对处理器设计人才危机，计算所结合国科大计算机专业课程体系和教学资源，成立了“一生一芯”科教团队，以科研方式做教学。“一生一芯”计划于2019年8月正式启动，目标是通过让本科生设计处理器芯片并完成流片，培养具有扎实理论与实践经验的处理器芯片设计人才。

孙凝晖院士说，计算所与国科大合作践行“硅上做教学”理念，旨在充分发挥独特的“科教融合”办学优势，通过打造“一生一芯”计划这样具有贯通性和挑战性的实践课程，来贯通本科阶段计算机系统课程的核心知识点，形成具有国科大特色的处理器芯片设计人才培养方案。

孙凝晖院士宣布，经过9个月的努力，由国科大2016级计算机学院本科生金越、王华强、王凯帆、张林隽和张紫飞等五位同学参与的首期“一生一芯”计划取得圆满成功，五位本科生实现带着自己设计的处理器芯片毕业这一目标。

孙凝晖院士表示，“一生一芯”计划的愿景目标是在国科大实践经验的基础上向全国辐射，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，提高我国处理器芯片设计人才培养规模（“多”），缩短人才从培养阶段到投入科研与产业一线的周期（“快”），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。

包云岗研究员展示学生成果

2019年8月27日，“一生一芯”计划召开动员大会，制定基于教学处理器开发的技术路线。这需要学生进行各种探索性的尝试、克服大量技术挑战，才能实现流片目标。正是这种探索的过程，让学生深入理解了处理器芯片的工作原理，并体会到探索性实践的乐趣与成就感。

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。2020年6月2日，王华强同学代表“一生一芯”团队向毕业答辩委员会演示处理器芯片的功能，五位同学交出了一份超出预期的本科毕业设计“答卷”。这标志着首期“一生一芯”计划取得圆满成功。

“果壳（NutShell）”芯片

学生们将这款处理器芯片命名为“果壳（NutShell）”，与“国科”发音相同。他们希望通过自己设计的处理器芯片来寄托对国科大深厚的情感。包云岗研究员向媒体透露说：“‘果壳’的设计源代码已经向国际社区开源。前段时间，‘果壳’的设计投稿到RISC-V全球论坛，最近刚收到被接收的通知。

王华强同学将代表团队于9月3日向全球业界介绍‘果壳’的设计，这也是‘果壳’首次在国际舞台上亮相。RISC-V全球论坛的报告均来自世界各地的业界资深专家，包括图灵奖得主大卫·帕特森(David Patterson)教授。国科大本科生能登上RISC-V全球论坛介绍他们设计的处理器核，这在国际上也是非常难得了。”

由于疫情等原因，五位本科生未能出席发布会。包云岗研究员在总结五位同学的心得感悟时说，“经过‘一生一芯’计划的锤炼，学生们成长了很多。他们不仅在项目中掌握了处理器芯片设计所需的专业知识，也锻炼出了优秀人才所具备的出色心理素质”。这五位同学都将于今年秋季进入计算所攻读研究生，并开展更具挑战的科研项目。包云岗研究员表示，计算所“一生一芯”科教团队将继续以科教融合为己任，为我国计算机及信息技术领域培养更多的“硬核科技”拔尖人才。

发布会上，国科大副校长董纪昌教授表示，去年，国科大在本科新生录取通知书中嵌入了“龙芯三号”芯片，“硬核录取通知书”至今让人记忆犹新；今年，国科大本科生已经拿到了“超硬核毕业证书”。国科大将充分发挥科教融合优势，培养更多国家紧缺的高技术人才，也欢迎更多优秀本科生加入第二期“一生一芯”计划。

来源：中国科学院大学