黃令儀：青絲變白發(fā)，只為中國芯

阿楓

本文主人公黃令儀

經(jīng)歷挫折暗下決心，設(shè)計出高水平的中國芯片

黃令儀，中科院院士，1936年出生于廣西南寧。她在抗戰(zhàn)中長大，隨新中國一起成長，1958年華中工業(yè)大學(xué)畢業(yè)后，進入清華大學(xué)半導(dǎo)體專業(yè)深造，因為表現(xiàn)出色，于1962年加入中科院。自此，黃令儀與微電子結(jié)下了不解之緣。

1977年，中科院計算所引入了一個“電路預(yù)研”項目，黃令儀被點名負(fù)責(zé)集成電路、器件工藝和芯片研制這幾方面的工作。集成電路是芯片的基礎(chǔ)，芯片運行的快慢、功耗大小，全靠集成電路設(shè)計。為了讓自己設(shè)計的芯片能投產(chǎn)，黃令儀在對比不同電路的特性方面下了大功夫：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！市面上主流的集成電路都不行，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(guān)鍵環(huán)節(jié)一個一個拆解開，逐個突破。

當(dāng)時，她和研究小組成員整天泡在辦公室，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，才研究出一種新型的“I2L結(jié)構(gòu)”，用這種結(jié)構(gòu)做出的一款256ROM內(nèi)存芯片，獲得了1980年院科技成果獎二等獎。

1984年正當(dāng)晶體管研發(fā)已有很大進展的時候，科技處領(lǐng)導(dǎo)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(shè)計的人只知道用芯片，芯片怎么制作完全不懂，怎么能設(shè)計出一臺好的計算機呢？”但是當(dāng)時的領(lǐng)導(dǎo)全然聽不進黃令儀的建議，只是淡淡地告訴她：“所里經(jīng)費太緊張了，拿不出錢來支持大規(guī)模集成電路的研究?！?/p>

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(shù)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(chuàng)建的研究室和正在進行的研究就這樣被一句話結(jié)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年年底，已經(jīng)50歲的黃令儀開始了CAD的研究。

1989年11月黃令儀在加州拉斯維加斯參加了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前駐足觀看了很久，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，黃令儀立馬迎上去詢問：“你們是來參展的吧？” “不，我們是來參觀的?！秉S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相當(dāng)?shù)陌?！怎么十幾年下來，反而無立足之地了？為什么現(xiàn)在的差距如此之大？黃令儀覺得這是莫大的恥辱，因此暗下決心：一定要設(shè)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，黃令儀就潛心鉆研各種集成電路的設(shè)計方法，從建立版圖庫、時序庫開始，到寄生參數(shù)對性能的影響、時鐘樹的生成、全局規(guī)劃、時序驅(qū)動布線等等，全定制、標(biāo)準(zhǔn)單元、宏單元等設(shè)計方法她都研究過。同時，由她帶領(lǐng)團隊研發(fā)的華為的程序控制芯片和計算所的模糊控制芯片還獲得了發(fā)明專利。

2000年她參加了一個在德國紐倫堡召開的國際發(fā)明專利博覽會。黃令儀所送的專利被評為銀獎，她知道后感到十分高興。但是興奮之余，她仔細一想：真正用得上的芯片在哪里？芯片做出來了，沒有被應(yīng)用，鎖在抽屜中，得了獎，又怎樣？它只不過是一張紙而已。

因此，當(dāng)上級領(lǐng)導(dǎo)視察微電子所并召開座談會時，黃令儀在會上說：“一個科技工作者最大的痛苦，就是他用心血研究出的珍貴芯片做出來了，卻沒有用！”

2001年，中科院計算所的胡偉武教授，帶領(lǐng)團隊開始研發(fā)龍芯CPU，立志研制出真正的中國芯，但是當(dāng)時研究人員非常匱乏。2002年，黃令儀第一次見到胡偉武教授，他說：“我要讓全中國人都會設(shè)計CPU！”黃令儀被深深地感動了，為中國人民服務(wù)，這也是她一生的追求！他們共同的理想一下子融在了一起。當(dāng)時的黃令儀已經(jīng)66歲了，她毅然決定放棄退休，主持中國龍芯項目的研究，自此她開啟了研發(fā)中國芯的征途。

當(dāng)?shù)弥珜嶒炇业目捎醚芯拷?jīng)費只有100萬元時，黃令儀很苦惱。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(jīng)歷過“大規(guī)模集成電路”因缺少經(jīng)費夭折之后，黃令儀對這種經(jīng)費緊張的項目就非常慎重，她再也無法承受半途而廢的打擊了?？墒侨绻€想在有生之年做出一塊讓自己驕傲的芯片，錯過了這次，還會有更好的機會嗎？于是，黃令儀毫不猶豫地敲開負(fù)責(zé)人辦公室的門：“我來和你們一起加油干！”

雖然黃令儀有研究芯片的經(jīng)驗，可畢竟十幾年過去了，技術(shù)迭代，自己熟悉的那一套早就不適應(yīng)2000年之后的工藝規(guī)范了。

不熟悉，就讓自己熟悉！她抓緊一切時間惡補相關(guān)知識，讀不懂的地方就硬啃，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(shè)計之初，黃令儀給自己和大家提了一個要求：同時設(shè)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(chǎn)）。只有投片、流片成功了，他們設(shè)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(fā)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，黃令儀老做噩夢，夢里都是這里有錯，那里有錯，醒來上機一查又沒有錯。每天都心驚肉跳地度日，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，中國繼續(xù)低頭求人買芯片的日子就沒有盡頭。

因長時間緊張地伏案工作，黃令儀的脖子突然不能動了，醫(yī)生囑咐她要臥床，不能再用電腦。整整一個月，黃令儀都不安地躺在床上，1C回來時，她也不敢去看，直到一個電話打到她家：“成功了！”黃令儀才心花怒放，沉浸在喜悅中的她，脖子竟奇跡般地好了，緊接著1B也傳來了捷報，這是中國自主研發(fā)的第一塊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(fā)出中國龍芯最新一代處理器“龍芯3號”，打破了美國嚴(yán)密防護多年的技術(shù)封鎖，讓中國高鐵復(fù)興號實現(xiàn)了百分之百國產(chǎn)，讓“殲20”的雷達裝上了中國芯，讓北斗衛(wèi)星也裝上了中國芯。這款芯片的誕生，讓我國節(jié)省了幾萬億元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3A/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(xué)會給黃令儀頒發(fā)了CCF夏培肅獎項。獲獎理由是：黃令儀在長達半個多世紀(jì)的時間里，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)過程，為我國計算機核心器件的發(fā)展做出了突出貢獻。

時至今日，84歲的黃令儀，仍然精神矍鑠地奮斗在研發(fā)一線，帶領(lǐng)著新一代科學(xué)工作者們保持初心、砥礪前行。每一張設(shè)計版圖，每一項數(shù)據(jù)，她都要一一過目，絕不允許有絲毫閃失和偏差。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(yè)，我愿意付出所有，甚至生命?！?/p>

責(zé)編/高爽

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