一直以來,我國高校在IC設計教學上存在不足,由于在基礎軟件和硬件上依賴英特爾、微軟等巨頭,而外商不可能向國內徹底開放技術,因而過去高校在培養IT人才中,實際上是在為英特爾、微軟做嫁衣。打個比方,國內高校有點像駕校,在培養汽車駕駛員,而不是培養設計開發汽車的工程師。

龍芯“百芯計劃”處理器芯片全流程示意圖
“百芯計劃”是龍芯中科推出的產學研融合項目,計劃在5-10年內,在全國范圍內選擇百所高校,以校企合作的模式,共建百個芯片聯合實驗室。龍芯將指令集和CPU核向高校開源,高校可以自由的基于龍芯指令集開發CPU,也可以以龍芯的cpu核開發SoC,通過真實設計CPU,以實踐促進國內高校教學質量,提升學生IC設計能力。
最近,北京航空航天大學計算機學院基于龍芯中科的LoongArch龍架構指令集,成功流片Lain、EULA兩款處理器。

Lain處理器

EULA處理器
二者都有完整的SoC結構、豐富的外設支持,不僅可運行該學院自主設計的MOS教學操作系統,還支持Linux 5.19,以及復雜的多媒體音視頻等應用軟件。其中,Lain處理器側重于驗證多發射、亂序、多核等現代CPU主流微架構技術,EULA處理器則側重于驗證芯片敏捷開發環境及其全流程設計支持。
Lain、EULA處理器的設計團隊完成了從CPU核心、SoC芯片的硬件前后端設計,直至操作系統、編譯器乃至應用程序的軟件開發任務,貫通了整個處理器芯片設計的技術棧,彰顯出極高的完成度,實現了國產自主可控處理器芯片設計能力的全棧式貫通。
其實,這并非新鮮事,這是龍芯百芯計劃的成果。龍芯將CPU指令集、CPU核向高校開源,基于龍芯高校計劃免費提供的IP,聯合第三方共同研發一款實用型自主芯片,并形成產業化應用,形成基于龍芯自主芯片IP的生態圈,促進產教融合、科教融匯,為國家培養具備從CPU、操作系統、編譯器到芯片實現等全流程能力的緊缺拔尖創新人才。



2023年,百芯計劃首款芯片“河海智慧水利1號芯”BX100E-HHU正式發布,由河海大學基于龍架構指令集設計研發。BX100E-HHU計劃應用于水利、交通及能源等重點行業的嵌入式、物聯網以及智能控制等領域的實際工作中。。
2024年,龍芯中科和江蘇信息職業技術學院合作開發的國內高職首顆32位MCU芯片“蘇信一號”流片成功,預計將用于車載中控電腦并提供影音播放功能。
“河海智慧水利1號芯”和“蘇信一號”的相繼誕生,標志著CPU設計技術已經從科研機構和芯片企業下沉到了211大學乃至職業學院。
之所以能夠將CPU設計下沉到職業學院,主要是因為這些CPU不是從零開始設計,而是用現成的IP核“組裝”出的產物。
組裝芯片的學名叫SoC(System on Chip),稱為系統級芯片或片上系統,就是把各種功能模塊整合在一顆芯片中,提高芯片的集成度,減少獨立芯片的數量。
雖然IP核是現成的,但是師生們仍然需要完成RTL coding、系統仿真、FPGA驗證、后端布局布線、流片、封測等一系列的集成電路設計、制造、測試任務,難度和工程量不是組裝電腦可以比擬的。
以往,整合SoC的技術被一些廠商宣傳得天花亂墜,國內很多芯片企業購買國外的IP核組裝成芯片,然后就宣稱“自主設計”。現在這些由大學生、職業學院學子組裝的CPU中,所有IP核都來自國內企業,自然是更加純粹的自主設計。
未來,隨著CPU設計技術門檻下沉,國內IC設計人才儲備會更加充裕,中國芯片崛起是大勢所趨。
