經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)記者 佘惠敏

中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所副所長(zhǎng)、研究員包云崗，研究的是目前“卡脖子”領(lǐng)域的代表——芯片。日前，北京市委宣傳部、北京市科協(xié)等部門(mén)首次聯(lián)合開(kāi)展北京最美科技工作者學(xué)習(xí)宣傳活動(dòng)，包云崗被遴選為2021年北京“最美科技工作者”。

“芯片是我國(guó)的燃眉之急。當(dāng)前，集成電路是中國(guó)第一大進(jìn)口產(chǎn)品，進(jìn)口產(chǎn)品金額遠(yuǎn)超過(guò)石油和鐵礦。”這位引領(lǐng)中國(guó)開(kāi)源芯片實(shí)踐的“80后”學(xué)者，心中有一個(gè)夢(mèng)想：我希望通過(guò)開(kāi)源芯片，降低芯片設(shè)計(jì)門(mén)檻，讓芯片產(chǎn)業(yè)繁榮起來(lái)，希望10年后中國(guó)將不再存在當(dāng)前的芯片“卡脖子”問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)夢(mèng)想，包云崗已經(jīng)努力了很多年。包云崗與芯片的緣分可以追溯到1994年，當(dāng)時(shí)他還在讀初中，就擁有了自己的計(jì)算機(jī)。他的父母雖是農(nóng)民，卻一直對(duì)科技很感興趣，全力支持他學(xué)習(xí)，為買(mǎi)這臺(tái)電腦花了1萬(wàn)多元。“那時(shí)，我所居住的蘇南小鎮(zhèn)上，計(jì)算機(jī)還是個(gè)稀罕物，它為我打開(kāi)了一個(gè)全新的世界。”包云崗回憶說(shuō)。

包云崗從此鎖定了自己的大方向：計(jì)算機(jī)。1999年，他考上南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系，2003年從南大本科畢業(yè)后，又進(jìn)入中科院計(jì)算所攻讀博士。

包云崗是個(gè)理性犀利的人。分析中國(guó)在芯片領(lǐng)域的差距時(shí)，他直面不足，一針見(jiàn)血。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)是芯片技術(shù)的基石，然而，包云崗團(tuán)隊(duì)分析了2008年至2017年這10年中計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)國(guó)際頂級(jí)會(huì)議ISCA上發(fā)布的論文，發(fā)現(xiàn)論文的第一作者中85%在美國(guó)，僅有4%在中國(guó)。“粗略估算，中國(guó)的處理器芯片設(shè)計(jì)人才不足美國(guó)的二十分之一，差距巨大。”包云崗說(shuō)，加快處理器芯片人才培養(yǎng)規(guī)模與速度，是中國(guó)迫在眉睫的任務(wù)。

包云崗也是個(gè)溫和包容的人。“芯片領(lǐng)域的開(kāi)源將帶來(lái)很大變革。過(guò)去，全球的開(kāi)源活動(dòng)集中于軟件開(kāi)發(fā)，芯片領(lǐng)域的開(kāi)源活動(dòng)才剛剛開(kāi)始。”包云崗認(rèn)為，向軟件業(yè)學(xué)習(xí)，用開(kāi)源生態(tài)把芯片領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)難度降下來(lái)，應(yīng)該是大勢(shì)所趨。“處理器芯片設(shè)計(jì)人才要求高，降低芯片設(shè)計(jì)門(mén)檻是人才危機(jī)的一種破解之道。我們就是要降低芯片設(shè)計(jì)的門(mén)檻，讓學(xué)生不再害怕做芯片。希望不久的將來(lái)，做芯片像寫(xiě)APP那么簡(jiǎn)單，那我們就成功了。”

包云崗還是個(gè)放眼長(zhǎng)遠(yuǎn)的人。他曾為中國(guó)的開(kāi)源芯片生態(tài)構(gòu)建制定了三步走規(guī)劃：第一步是建立開(kāi)源SoC(系統(tǒng)級(jí)芯片)，即用3年至5年為社區(qū)提供經(jīng)過(guò)流片驗(yàn)證的高質(zhì)量RISC-V開(kāi)源核、開(kāi)源SoC設(shè)計(jì)等;第二步是用開(kāi)源工具鏈構(gòu)建開(kāi)源SoC，即用5年至7年逐步構(gòu)建一套開(kāi)源SoC芯片設(shè)計(jì)流程，將商業(yè)版工具、IP逐漸替換為開(kāi)源版，實(shí)現(xiàn)本科生用全開(kāi)源工具開(kāi)發(fā)開(kāi)源芯片，帶著自己芯片畢業(yè);第三步是用開(kāi)源工具鏈自動(dòng)化構(gòu)建開(kāi)源硬件，即用10年至15年開(kāi)發(fā)更智能、更自動(dòng)化的開(kāi)源工具，形成開(kāi)源芯片生態(tài)，降低芯片開(kāi)發(fā)門(mén)檻。

這個(gè)三步走規(guī)劃，目前進(jìn)行到哪一步了?目標(biāo)是哪一年完成?“這是我們?cè)?018年制定的規(guī)劃，現(xiàn)在3年過(guò)去了，第一步基本做到了，第二步做到了一半。我期待到2030年完成全部目標(biāo)。”包云崗說(shuō)。

近年來(lái)，包云崗引領(lǐng)中國(guó)芯片敏捷開(kāi)發(fā)實(shí)踐，成立聯(lián)盟推動(dòng)中國(guó)開(kāi)源芯片生態(tài)建設(shè)，為解決“卡脖子”芯片技術(shù)難題提供新思路，突破開(kāi)源芯片敏捷設(shè)計(jì)方法的若干關(guān)鍵技術(shù)，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成為開(kāi)源處理器芯片方向全球主要科研團(tuán)隊(duì)之一。

包云崗已作為國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界唯一代表入選開(kāi)放指令集RISC-V國(guó)際基金會(huì)理事會(huì);他發(fā)起成立中國(guó)開(kāi)放指令生態(tài)(RISC-V)聯(lián)盟并擔(dān)任秘書(shū)長(zhǎng)，目前已有100余家成員，包括華為、展銳、百度、騰訊、長(zhǎng)虹等企業(yè)以及中科院微電子所、清華、北大等科研機(jī)構(gòu)，引領(lǐng)中國(guó)開(kāi)源芯片生態(tài)發(fā)展。

包云崗?fù)苿?dòng)中國(guó)科學(xué)院大學(xué)啟動(dòng)一生一芯計(jì)劃——讓本科生設(shè)計(jì)處理器并完成流片。目前，已有5位國(guó)科大本科生各完成一款64位RISC-V處理器芯片的設(shè)計(jì)并完成流片，實(shí)現(xiàn)了讓本科生帶著自己設(shè)計(jì)的處理器芯片畢業(yè)的預(yù)定目標(biāo)。

好消息不斷傳來(lái)。2021年6月，首屆RISC-V中國(guó)峰會(huì)于上�？萍即髮W(xué)舉辦。會(huì)上，包云崗團(tuán)隊(duì)公開(kāi)推出了“香山”開(kāi)源高性能處理器芯片。這標(biāo)志著，在中科院計(jì)算所、鵬城實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)支持下，由中國(guó)開(kāi)放指令生態(tài)聯(lián)盟開(kāi)發(fā)的國(guó)產(chǎn)RISC-V處理器內(nèi)核正式誕生。7月15日，第一代采用“香山”內(nèi)核主線的架構(gòu)芯片“雁棲湖”流片，頻率為1.3GHZ，工藝制程為28納米。預(yù)計(jì)到今年年底，第二代采用“香山”內(nèi)核主線的架構(gòu)芯片“南湖”也將完成流片，目標(biāo)頻率2GHZ，工藝制程14納米。

“在香山芯片的研發(fā)中，我們采取了科研重工業(yè)模式，二三十位研究者一年多沒(méi)發(fā)論文，專心做芯片。但做出來(lái)后，我們用中文發(fā)布的香山芯片，國(guó)外討論區(qū)有人主動(dòng)把香山芯片的資料翻譯成英文上傳，甚至還有人討論以后是不是要學(xué)中文。在全球最大開(kāi)源社區(qū)GitHub上，香山開(kāi)源項(xiàng)目發(fā)布一個(gè)多月就有2000多個(gè)星標(biāo)(Star)，影響力是世界性的。”包云崗認(rèn)為，科研重工業(yè)模式更值得追求。“香山芯片是一個(gè)研究芯片，未來(lái)的商業(yè)化還需要企業(yè)參與，我們將面向全球開(kāi)放，構(gòu)建芯片科技領(lǐng)域的人類命運(yùn)共同體。”