集成電路（又稱“芯片”）是一生一芯當今信息時代的重要組成部分，同時也是培養我國第一大進口產品。海關總署統計數據顯示，高端2023年集成電路的芯片進口金額為3494億美元，遠超石油和鐵礦。設計同時，一生一芯百姓彩票國產芯(xin)片在全球(qiu)很多領域的培養市場占有率不足5%，很多關鍵(jian)核心(xin)技術被國外“卡(ka)脖子(zi)”，高(gao)端國家安全受到威脅。芯(xin)片

　　造成上述問(wen)題的設(she)計(ji)重要原因之一，是一生一芯(xin)缺(que)少芯(xin)片(pian)(pian)設(she)計(ji)人才(cai)(cai)，尤(you)其(qi)是培養(yang)(yang)高端(duan)芯(xin)片(pian)(pian)設(she)計(ji)人才(cai)(cai)。這(zhe)固然與(yu)過(guo)去多年中國芯(xin)片(pian)(pian)的高端(duan)產(chan)業環境有(you)(you)關(guan)，但(dan)也與(yu)國內(nei)高校的芯(xin)片(pian)(pian)芯(xin)片(pian)(pian)人才(cai)(cai)培養(yang)(yang)方式密(mi)切(qie)相關(guan)。由(you)于高端(duan)處理器芯(xin)片(pian)(pian)設(she)計(ji)和生產(chan)成本不斷增加，設(she)計(ji)相關(guan)技(ji)術(shu)難度(du)不斷加大，目前只有(you)(you)極少數條件較好的大學和科研機(ji)構(gou)能(neng)(neng)夠從事(shi)這(zhe)方面的研究。這(zhe)導致相關(guan)人才(cai)(cai)數量非常(chang)有(you)(you)限，遠不能(neng)(neng)滿(man)足(zu)國家對該(gai)領(ling)域高端(duan)人才(cai)(cai)的迫切(qie)需求。

　　為此，百姓彩票最新網址中(zhong)國科學(xue)(xue)院大學(xue)(xue)計算機科學(xue)(xue)與(yu)技術學(xue)(xue)院超前(qian)布局，培(pei)養處理(li)器芯片(pian)這一(yi)關鍵領(ling)域(yu)緊缺人才，聯合中(zhong)國科學(xue)(xue)院計算技術研(yan)(yan)究(jiu)所科研(yan)(yan)工程(cheng)支撐團隊(dui)，于2019年8月啟動了“一(yi)生一(yi)芯”計劃。

　　培養實踐型開放式大規模人才

　　為應對芯(xin)片人才培(pei)養(yang)(yang)中芯(xin)片設計(ji)門檻(jian)高、課程間(jian)關聯弱、實踐(jian)不(bu)足、學習坡度(du)陡(dou)峭等挑戰(zhan)，緩解我國芯(xin)片被“卡脖子”等形勢，“一(yi)(yi)生一(yi)(yi)芯(xin)”計(ji)劃(hua)實施了一(yi)(yi)種基(ji)于開源新賽道(dao)、貫通課程的實踐(jian)型開放式(shi)大規模人才培(pei)養(yang)(yang)模式(shi)。

　　選擇新的(de)開源(yuan)賽道。通過開源(yuan)方式降低芯(xin)片(pian)人才(cai)培養門檻(jian)，具(ju)體(ti)包括基于開源(yuan)指令集設計處理器、集成有關開源(yuan)項目以(yi)及使用有關開源(yuan)工具(ju)，同時(shi)鼓勵(li)學(xue)生(sheng)反哺開源(yuan)社(she)區，形成良(liang)性循環。

　　設計貫通計算機科學專業與電子信息工程專業課程的培養方案。一方面，百姓彩票打通(tong)(tong)軟件和(he)硬(ying)件，讓學(xue)生(sheng)深(shen)入理解計算機(ji)系(xi)(xi)統(tong)如何通(tong)(tong)過處理器、指令集、運行時環境、操作(zuo)系(xi)(xi)統(tong)和(he)庫函(han)數，支撐(cheng)應用程序(xu)的運行。另一(yi)方面，培養處理器芯片全鏈條(tiao)設計能力，讓學(xue)生(sheng)理解從(cong)體系(xi)(xi)結構設計、開(kai)發(fa)，到(dao)集成驗證(zheng)、綜合、物理設計，最(zui)終生(sheng)成可流片版(ban)圖(tu)的全過程。

　　發(fa)揮(hui)科教融(rong)合優(you)勢。理論(lun)和(he)實(shi)(shi)踐結(jie)合，將處(chu)理器芯(xin)片領(ling)域(yu)的前沿研究成果(guo)沉淀為(wei)教學(xue)內容，包括敏(min)捷開發(fa)語言、敏(min)捷測(ce)試(shi)方法和(he)形(xing)式化驗證等，讓學(xue)生在設計處(chu)理器芯(xin)片的實(shi)(shi)踐過程中學(xue)會快(kuai)速定位(wei)問(wen)題(ti)，并通過分(fen)析實(shi)(shi)測(ce)數據剖析處(chu)理器性能瓶頸(jing)，為(wei)迭代(dai)優(you)化打下基礎。

　　設(she)置分階(jie)(jie)段培養模式。將學(xue)(xue)(xue)習流程分為預(yu)學(xue)(xue)(xue)習、基(ji)礎(chu)、進階(jie)(jie)和專家共4個階(jie)(jie)段。其(qi)中，預(yu)學(xue)(xue)(xue)習階(jie)(jie)段的引入，幫助基(ji)礎(chu)欠(qian)缺(que)學(xue)(xue)(xue)生查漏(lou)補缺(que)，使(shi)他(ta)們能夠(gou)更(geng)順利地過渡到后續階(jie)(jie)段，從而降低學(xue)(xue)(xue)習坡度。此(ci)外，每個階(jie)(jie)段以小游戲(xi)作為處理(li)器(qi)芯(xin)片(pian)設(she)計的測試目標，充分激發學(xue)(xue)(xue)生的學(xue)(xue)(xue)習興趣。

　　“一生一芯(xin)”計(ji)劃不限學校、年級、專業、基礎，只要學生對(dui)處(chu)理器芯(xin)片(pian)(pian)設計(ji)感興趣(qu)，都能免費報名參加(jia)，并資助完成學習計(ji)劃的在(zai)校生免費流片(pian)(pian)。該計(ji)劃通過開放式(shi)教育(yu)，打破教育(yu)資源壁壘，加(jia)速培養我(wo)國處(chu)理器芯(xin)片(pian)(pian)緊缺人才(cai)。

　　打造芯片領域人才生態圈

　　截至目前，“一(yi)(yi)生一(yi)(yi)芯”計劃已實(shi)施6期，在多個方面取得了一(yi)(yi)定成效(xiao)。

　　在培養(yang)質量方(fang)面，該計(ji)劃對(dui)學(xue)生(sheng)(sheng)的(de)(de)科研、實習(xi)(xi)(xi)和(he)后續課程(cheng)學(xue)習(xi)(xi)(xi)等方(fang)面都(dou)有很大(da)(da)幫助。例如，華南理(li)工大(da)(da)學(xue)的(de)(de)曾同(tong)學(xue)提(ti)到，“一生(sheng)(sheng)一芯”貫通(tong)式培養(yang)方(fang)案指導他(ta)(ta)建(jian)立了(le)對(dui)處理(li)器(qi)和(he)計(ji)算機系統的(de)(de)整體認識，幫助他(ta)(ta)快速理(li)解芯片(pian)科研項(xiang)目組成關系，同(tong)時能借(jie)鑒“一生(sheng)(sheng)一芯”實踐經驗快速解決問題。天津理(li)工大(da)(da)學(xue)的(de)(de)祝同(tong)學(xue)、孫同(tong)學(xue)和(he)曲同(tong)學(xue)在完成學(xue)習(xi)(xi)(xi)后進入(ru)某(mou)國產處理(li)器(qi)芯片(pian)企業實習(xi)(xi)(xi)，工程(cheng)師表示他(ta)(ta)們學(xue)到的(de)(de)知識技能與企業項(xiang)目的(de)(de)需求高度契合。

　　近年來，還有(you)很(hen)多(duo)高(gao)(gao)(gao)中生(sheng)參加(jia)“一(yi)(yi)生(sheng)一(yi)(yi)芯(xin)”計劃，并取得優秀的(de)學習(xi)成(cheng)果。2023年，北京一(yi)(yi)零一(yi)(yi)中學共組織約40名(ming)學生(sheng)參加(jia)學習(xi)，有(you)3名(ming)學生(sheng)成(cheng)為“一(yi)(yi)生(sheng)一(yi)(yi)芯(xin)”計劃僅有(you)的(de)3名(ming)高(gao)(gao)(gao)中生(sheng)正式學員。其中，煙同學的(de)學習(xi)進度(du)已接(jie)近流片(pian)指標，能力(li)和素質達到“雙一(yi)(yi)流”建(jian)設高(gao)(gao)(gao)校大四學生(sheng)的(de)水(shui)平。

　　中國科(ke)(ke)學院計(ji)算所牽頭的(de)開(kai)源高性能處理器“香山”項目，是該領(ling)域在開(kai)源賽道上的(de)前沿項目。“一(yi)生(sheng)一(yi)芯”計(ji)劃(hua)向“香山”團(tuan)隊累計(ji)輸送18名(ming)人才，他(ta)們來(lai)自全(quan)國各地，完成(cheng)學習后進入(ru)開(kai)源芯片項目，為攻關“卡脖子”領(ling)域作出(chu)重(zhong)要(yao)貢獻。來(lai)自第一(yi)期計(ji)劃(hua)的(de)5名(ming)學生(sheng)，在本科(ke)(ke)畢(bi)業(ye)后加入(ru)“香山”團(tuan)隊，已(yi)成(cheng)為核心(xin)技術骨干(gan)和科(ke)(ke)研生(sheng)力軍。

　　在人(ren)才培養出口方(fang)(fang)面，“一生一芯(xin)”計劃實(shi)現向“卡脖子”領域企業(ye)的(de)人(ren)才輸送。完成學習(xi)(xi)并流片(pian)的(de)應屆畢業(ye)生，一部(bu)分前往國內(nei)外知名高校或科研機構學習(xi)(xi)深造，開展芯(xin)片(pian)相關方(fang)(fang)向的(de)研究工作，還有一部(bu)分進(jin)入領軍企業(ye)從事芯(xin)片(pian)方(fang)(fang)向的(de)研發工作。

　　在組織流(liu)程(cheng)方面，“一生(sheng)(sheng)(sheng)一芯”計(ji)劃建立了(le)大規模(mo)人才培養流(liu)程(cheng)。計(ji)劃提出(chu)“讓(rang)學(xue)生(sheng)(sheng)(sheng)指(zhi)導(dao)學(xue)生(sheng)(sheng)(sheng)”的(de)(de)指(zhi)導(dao)方案，篩選一部分(fen)能力較(jiao)好且(qie)學(xue)習熱情較(jiao)高(gao)的(de)(de)學(xue)生(sheng)(sheng)(sheng)擔(dan)任(ren)助(zhu)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)指(zhi)導(dao)其他學(xue)生(sheng)(sheng)(sheng)，成功解決了(le)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)師(shi)和(he)(he)工(gong)程(cheng)師(shi)的(de)(de)數量無法隨(sui)培養規模(mo)線(xian)性(xing)增長(chang)的(de)(de)難題。隨(sui)著助(zhu)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)指(zhi)導(dao)質量的(de)(de)提升(sheng)，一名(ming)助(zhu)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)可(ke)指(zhi)導(dao)更多(duo)學(xue)生(sheng)(sheng)(sheng)學(xue)習。同時，通過分(fen)組學(xue)習機制(zhi)充分(fen)調動線(xian)上助(zhu)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)積極性(xing)，配合組會和(he)(he)答(da)辯(bian)會等多(duo)種線(xian)上機制(zhi)，加(jia)強(qiang)與(yu)學(xue)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)交流(liu)和(he)(he)溝通。此外，該計(ji)劃還探索出(chu)寒(han)暑期(qi)短(duan)期(qi)訓練營和(he)(he)長(chang)期(qi)訓練營兩(liang)種組織模(mo)式，以(yi)選拔人才和(he)(he)培養種子助(zhu)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)人選。

　　在社區建設(she)方面，該計(ji)劃目前(qian)已建立7個相關(guan)興趣小組(zu)。小組(zu)主(zhu)題(ti)分(fen)別(bie)為(wei)“高性能體系結構模擬器”“開(kai)(kai)源IP組(zu)件庫”“開(kai)(kai)源處理器核”“開(kai)(kai)源芯片數據集(ji)”“開(kai)(kai)源RTL仿真器”“國(guo)際(ji)交(jiao)流和翻譯”和“學員成長追蹤”。其中，“國(guo)際(ji)交(jiao)流和翻譯”小組(zu)參與(yu)(yu)了(le)(le)有(you)(you)關(guan)國(guo)際(ji)認證課程(cheng)學習資料(liao)的漢(han)化工(gong)作，學習資料(liao)已上線使用(yong)。同時，部分(fen)學生還(huan)參與(yu)(yu)了(le)(le)有(you)(you)關(guan)國(guo)際(ji)基金會虛擬內存(cun)工(gong)作組(zu)的研發和交(jiao)流工(gong)作，推(tui)動有(you)(you)關(guan)標準規范的改進與(yu)(yu)完善。

　　在支撐(cheng)技術方(fang)面(mian)，支撐(cheng)團隊(dui)已完(wan)成可基本(ben)支持28納米(mi)流片的(de)開源、有關(guan)工具和流程(cheng)。開源子項目(mu)完(wan)成了數個慢速接口的(de)開發；有關(guan)工具已完(wan)成邏輯綜合、物理(li)設計、時(shi)序分析(xi)和功耗分析(xi)等(deng)工具的(de)串(chuan)鏈工作(zuo)，并完(wan)成數顆測(ce)試芯片的(de)流片，為有關(guan)開源工具進入“一生一芯”教學流程(cheng)打(da)下堅實(shi)的(de)工程(cheng)基礎。

　　完善培養策略應對行業挑戰

　　在(zai)(zai)連續實(shi)施6期“一(yi)生(sheng)(sheng)(sheng)一(yi)芯”計劃(hua)后，教(jiao)學(xue)(xue)團隊也發現了若干待(dai)改進(jin)之處。一(yi)方面(mian)，隨(sui)著(zhu)“香(xiang)山”等前(qian)(qian)沿(yan)開(kai)源項(xiang)(xiang)目(mu)的(de)(de)發展，相關門檻也在(zai)(zai)逐漸(jian)(jian)提高，要求“一(yi)生(sheng)(sheng)(sheng)一(yi)芯”項(xiang)(xiang)目(mu)組設(she)計出(chu)過渡性質的(de)(de)教(jiao)學(xue)(xue)方案，幫助學(xue)(xue)生(sheng)(sheng)(sheng)在(zai)(zai)完成學(xue)(xue)習后順利過渡到真實(shi)的(de)(de)復雜項(xiang)(xiang)目(mu)中(zhong)，包括高級體(ti)系(xi)結構知(zhi)識、前(qian)(qian)沿(yan)科學(xue)(xue)論文的(de)(de)閱讀、來(lai)自工業界資深(shen)工程師的(de)(de)經驗指(zhi)導(dao)等，以及(ji)這(zhe)些知(zhi)識技能在(zai)(zai)項(xiang)(xiang)目(mu)實(shi)戰中(zhong)的(de)(de)應用。另一(yi)方面(mian)，根據相關高校反(fan)饋，盡管(guan)高校希望更(geng)多學(xue)(xue)生(sheng)(sheng)(sheng)能適應并完成“一(yi)生(sheng)(sheng)(sheng)一(yi)芯”計劃(hua)的(de)(de)學(xue)(xue)習，但還需要在(zai)(zai)前(qian)(qian)期提供更(geng)為(wei)循(xun)序漸(jian)(jian)進(jin)的(de)(de)教(jiao)學(xue)(xue)指(zhi)導(dao)，幫助學(xue)(xue)生(sheng)(sheng)(sheng)順利從(cong)以教(jiao)師講授為(wei)中(zhong)心的(de)(de)課(ke)堂教(jiao)學(xue)(xue)，逐漸(jian)(jian)過渡到以學(xue)(xue)生(sheng)(sheng)(sheng)動(dong)手實(shi)踐為(wei)中(zhong)心的(de)(de)項(xiang)(xiang)目(mu)實(shi)戰。這(zhe)要求“一(yi)生(sheng)(sheng)(sheng)一(yi)芯”項(xiang)(xiang)目(mu)組對基礎階段的(de)(de)學(xue)(xue)習內容進(jin)行(xing)調整和重組，從(cong)而更(geng)好地與當前(qian)(qian)高校教(jiao)學(xue)(xue)中(zhong)的(de)(de)課(ke)程對接。

　　當前，“一(yi)生(sheng)一(yi)芯(xin)”計劃已實現立足(zu)北京、輻射(she)全國，探索出一(yi)套新(xin)的(de)(de)大(da)規模芯(xin)片人(ren)(ren)(ren)才培養(yang)體系(xi)，助(zhu)(zhu)力解(jie)決我國芯(xin)片人(ren)(ren)(ren)才短(duan)缺問題。然而(er)，該計劃還在不斷改(gai)進和完善之中，并期待(dai)能(neng)進一(yi)步向全國其他高校推(tui)廣(guang)，形成課內(nei)課外(wai)、線(xian)上線(xian)下(xia)混合的(de)(de)教學方法與計算機系(xi)統(tong)方向人(ren)(ren)(ren)才培養(yang)模式，大(da)幅擴大(da)我國處理器芯(xin)片設計人(ren)(ren)(ren)才的(de)(de)培養(yang)規模，縮短(duan)人(ren)(ren)(ren)才從培養(yang)階段到投入科(ke)研和產業一(yi)線(xian)的(de)(de)周(zhou)期，助(zhu)(zhu)力解(jie)決我國在計算機芯(xin)片領域面臨的(de)(de)“卡脖(bo)子”問題。

　　（作者余子濠(hao)系中國(guo)(guo)科(ke)學(xue)(xue)院(yuan)計算技(ji)術研(yan)究(jiu)所(suo)工程師(shi)，解壁偉系中國(guo)(guo)科(ke)學(xue)(xue)院(yuan)計算技(ji)術研(yan)究(jiu)所(suo)助理研(yan)究(jiu)員，包云崗(gang)系中國(guo)(guo)科(ke)學(xue)(xue)院(yuan)計算技(ji)術研(yan)究(jiu)所(suo)副(fu)所(suo)長、中國(guo)(guo)科(ke)學(xue)(xue)院(yuan)大學(xue)(xue)計算機科(ke)學(xue)(xue)與(yu)技(ji)術學(xue)(xue)院(yuan)副(fu)院(yuan)長）

　　《中國(guo)教育報(bao)》2024年04月08日第6版