开启中国自主CPU的第一步 | 科技自立自强之路

中科院之声啊2024-08-24 09:15:36  69

通用处理器(CPU)是芯片中的“珠穆朗玛峰”

没有它,计算机等电子设备都将受制于人

然而“八五”“九五”过去

我国连续十年没有部署CPU研制项目

时任中国科学院计算技术研究所

(以下简称计算所)

所长李国杰心急如焚

“十五”期间,他到处奔走呼告:

错过这5年,以后就没机会了!”

但在那时

主流论调是“中国没能力做也不用做CPU”

李国杰的主张难有共鸣

“如果我们不敢碰CPU,将永远处于技术下游”

他深感,中国的芯片产业不能再走老路

2001年,计算所拿出“家底”设立CPU研制项目

准备背水一战

最初,李国杰倾向于让有经验的老同志牵头

直到30岁出头的胡伟武进入视野

在中国科学技术大学读书时

胡伟武就爱好“搭芯片”

看到所里正筹备CPU设计项目

他主动向计算所系统结构室主任唐志敏请缨

还立下“军令状”:

两年内不把操作系统启动起来,我提头来见!

李国杰被胡伟武这股子自信心所打动

决定对他委以重任

▲李国杰(前)与唐志敏(后右)胡伟武(后左)在一次会议中。

2000年11月

唐志敏、胡伟武等十余人

加上100万元经费和一间50平方米的实验室

组成了最早的“龙芯课题组”

36岁的唐志敏负责整个处理器设计的总体规划

33岁的胡伟武带着七八名研究生做具体设计

不久后,38岁的计算所客座研究员张志敏加盟

工程经验丰富的他负责工程管理

“龙芯1号”的征程从此开始了

他们还取了一个颇具特色的小名:

“狗剩”,音译成英文是Godson

胡伟武说

“名字贱一点容易养大”

2001年“五一”后

课题组展开了夜以继日的攻坚

在8月中旬的那个星期

几个骨干为赶进度

连续几天几夜鏖战

在排查解决最后一个问题后

“Godson”字样如约在主板上的显示器上亮起

“通了!”

大家一片欢呼

团队一鼓作气

成功启动了经改造的基础输入输出系统(BIOS)

之后又试图启动Linux操作系统

经过反复调试后

屏幕上终于出现了“login”字样

登录进去之后可以随便操作

“龙芯”终于走通了关键的第一步

胡伟武兴奋地给唐志敏打电话:

“‘狗剩’跑起来了!”

逻辑设计成功之后

物理设计马上提上日程

此时,龙芯CPU项目的研发经费

也从100万元增加到1000万元

然而,计算所此前从未做过大规模芯片的物理设计

不少人担忧龙芯团队能否继续做下去

胡伟武和唐志敏很有信心

提出了“以我为主、联合设计”

将“龙芯1号”流片分两步走的策略:

第一步,委托第三方物理设计作为“保底方案”

第二步,组织队伍进行独立的物理设计

为了弥补在物理设计上的认知不足

龙芯团队人均“啃”下一万页文档

直至从“不会”到“会”

更令胡伟武心安的是

龙芯团队迎来了物理设计的“老兵”驰援——

中国科学院微电子中心

(中国科学院微电子研究所前身)

研究员黄令仪

黄老是中国“缺芯少魂”的亲历者

她最大的心愿就是:

一定要设计一块高水平芯片,为祖国洗刷耻辱

▲龙芯课题组素有去天安门广场看升旗的传统。图为2004年黄令仪(右一)与胡伟武(右三)及龙芯课题组成员在龙芯2C芯片设计运行成功后到天安门看升旗。

出于经验,黄令仪和胡伟武商量

龙芯团队要独立做两个芯片:

第一个不必苛求技术指标、确保打通流程

第二个要追求技术指标、力争实现突破

后者欣然同意

为了在9月底之前完成流片

2002年春节,龙芯团队大多数人没有回家

大年二十九,他们在“办公室卧室”贴对联:

辞旧岁狗剩横空出世

迎新春龙芯马到成功

▲龙芯团队2002年春节加班时在办公室门口贴的对联。

在交付流片截止日前一天

巨大的考验突然降临

芯片上1万多个触发器的扫描链

由于一个失误没有连出来

这在一两天之内几无可能修复

看着大家熬脱了相的脸

胡伟武决定宣布放弃“两个芯片”计划

这时负责后端版图设计的杨旭站了出来:

“我们可以手工再改版图”

接下来的两天两夜

一万多个触发器硬是被连了出来

终于在连续加班的第七个凌晨

他们交付了所有流片文件

胡伟武长舒一口气:“我们没什么可后悔了。”

2002年8月9日,芯片终于返回

他们将“龙芯1号”处理器子卡插到主板上

随着电源键按下

数码管上瞬间显示出“Godson-1”字样

经过一晚的调试

“Godson Login”字样终于显现

大家激动得长时间欢呼

确保一切正常后

胡伟武给李国杰打电话:

“成了。”

▲课题组成员在“龙芯1号”发布会上留影。

以“龙芯1号”成功流片为标志

龙芯团队证明了“中国人也能研制通用CPU”

这一仗,计算所打赢了

从2001年5月8日到2002年8月29日(全部流片)

“龙芯1号”的孕育经历了478个日夜

这万里长征的第一步

开启了中国自主CPU的未来

▲“龙芯1号”芯片。(本文图片均由计算所提供)

孕育“龙芯”的478个日夜

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