包云岗：在他手下，大学生也能做芯片

中科院计算所供图

“其实，包老师才是我们实验室里最‘肝’的那个人。”中国科学院大学计算机专业的研一学生王华强告诉科普时报记者：“包老师虽然工作繁忙，同时身兼多个项目，但依然对我们的项目进展、毕业论文撰写乃至大会演讲的PPT制作进行了细致耐心的指导。同时，他也很擅于鼓励自己的学生。”王华强口中的包老师就是中国科学院计算技术研究所副所长、研究员、博士生导师、中国科学院大学岗位教授包云岗。 日前，北京市委宣传部、北京市科协等部门首次联合开展北京最美科技工作者学习宣传活动，包云岗被遴选为2021年北京“最美科技工作者”。

过去15年包云岗一直从事处理器体系结构的前沿研究，在计算机系统结构科研和教学中作出了突出贡献：近年来，包云岗团队引领中国芯片敏捷开发实践，成立联盟推动中国开源芯片生态建设，为解决“卡脖子”芯片技术难题提供新思路，突破开源芯片敏捷设计方法的若干关键技术。在中科院的支持下，包云岗带领团队开展一系列开源芯片实践，建立中国引领的开源芯片主线，在国内外产生积极影响力，使团队成为开源处理器芯片方向全球主要科研团队之一。

除了科研攻关，包云岗也十分重视人才培养。2019年5月16日，华为被美国列入实体名单，全国震惊。包云岗说：“和华为专家交流后，他们表示短期内的需求华为自己基本能应对，更需要的是中长期的先进技术，而最需要的是处理器芯片设计人才。” 这是因为以前华为的芯片架构设计团队很多在美国硅谷，由于美国的出口管制，导致华为在美国的芯片设计人才无法发挥作用，但在国内又招不到这样的人才，这正是华为的心腹之患。

包云岗表示，华为在国内找不到处理器芯片设计人才的情况是在意料之中：“2017年，我曾安排组里的学生统计过483篇2008~2017十年的体系结构顶级会议ISCA论文第一作者的情况，最后统计数据发现这些优秀人才85%选择在美国就业，仅有4%在中国就业，差距巨大，这和国内很多大学不开展处理器芯片设计相关教学与研究密切相关。”包云岗认为，降低芯片设计门槛，让学生能设计自己的芯片并流片，可大幅提高人才培养效率。时间不等人，要加速人才培养计划。

于是，2019年8月，包云岗在中国科学院大学启动了“一生一芯”计划，目标是通过让本科生设计处理器芯片并完成流片，培养同时具备扎实理论基础与实践经验的处理器芯片设计人才。在包云岗带领的教学团队指导下，经过4个月的高强度开发，包括王华强在内的5位国科大本科生最终实现了带着自己设计的处理器芯片毕业这一目标。

在开发过程中，有些关键模块的工作原理是课堂上没有介绍过的，同学们还需要进行一些探索性的尝试，有时甚至需要将此前的设计推倒重来，他们会因此感到焦虑或沮丧，这对他们的心态也是很大的考验。包云岗和他的教学团队不仅仅给予技术指导，还对学生的心态进行了正确的引导，告诉他们不确定性是探索过程中的客观规律，然后引导他们去总结探索失败的经验教训，去深刻地分析当前方案不可行的原因，从而加深对问题的理解，让他们正确认识到探索失败的意义。

通过参与“一生一芯”计划，5位同学不仅获得了专业技能上的大幅提高，心理素质也在千锤百炼之中变得更加强大。值得一提的是，近日，包云岗在首届RISC-V中国峰会上公布了开源高性能RISC-V处理器“香山”，“一生一芯”计划的这5位同学已经是这支开发团队的技术骨干，并在“香山”的开发中贡献了超过20%的代码。“等到他们30岁时，就可以说已经是处理器芯片和计算机系统设计领域的‘老兵’了，相信那时他们的创造力会得到更大的发挥和展现，我对这批年轻人的未来充满期待。”包云岗说。

包云岗表示，处理器芯片被公认为芯片产业皇冠上的明珠，设计复杂度高、难度大。我国处理器芯片设计人才严重紧缺，“一生一芯”计划就是希望通过科教融合的方式，将大学不同时期的课本知识串联起来，帮助参与计划的学生能够更快速地投入到科研和产业开发当中。

包云岗介绍，“一生一芯”计划的第二期共有11位学生参与，而现在正在进行的第三期已经有来自全国各地的600多名学生报名。“我们对‘一生一芯’计划的期望是至少能持续到2030年，届时希望能为国家培养超过上万名芯片设计的人才。”包云岗说。

我们有理由相信，随着“一生一芯”计划的不断推进，我国芯片设计的人才储备终将会迎来“芯芯向荣”的春天。