巨星陨落,我们怀念她

中国科学院微电子研究所于近日发布讣告称,该所退休干部黄令仪因病抢救无效,于2023年4月20日去世,享年86岁。


在芯片领域,黄令仪是一个响当当的名字。


歼-20、北斗卫星能有国产“心脏”、 复兴号高铁能实现百分百的国产化,背后都有黄令仪等一批芯片人的付出。


作为我国微电子领域元老级专家,也是我国第一批半导体专业的领军女科学家,黄令仪倾其一生致力于集成电路事业的发展。


从二极管、三极管、大规模集成电路,到中国自主研发设计的第一枚CPU芯片,黄令仪见证并参与了中国微电子行业从无到有的发展历程,在长达半个多世纪的的艰辛探索中,用青春和汗水让我国摆脱了无芯可用的局面。被誉为“中国龙芯之母”。2020年1月,获得中国计算机学会女性科技工作者夏培肃奖。


为中国科技崛起而奋斗的征程她走了60年。这一场逆袭和突围,奉命于危难之间,坚守于挫折之下,崛起于不屈之中。


01

“匍匐在地,擦净祖国身上的耻辱”


1956年,在周恩来总理的重点关注下,半导体技术被列入国家重要的科学技术项目。由此中国开始了漫长的半导体全面攻坚战。


此前的1947年12月23日,美国贝尔实验室正式地成功演示了第一个基于锗半导体的具有放大功能的点接触式晶体管,标志着现代半导体产业的诞生和信息时代的开启。


1960年代,此时全世界各国都在积蓄力量,发展科技,然而集成电路等先进技术在国际社会的施压之下,让中国断了与国际技术交流。


就是在1960年,黄令仪在华中科技大学创建了半导体专业,并创建了国内首个半导体实验室,带领学生进行半导体二极管研究。什么都自己动手干,终于研制成功。


1962年,黄令仪前往中科院计算所二室。


这是中国第一个芯片研究团队,为了突破“两弹一星”中的瓶颈而设立,专攻微型计算机和三极管等项目,黄令仪被委以重任,担任团队负责人。


半导体三极管的研究难度要远远高于二极管,黄令仪没日没夜地奔赴在研究的最前线,团队立志要以最快的速度完成任务。在缺资料、缺设备、缺人才、缺材料的情况下,最终在一年不到的时间将半导体三极管研制成功,随后在1966年8月我国自行研制的空间计算机成功问世。


此后,在大型通用计算机研发过程中,为了能够尽快研制出性能稳定的存储器,黄令仪和她的团队又一步一步开始突破。他们研制的芯片在1978年赢得了全国科学大会重大成果奖。此后,晶体管研发也取得了实质性进展。


但1989年,黄令仪受邀参加美国的国际芯片展览会时,她受到了终生难忘的刺激。


在会场上,黄令仪看到,欧美国家的先进芯片几乎占据了全场的焦点,但她在会场把所有的展台都跑遍了却没有看到中国的芯片被展示出来。她内心触动,在日记中写道:“琳琅满目非国货,泪眼涟涟。”黄令仪曾公开说过:“我最大的心愿就是匍匐在地,擦净祖国身上的耻辱。”


斗志再点燃,黄令仪决心一定要设计出国产高水平芯片,为祖国的荣誉而战。


回国后,黄令仪继续研究集成电路,从建立版图库,到探究寄生参数对性能的影响,一切重新开始。这一时期,由她主导研究的两个项目获得了国家专利。


02

65岁再出山,80多岁仍在科研一线


2001年对中国人来说是一个不平凡的一年,2001年中国申奥成功、“方舟1号”诞生。此时中国的龙芯项目也在悄然进行。


那时,中国计算机已经完全市场化,但丧失了自主性。在CPU和操作系统这两个核心领域,中国计算机研发都退出了。所以,国产设备都面临着“缺芯少魂”的困难,芯指的是处理器,是一台电子设备的核心,而魂则是操作系统。彼时我们在高性能计算机领域被卡脖子,用的时候还要建个玻璃房子被监视操作。


在这样的时代背景下,中科院胡伟武教授向全国发出了打造中国芯的集结令,龙芯课题组在2001年成立。


胡伟武教授向已经进入了退休生活,时年65岁的黄令仪发出邀请。面对经费不足等重重困难,黄令仪还是毅然选择加入龙芯研发团队,成为了项目负责人,立志要做出真正的“中国芯”。


2001年,龙芯课题组很寒酸。启动资金只有100万元,实验室不到60平米。根据胡伟武教授后来在媒体采访中回忆,为了更大程度缩短研发周期,黄令仪和研究员们自发拉长了工作时间,累了就看“毛选”。有时候清晨六点推开实验室的门,还能发现握着鼠标睡着的研究员们。


2002年8月10日,“龙芯1号”研制成功,终结了中国计算机系列“无芯”的历史。


龙芯1号是我国首款自主研制的高性能通用CPU,是真正属于我们自己的芯片。虽然性能与国际先进水平仍有差距,但它的研制成功表明我国初步掌握了当代CPU的关键设计技术,打破了英特尔等国外厂商在中国市场的垄断。


黄令仪没有停歇。为了能够让中国自主研发的芯片达到世界先进水平,研制“龙芯2号”很快提上日程。


2005年,“龙芯2号”研制成功,龙芯系列开创了我国计算机核心技术对外授权的先例,并取得了巨大的经济利益,龙芯系列在全球市场拥有了一定的市场占有率。


但为了不让国外资本主义家垄断中国芯片市场,必须要研制出更高水平的芯片。“龙芯3号”的研发在继续。


相对于“龙芯1号”和“龙芯2号”,“龙芯3号”的技术难度显著提升,期间历经了多次失败。终于在2018年,“龙芯3号”被研制成功,82岁的黄令仪见证着中国芯片技术更上一层楼。


龙芯3号,是国家在第十一个五年计划期间重点支持的科研项目,它的研发成功,标志着我国在关键器件及其核心技术上取得的重要进展。


基于此,复兴号高铁实现了百分之百的国产化;歼20等先进军事装备,配套了相控阵雷达,换上了中国“心脏”;北斗卫星也装上了中国芯,彻底打破了西方的技术封锁。基于此,国产技术成为保护祖国的屏障。


“龙芯3号”也很好地打开了中国的芯片市场。从2018年起,每年为我国节省的芯片支出,总价值高达2万亿元。


而且,“龙芯3号的性能也让全球惊艳。

图片来源:网络


据介绍,北斗三号此前采用的是欧洲sc80c32芯片。由于在天上要实现星间链路、轨道运算、等功能,需要很大的运算量,这时需要将很多块sc80c32芯片合起来。而国产龙芯的运算能力,一片是它的十倍。


不仅如此,在天上工作时,欧洲sc80c32芯片出现计算错误的频率大概是一周一次,而龙芯累计寿命已经30年,“出错率是零”。


这意味着,“国产”并不等于“低端”。尤其是在宇航级芯片上,中国已经取得令全球瞩目的成绩。


黄令仪实现了她多年的心愿,进一步摆脱欧美等发达国家对中国芯片产业的控制,也证明了的中国科研实力。


国产芯片及CPU的发展一直以来承受国外垄断型CPU企业的压力。在包括芯片在内的高科技领域,国外对国内自研CPU的应对方式是:在国内自研能力尚浅时实行禁运;一旦有技术突破的趋势,就通过降价等商业手段遏制。


一块小小的芯片凝聚着中国最前沿的科研力量,中国的芯片发展之路虽然并不平坦,但在我国科学家的潜心努力下,龙芯在内的国产CPU厂商在跌跌撞撞中艰难起步和突破性发展。21世纪以来,前十年是国产CPU基础技术储备阶段,为后十年则逐步走到市场化的阶段奠定了基础。

2020年1月,黄令仪教授获中国计算机学会女性科技工作者夏培肃奖


在这个过程中,黄令仪教授这样的科学家不仅代表着中国科研的力量,也代表着中国女性的进步力量,她的才华、精神和做出的贡献,将永远照亮新时代的后辈。相信未来中国半导体的研发之路必将群英汇集,愈发璀璨。


致敬!愿一路走好!


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