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美国芯片封锁,何惧之有!只因有她—中国国宝级科学家,黄令仪
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前言


美国曾有科学家说过:“美国可以随时关闭中国发电厂的发电机,让他们再也打不开!”

美国凭什么这么狂!因为芯片在很长时间里一直是我国的第一大进口产品,绝大多数是美国英特尔公司和AMD公司生产的。

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由于里面包含数千万个至数亿个电子元件,但是每个电子元件具有什么功能很难说清楚。在技术上,国外公司完全有可能在出口到我国的处理器中植入可用特定手段激活的破坏性或间谍性指令。一旦芯片被动手脚,那么中国发电厂必将陷入瘫痪!

也就是说,你用别人的芯片技术,等于自己的心脏被别人紧攥在手里!

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而中国第一个具有完全自主知识产权的四核CPU——龙芯3号的诞生,打破了美国对芯片的垄断梦,为中国每年进口芯片节省了至少2万亿元。龙芯系列的通用处理器更是成功地解决了上述问题!

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这一切,要感谢巾帼英雄——黄令仪。

从1962年加入到中科院计算所,在长达半个多世纪的时间里,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。

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是她,一步一步擦干祖国身上的耻辱!

01 仅1年便研制出微型计算机,开创我国计算机发展史新纪元。

1956年,毛主席与周总理为了发展国家的科技事业,推行了四项紧急措施,其中之一就是加速半导体学科的发展,清华大学首当其冲,当即创办了半导体专业。

2年后,黄令仪从华中工学院(现为华中科技大学)毕业,便被派往清华大学进修,主攻半导体器件。也是2年后,黄令仪学毕返校,在母校创办了半导体专业,同时带领一批年轻的教工和学生风风火火地创建了实验室,并研制出半导体二极管。

可是,没曾想,才三年时间,半导体专业就要面临取消!

当时粮食很紧张,国家制定了调整方针,母校不得对一批刚创办的专业进行调整。等到这届毕业生毕业时,就连被分配到的工作实验室,也是四壁空空,仅有一个电炉、一个玻璃烧杯、几块指甲盖大小的紫蓝色硅片(芯片)。

黄令仪就是在这样艰苦的环境下,开始了她不平凡的人生。更是仅用1年的时间,就完成了微型计算机的研制!

当时,眼看着国外的高科技事业不断发展,我国也迫切想要一台自主研发的微型计算机。于是,1965年8月,成立计算所二部,亦称“156”,专门研制微型计算机。

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可是,以当时国内的能力和水平,想要造出微型计算机,简直是比登天还难。何况,黄令仪负责研制的外延中功率开关三极管,还是难度最大的。

人不够,那就三班倒,全体人员随叫随到,有人常常一天干13-14个小时。无资料、无经验、没有高级分析设备,试验用什么化学药品时,就靠舌头去尝,发现不对劲时,就跑到水龙头处马上用水冲。

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终于,到了1966年8月,黄令仪和她的团队研发的156计算机成功了!

这是我国第一台远程运载火箭控制系统制导计算机,开创了中国集成电路与计算机发展史上的新纪元,翻开了航天微电子与计算发展的第一页。


02 科研成果频出,然而大规模集成电路项目却被取消。

虽然,微型计算机出现了,但是我国在芯片方面的大问题还是没有得到解决。集成电路是芯片的基础,芯片运行的快慢、功耗大小,全靠集成电路设计。

在这种情况下,1970年,计算所又筹建集成电路研究室,于是黄令仪被调回计算所。三年后,启动了013大型通用计算机的研制,013机的咽喉是半导体通导存储器,正是由黄令仪所在的室负责研制。

从1973年项目启动到1976年投入使用,仅用了3年的时间,这一项目更是获得1978年全国科学大会重大成果奖。

获奖后,马不停蹄开始“电路预研”项目,黄令仪又被点名负责集成电路、器件工艺和芯片研制工作,整天泡在办公室。

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市面上的设计不行,就将主流集成电路版图全部买回来,将各种集成电路上功耗、速度的关键环节一个一个拆解开,逐个突破,完全摸透器件原理和工艺原理,最后研究出一种新型“I2L结构”,用这种结构做出一款256ROM内存,又一次获得科技成果二等奖。

硕果累累下,1983年6月,黄令仪所负责的十一室命名为大规模集成电路室,当时已有6个组,约70-80人,正准备一鼓作气,在集成电路上甩开手大干一番。

然而不久,所里领导却告诉黄令仪:“所里经费太紧张,拿不出钱支持大规模集成电路的研究……”。

大规模集成电路项目的取消,对黄令仪来说打击太大了,不但意味着之前的努力全部白费,还意味着我国在芯片技术上肯定要落后于世界。

03 获得国际银奖的芯片,却只能被迫锁在抽屉里。

那时候,我国在芯片研发上一片空白,而芯片却是一个国家科技研发的核心技术,每个国家的核心技术是不可能共享的。难道不进行芯片研究,只知道用芯片,真的就是未来吗?

果然,没两年,更大的打击就来了!

1989年,黄令仪被公派到美国,在参观拉斯维加斯的国际芯片展览会时,发现成千上万的摊位里,竟然没有中国一个位置!

泱泱大国,连一个拿得出手的芯片都没有,这对黄令仪来说是莫大的耻辱!从展会回来,她一直问自己:明明1963年我国集成电路的研究水平和国外是同步的,怎么十几年下来,反而无立足之地了?

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黄令仪深知“落后就要挨打”,回国之后,立刻潜心钻研各种集成电路的设计方法。直到2000年,才有了两个发明专利,国际发明专利博览会才第一次邀请中国参加。

展会上,别人的摊位都是一个公司,而中国的摊位却是一个国家,实实在在地显示着我国在芯片事业方面落后于其他国家很多很多。

但是,更让黄令仪痛心的是:芯片做是做出来了,尽管黄令仪团队的专利被评为银奖,尽管这代表着中国在芯片上突破了“零”,可是,却没有用,只能被迫锁在抽屉中。

对黄令仪来说,得了奖,又怎样?它只是一张纸!

04 本欲退休,却在65岁时,为龙芯出战。

芯片就是科技中最为关键的一环,如果没有了芯片,计算机、手机、卫星等将会无法运行。芯片技术是关乎到国家安全的问题,它甚至比核武器更加可怕!没有芯片电子产品就是一堆废铁!

2001年,我国终于正式启动了龙芯的研究。但是,缺少相关的人才,研发进展一直都不顺利,后来年底找到黄令仪。

黄令仪没有多想,直接问道:你们有多少经费?回答是:全室200万,但要留100万培养研究生,顶多只能拿100万做CPU。

软件费、投片费、人工费、返工费……100万远远不够,经历过“大规模集成电路”因缺少经费夭折后,已经65岁的黄令仪对这种经费紧张的项目非常慎重,因为再也承受不起再次半途而废的打击了。

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可是,在有生之年做出一块让自己骄傲、让国家骄傲的芯片,一直是她的梦想,错过这次机会,也许这一生也就只剩下遗憾!

于是,65岁本该退休的黄令仪,第三天就带上五人进了龙芯实验室,为龙芯出战!

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龙芯1号产品设计之初,黄令仪提出:同时设计两款芯片,1B和1C,互为备份,并且两款都要投片(找到对接的公司)和流片(试着成批量生产)。只有投片、流片成功了,设计的芯片才能投入使用,他们的研究才有意义。

可是没想到,临近流片,1B和1C却开始接连不断地出问题,黄令仪又马不停蹄地解决各种难题。坚持到1C和1B流片后,黄令仪大病了一场。长期在电脑前久坐,让她的颈椎出了很严重的问题,躺在床上整整一个多月,直到听说1C和1B流片成功了,兴奋得连颈椎也不疼了。

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这可是中国自主研发的第一片CPU芯片!从开始到流片成功,仅1年的时间!


2003年3月,黄令仪带领团队又成功研制了龙芯2B,接下来是2C。

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2004年9月,已经67岁的黄令仪,身心太疲惫了,请求退休,却又因为研究所的需要,回到了计算所,继续坚持在龙芯2D、2E、2F、2F2中完成了她所承担的工作。


最终,“龙芯2号”比“龙芯1号”性能提高10至15倍,通用CPU的实际性能与奔腾4水平相当,龙芯2号系列芯片也已被广泛运用在工业控制、行业终端、数据采集、网络安全等领域。

05 82岁再造“中国芯”,龙芯3号成为“国之重器”的心脏。

但是,黄令仪并不满足于此,又带领团队先后研制了龙芯3A1000、3B1000、3B1500、3A2000/3B2000、3A3000/3B3000五款龙芯3号系列芯片。

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尽管,最新的“龙芯3号”系列产品,具有64位运算处理内核,每秒能240亿次运算,这已经比“龙芯1号”进步了很多。不过,这和世界芯片巨头英特尔相比,还只相当于它的中低端产品。

尽管,这已经表明我们在追赶,而且在逐渐缩小和世界领先水平之间的差距。

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2018年,已经82岁的黄令仪,却再度带着团队自主研发中国龙芯最新一代处理器。2019年12月24日,龙芯中科再次成功发布3A4000/3B4000,相比上一代3A3000,芯片整体实测性能提升一倍左右。

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新一代“龙芯3号”,完全达到国际标准,可以充分满足我国武器级设备需求,这无疑是巨大的进步,也意味着我国从此真正地打破了芯片行业西方强国的技术垄断!

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被称作半导体行业中的“珠穆朗玛峰”的通用CPU,对集成电路和软件产业具有基础性和带动性作用,而如今龙芯3号的研发成功,让中国看到了期待已久的希望。

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我国复兴号高铁百分百实现了国产、北斗星歼20配套的相关雷达也装上了龙芯……龙芯的应用已经全面铺开,不仅局限于航空航天、政企办公,在工业控制、石油勘探等领域也能见到它的身影。我国由于缺少自主CPU技术和产业而在信息领域严重受制于人的现状已经悄然改变。

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2019年,龙芯芯片出货量就已经达到50万颗以上。据市场分析,一旦“龙芯3号”得到大规模应用,一直把控着全球芯片市场的美国最起码会损失数十亿美元,我国也能省下每年几万亿向国外购买芯片的钱!

而中国之所以能够取得这一开创性的壮举,都要归功于这位已达84岁高龄的老人黄令仪。


结束语


黄令仪回忆说:“参加156及龙芯的工作,是我一生中最紧张,最艰苦的工作,然而也是心情最舒畅和感到最幸福的工作。”

从1958年到2020年,整整62年的时间,这位已经84岁高龄的研究员自始至终活跃在研究的第一线上,年复一年、日复一日地继续自己的研究之路。

正如,她曾经立下的军令状:“再苦再难,必须摆脱受制于美日的困境,必须为中国人换上中国芯。直至成功,我才能踏实退休,否则,我们所有研发人员,都将愧对祖国。”

她做到了!

从2002年到2020年,从1B、1C到3A、3B,再到GS464E,黄令仪带领团队艰难前行,这条路走了整整18年,从无到有,再突破,然后达到世界顶尖水准!可想而知,道路之曲折,奋斗之艰辛,付出之巨大!

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龙芯的研发成功不仅增强了国人的自信心,向世界证明了中国人也可以自己做芯片,更是对整个信息产业的支撑和国家安全的保障!

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2019届CCF夏培肃奖,实至名归,她当得起这份尊敬!这一历史性的贡献,也已经被写入九年义务教育的教科书!

真正是:“家”有一老,如有一宝!

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