开启中国自主CPU的第一步 | 科技自立自强之路

赵广立中科院之声 2024-08-24 08:02:03

收录于话题#科技自立自强之路通用处理器（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。

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。”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。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。”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。