五位本科生，带着自己设计的芯片毕业了！【月诚故事】
标题： 《五位本科生，带着自己设计的芯片毕业了！【月诚故事】》
听起来像是个噱头，但这确是一件真事。在今年 9 月 3 日即将召开的 2020 年度 RISC-V 全球论坛峰会上，王华强同学将带着他们的开源芯片作品「果壳」(NutShell)首次登上国际舞台，代表中国科学院大学「一生一芯」本科生项目团队进行演讲和技术分享。王华强、张紫飞、金越、张林隽、王凯帆五个人是幸运的，参加这次全球论坛峰会的都是半导体行业的资深业内专家，其中还包括了图灵奖得主 David Patterson 教授。
这款「果壳」芯片到底怎么样呢？巧了，B 站上能够找到王华强同学对于这款芯片的介绍《1-2 NutShell-本科生设计的可运行Linux的RISC-V芯片 王华强》。根据视频介绍，这是一款已经流片生产出来的真实芯片，虽然芯片主频不高，但已经能够成功运行 Debian 11 操作系统，能够成功编译运行 hello.c 程序，还能够通过 QEMU 成功运行 X86 程序。也就是说，「果壳」芯片并不只是一款“教学玩具”，除了性能弱一些，这是一款可以运行 Linux 操作系统的实打实的芯片，麻雀虽小五脏俱全。
目前，果壳芯片的设计文档已经开源，而且设计文档规范清晰，还很贴心的提供了快速上手教程。也就是说，照搬这份教程，你也有机会设计出一款可以运行 Linux 的芯片。
当然，芯片设计出来之后还需要流片，所谓的流片就是找芯片代工厂生产出来几片或几十片芯片作为测试产品使用。流片才是真正费钱的地方，果壳所使用的芯片工艺基于 110 纳米技术，流片一次只需要 25 万人民币左右。和先进工艺所需的高昂流片成本相比，25 万已经非常的“便宜”了。但即便只要 25 万的费用，对于本科生来说依然是一笔很大的费用开销。所以说，王华强等人是幸运的，在他们背后，指导老师包云岗不但帮助团队拉来了项目经费，还联系到了业界的国内巨头华为和中芯，最终在中芯工厂生产出了果壳。这也是「一生一芯」项目的意义所在，让学生们在本科阶段就能参与「一生一芯」，从头到尾亲手设计出了一款完整可用的芯片，并最终流片。相信等他们到了 30 岁，一定会有一部分人成长为半导体行业的业内大牛。
其实在不久之前，碰巧谷歌公司也联合晶圆厂 SkyWater 开源了芯片工艺设计套件(PDK)，成为全球首个开源 PDK。这是什么意思呢？其实对于任何人来说，想要自己制造芯片主要需要克服两个问题，一是需要有芯片工艺设计套件(PDK)，另一个是要有足够的资金支付芯片代工生产费用。谷歌这次不但联合 SkyWater 开源了 PDK，还宣布提供完全免费的芯片代工生产。也就是说，制作芯片从原本高大上的高科技，变成了一件人人都可参与其中的 DIY “免费手工项目”，SkyWater-PDK 项目同样也提供了完整的芯片设计文档。不过谷歌额外设置了两个条件：第一，用户需要申请报名，并开源自己的芯片设计，第二，芯片工艺限制在相对老旧的 130 nm节点。
总的来说，开源是件好事。目前基于 110nm 工艺的「一生一芯」开源项目早已成功流片，而基于 130nm 工艺的谷歌开源项目也预计将在今年 11 月份为第一批入选者进行“试生产”，并在明年年初进行第二轮生产。
半导体是个资金密集，技术密集的行业。这也意味着，行业的水很深。昨天自媒体大号「芯智讯」刚刚曝光了武汉弘芯半导体事件《资金链断裂、光刻机抵押，投资千亿的武汉弘芯恐“烂尾”》。根据文章报道，武汉弘芯疑似资金断裂，此前进厂的 ASML 光刻机已经按照 5.82 亿元估价抵押给了银行。奇怪的是，长江存储也引进过一台 ASML 同型号光刻机，按当时汇率计算约合人民币 4.6 亿元。不但没有折价反而“高价”抵押给银行，疑似挣了一个小目标的差价，所以作者把这称为奇观。
武汉弘芯是不是真的“烂尾”不得而知，但芯片行业的发展速度是所有人有目共睹的，而芯片人才的培养才是行业发展的关键。
早在 2017 年，美国伯克利大学就已经开设了 IoT 物联网芯片设计课程《EE 194/290C 28nm SoC for IoT - Spring 2017》，包括这次国科大「一生一芯」开源项目所使用的 Chisel 开源硬件编程语言也是伯克利大学早在 2010 年就开发并且开源发布的。
比利时鲁汶大学微电子研究生专业也开设了专门的芯片设计课程《P&D Electronics and Chip Design (B-KUL-H09L9A)》。这个课程的神奇之处同样在于，学生们设计出来的芯片最终会在附近的 Imec 工厂流片生产！而且同样是学校出钱，四个人组团设计芯片，最后免费流片！
国产芯片发展依旧任重道远。在 2004 年的贺岁片电影《天下无贼》当中，黎叔有一句经典台词“21世纪，什么最贵？人才！”。而根据去年某招聘网站发布的《2019年芯片人才数据洞察》显示，《我国集成电路产业人才缺口约32万人》。随着国内集成电路产业规模高速增长，集成电路产业人才的需求也在急剧扩大，如此看来，「一生一芯」确实是个非常了不起的开源项目，让本科生有机会探索设计芯片的路线，甚至可以最终流片；也让更多学校有了一套完整的芯片设计教学模板，有机会批量化培养出更多的芯片人才。
能够在本科阶段就有资源和机会设计一款芯片，能够拥有一位包云岗这样有想法的老师，真心替这批本科同学们感到幸运！
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