龍芯中科:龍芯背後的巾幗英雄——龍芯物理設計者黃令儀_風聞
熊猫儿-2020-01-16 19:40
時至今日,已近耄耋之年的黃老師仍然精神矍鑠的站在研發一線,在屏幕前拖動鼠標查看版圖,如此辛勤付出又何曾有一絲一毫是為己為私?是對祖國的忠誠和對事業的熱愛支持着她瘦小的身軀不斷前行。黃老師正如那一段青藤,為同伴連接被阻隔的山巒,如同一級石階,承舉着後來者一步步地向上攀登,更如一方美玉,以自己的光芒照亮前進的方向。兩鬢斑白終不悔,路途艱辛亦無懼,一腔熱血赤子心,鑄就一顆中國芯! 2020年1月11日,CCF2019年中國計算機學會頒獎會&理事長就職典禮在北京隆重舉行。會上頒發了2019年CCF夏培肅獎項,龍芯中科技術有限公司研究員黃令儀榮獲該獎項。

夏培肅是著名計算機專家和教育家、中國計算機研究先驅,她曾參與研製出中國第一台自行設計的計算機,為中國計算機事業做出奠基性工作。
2014年,由中國計算機學會設立了“CCF夏培肅獎”,表彰為推動中國的計算機事業做出傑出貢獻、取得突出成就的女性科技工作者。本獎項旨在促進女性計算機工作者在學術、工程、教育及產業領域的成長。該獎項以我國著名女計算機科學家夏培肅先生命名。

龍芯中科技術有限公司研究員黃令儀榮獲2019年 CCF夏培肅獎。獲獎理由是,“黃令儀研究員在長達半個多世紀的時間裏,一直在研發一線,參與了從分立器件、大規模集成電路,到通用龍芯CPU芯片的研發過程,為我國計算機核心器件的發展做出了突出貢獻”。為此,CCF獎勵委員會決定授予黃令儀研究員2019年“CCF夏培肅獎”,以表彰她在計算機核心器件方面所做出的傑出貢獻。
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胡偉武:學高為師、身正為範---懷念我的導師夏培肅先生
2014年8月27日上午11時10分,我敬愛的導師夏培肅先生離開了人世。由於26日晚剛去看過彌留中的夏老師,有心裏準備,所以剛聽到這個噩耗時不覺得太難過。但到了下午和晚上,工作之餘總是想起夏老師的事,晚上半夜醒來睡不着,非常悲痛。夏老師在時不覺得什麼,一旦夏老師走了,自己就缺了點什麼,身心都不完整了,很不習慣,可能需要好長時間來適應。今天一早起來,把原來的一些材料翻出來,寫成文章,以紀念夏老師。
一、學高為師、身正為範1991年9月,我大學畢業後進入中科院計算所讀研究生,師從我國計算機事業的重要創始人夏培肅院士,1996年3月獲博士學位。我的博士論文獲“中科院院長獎學金特別獎”併入選“首屆全國百篇優秀博士學位論文”。可以説,導師夏培肅院士手把手地教會我做科學研究的方法,教我做人、做事、做學問的道理;我的每一點成就的取得,都凝聚着恩師的心血。
在學習上,夏老師對學生既嚴格要求又十分關心。在我攻讀學位期間,夏老師經常告戒我,一篇博士論文一定要有明顯的創新,要有自己的思想和理論;否則,即使有很大的工作量,可以算若干篇碩士論文,也算不了一篇博士論文。我的博士學習生涯中,有近兩年的時間就是在怕畢不了業的壓力下度過的。我在1995年6月完成博士論文的初稿,一直到1996年2月29日才答辯,中間根據夏老師的要求修改了二十多稿,歷時8個月。夏老師不顧年逾古稀,對我的論文從它的學術內容,到章節的安排,甚至標點符號,都進行了仔細的推敲和修改。一個在我看來是理所當然的結論,夏老師卻要求我給出嚴格的證明。到答辯時,我的論文與其初稿相比已經是脱胎換骨。在這8個月的論文修改過程中,是導師手把手地教會了我如何做學問。
在治學中,夏老師虛懷若谷、實事求是。按照國內外學術界的慣例,研究生寫的學術論文一般都把導師作為作者之一。但夏老師卻從不允許我這樣做,除非論文中確實包括她的實質性貢獻。夏老師在成果和榮譽方面也十分謙讓。我剛入師門的時候,夏老師主持的自然科學基金重大項目“並行計算機及並行算法”已接近尾聲,我只參加了部分掃尾工作,在項目主要完成人員中排名在十幾位。該項目獲中科院科技進步二等獎,按規定有9人可以獲獎。但我卻意外地得到了獲獎證書,後來我的師兄告訴我,在申報時,夏老師覺得自己具體工作做得較少,就把自己的獲獎名額讓給了我。一個項目獲了獎,項目的主持人卻沒有獲獎,這恐怕在科技界是罕見的。從此也可窺見夏老師注重培養年輕人之一斑。在我開始獨立帶學生承擔項目時,有一次夏老師住院,我去看她時談起研究生培養,她説,我們當老師的就是人梯,給別人當梯子自己要不斷長高,不夠高的梯子沒人願意爬。
在科研工作中,夏老師以古稀之年,身體力行,令人十分敬佩。記得剛入學的時候,夏老師在每週一次的討論班上介紹“最大時間差”流水線加法器的設計。她介紹了該加法器設計的所有邏輯電路,其思維之嚴密、設計之細緻令我很難相信該加法器的設計者已年近古稀。1997年,夏老師和周毓麟院士、金怡濂院士一起主辦了題為“高性能計算技術展望”的第九十四次香山科學會議,在會上夏老師作了主題評述報告,受到與會者的高度評價。就是為了這個不到一小時的報告,夏老師用了整整兩個多月的時間,查閲了大量的文獻,並親自制作每一張報告膠片。直到會議的前兩天,還對報告內容作了大幅度修改。2000年前後,量子計算成為研究熱點,但研究量子計算的多是物理學家,難以與計算機研究人員溝通。為此,夏老師看了近一年的文章,從計算機研究人員的角度給出了關於量子計算的介紹和評價。在量子計算領域為計算機研究人員與物理學家架起了溝通的橋樑。在夏老師研究量子力學的過程中,經常與她的愛人、著名量子物理學家楊立銘先生一起探討,成為學術界的一段佳話。
二、科研為民、創新報國夏老師的鼓勵是我立志獻身於祖國科技事業的強大動力。夏老師是二十世紀五十年代初響應黨的號召回國投身於國家建設的留學博士。我在博士畢業和留所工作過程中,由於博士論文的工作得到同行認可,也有不少到國外工作或學習的機會,在同學紛紛出國或下海的環境下,要甘於清貧、克服種種生活上的困難留在國內,既有來自社會的壓力,也有自己內心的矛盾。正是在夏老師鼓勵的鼓勵下,決定留在計算所。記得當時我曾經説過:“只要夏老師還在計算所,我就決不離開計算所”。正是夏老師的人格力量,把她的學生團結在一起,形成了一支比較穩定的科研隊伍。
龍芯課題組成立之初,只有唐志敏和我帶領十來個研究生。經過多年的發展,成為一支有幾百人的有戰鬥力的隊伍。龍芯課題組有一個特點,核心研發人員都是國內培養的,而且骨幹隊伍非常穩定。在每年的畢業生中,最優秀的學生都留下來繼續為龍芯服務。龍芯的很多年輕人都非常優秀,可以自立門户,帶領十幾或幾十個人,申請國家經費並且過得很好。但龍芯團隊能夠做到幾百人堅持只幹一件事,形成合力,這不能不説是夏老師傳承的為國分憂、嚴謹求實的創新文化使然。
CPU是信息產業的基礎部件,是武器裝備的核心器件。因為缺乏自主的CPU設計技術,我國信息產業中核心技術及產品主要依賴進口,不僅經濟上受制於人,而且國家安全也面臨巨大威脅。由於種種原因,我國在“八五”和“九五”計劃期間,在通用CPU研製方面沒有做部署。在1997年夏老師和周毓麟院士、金怡濂院士一起主辦的題為“高性能計算技術展望”的第九十四次香山科學會議上,夏老師就和周毓麟院士、金怡濂院士一起呼籲我國要研製自己的CPU。
在我開始承擔龍芯CPU的研製任務後,有一次我去夏老師家跟她報告龍芯的工作,她説,她這一輩子的願望就是發展我國自己的計算機事業,她們這一代沒有完成的任務落到了我們這一代肩上,我們再做不好對國家沒法交代。在計算所近60年的發展歷程中,以夏老師為代表的第一代計算所人使命是為兩彈一星研製計算機,他們克服種種困難,從無到有建立起完整的計算機工業體系,滿足了國家戰略需求,這個階段中國計算機工業的特點是實現了完全自主,但沒有實現市場化;以柳傳志為代表的第二代計算所人面對改革開放的挑戰,勇立市場潮頭,完成了中國計算機事業從計劃經濟到市場經濟的華麗轉型,2012年聯想集團實現了全球第一的PC市場佔有率,這個階段中國計算機產業的特點是實現了完全市場化,但喪失了自主性;作為第三代計算所人,我們的使命是繼承前兩代計算所人的優良傳統,在市場化的條件下實現中國計算機工業的自主可控。這也是夏老師對我們的殷切期望。
經過多年的研發,龍芯CPU的研製技術達到了世界先進水平,已經能夠基本滿足我國國家安全和信息化的需求。從“十一五”開始,每次我去向夏老師彙報工作,夏老師總是教導我,龍芯發展的關鍵要從技術突破轉移到應用的開拓和產業化,判斷龍芯成敗的標準不在鑑定會上,而是在市場上。在夏老師的鼓勵下,我們先是在2006年在江蘇省成立了龍芯產業化基地,並在2008年在北京組建了龍芯中科技術有限公司,2010年我率領龍芯團隊全力投入到龍芯應用推廣和產業化工作中,完成整體轉型發展。在近幾年的龍芯產業化過程中,夏老師一直關注龍芯的發展。例如,每次夏老師看到媒體上關於龍芯的報道或者國際上CPU產業的最新發展,都會轉發郵件給我;有在國外芯片企業工作的親戚朋友從國外回來,夏老師都介紹給我,向我介紹國外芯片企業的管理方法。
經過近幾年的努力,龍芯在應用推廣和產業化方面取得了長足的進展。結合市場需求研製了十多款龍芯CPU產品,實現了龍芯CPU從樣品到產品的跨越,形成了產品系列。在安全類應用方面,龍芯通過了嚴格的可靠性實驗,支撐幾十個型號研發。包括航天自動控制、雷達信號處理、聲納信息處理、指揮控制平台、信息化指揮系統、網絡安全系統、軟件無線電、信號採集系統等,成為我國裝備和指揮系統的主選CPU。在商業應用方面,在安全適用計算機及服務器、税控機、智能電錶集總器、智能水錶、高端數控機牀、數字電視等方面形成批量應用,建立起幾百家企業參與的產業生態,產業環境大幅改善。看到自己的研發成果能夠為國家安全和產業發展作出實實在在的貢獻,心裏真是説不出的高興,每次取得進展,我都跟夏老師彙報並得到夏老師的鼓勵。
在我全力投入龍芯產業化的過程中,夏老師又反覆告誡我要繼續重視基礎研究工作,她多次跟我談起希望在龍芯發展到一定實力的基礎上,建立起像IBM的Watson實驗室或朗訊的Bell實驗室那樣的前瞻研究機構。這也是我近幾年的一個重要目標。
正是因為傳承了夏老師的嚴謹、求實的科學精神以及對國家和人民的高度使命感,龍芯才能一步一個腳印地發展到了今天。
2014年8月28日
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黃令儀:回望50年(2008)——歲月見證的中國芯
【編者按:在龍芯的辦公樓裏,很多熟悉或陌生的面孔彼此擦肩而過,有朝氣蓬勃的年輕才俊,有睿智穩重的中年骨幹。但是,有一個人,如同一段青藤,一級石階般平凡,卻又如一塊歷經歲月洗禮的美玉,讓人不由得心生崇敬,她就是我們龍芯中科的研究員——黃令儀老師。

胡老師和龍芯同事給黃老師慶祝八十壽辰
黃老師生於1936年,在抗日戰爭中長大,隨新中國一起成長,遵循毛主席和周總理發展我國科學事業的指示,懷揣科技興國的理想,1958年畢業於華中工學院(今華中理工大學),隨後進入清華大學半導體專業深造。1960年學成返校,在母校創辦半導體專業和實驗室。1962年加入中科院計算所。一心投入到科研工作當中,在隨後長達半個多世紀的時間裏,從二極管、三極管、大規模集成電路,到中國自主研發設計的第一枚CPU芯片。黃老師見證並參與了中國微電子行業從無到有的發展歷程。2002年,66歲的黃令儀老師第一次見到胡偉武老師,共同的理想促使黃老師加入龍芯,一晃又是十五載,從1B,1C到3A,3B,再到GS464E,龍芯的每一塊芯片中都凝聚着黃老師的辛勤汗水。用黃老師自己的話説,人生取決於思維,生於憂患,死於安樂。命運取決於選擇,成於正挑,敗於誘惑。一生取決於內心,大愛常樂,小我恆苦。一世堅持於正念,風雨無阻,雷鳴失聲。

年近八十的黃老師依然精神矍鑠
時至今日,已近耄耋之年的黃老師仍然精神矍鑠的站在研發一線,在屏幕前拖動鼠標查看版圖,如此辛勤付出又何曾有一絲一毫是為己為私?是對祖國的忠誠和對事業的熱愛支持着她瘦小的身軀不斷前行。黃老師正如那一段青藤,為同伴連接被阻隔的山巒,如同一級石階,承舉着後來者一步步地向上攀登,更如一方美玉,以自己的光芒照亮前進的方向。兩鬢斑白終不悔,路途艱辛亦無懼,一腔熱血赤子心,鑄就一顆中國芯!
下文《回望50年》,是黃老師於2008所著自傳,人生天地之間,若白駒過隙,轉眼2016年已至,在黃老師即將迎來八十壽辰之際,讓我們共同祝願老人青山永在,綠水長流,勤耕不輟,輝煌永駐!】
正文:歲月如流,1958年大學畢業至今,半個世紀已逝去,而往事卻歷歷在目,彷彿就發生在昨天,一幕又一幕……
走進微電子1956年,毛主席、周總理為了發展我國的科學事業,採取了四項緊急措施,其中之一就是加速半導體學科的發展,清華當年即創辦了半導體專業,1957年,李志堅教授從前蘇聯學成回國,領導教研室,1958年前蘇聯專家又來清華講學,因此母校華中工學院(今華中理工大學)即時派我到清華進修,主攻半導體器件,從此與微電子學結上了終身之緣。
我是與清華首屆半導體專業的同學一起聽課和學習的,全部課餘時間都在初創的實驗室參加科研。我被分配到晶體管組,進行合金P-N結的研究並自制一台晶體管參數測試儀。這種理論與實踐高度結合的效果非常好,李教授剛講完能帶論、P-N結,我們馬上能在科研中看到它、測到它。這是一個充滿活力的集體,雖然學習、科研很緊張,但大家都非常愉快、融洽,它既培養了我們的刻苦鑽研精神,又培養了我們的團隊精神。
1960年學畢返校,創建了半導體專業,講授半導體器件與材料課,同時帶領一批比我更年輕的教工和學生,風風火火地創建了實驗室。什麼都自己動手幹,並研製出了半導體二極管。當時居然得到心中敬仰的科學院院長、著名詩人、作家郭沫若的視察及鼓勵,大家非常興奮。可是三年困難時期到了!糧食很緊張,國家制定了調整方針,學校對一批剛上馬的專業也調整了,半導體下馬。1962年10月按應屆畢業生分配到了中科院計算所二室101組(固體電路組)工作。一進實驗室,四壁空空,只看見一個年青人,身穿白大褂,蹲在一個電爐旁邊,爐上有一個玻璃燒杯,裏面有幾塊指甲蓋大小的紫藍色硅片,他説:“這是要做二極管的”。我心裏暗想,似曾相識!後來才瞭解到,本組是由1959年剛回國的青年科學家黃敞研究員領導,他還在北大講授半導體器件課,1952年美國哈佛大學畢業後即從事晶體三極管的創業工作,應該屬於晶體管的創始人之一。1958年就在美國電化學與半導體會議上發表過外延模型,並預言可以改善晶體管特性。當時組裏正在研究厚膜電阻譯碼器二極管矩陣(混合集成電路)以及外延技術,這在國內是領先的,與世界亦是同步的。我立即被分配負責研製平面二極管,接着研製外延小功率開關三極管,一切都很吸引人,開始埋頭苦幹。1963年9月,我們組被命名為十一室(集成電路研究室)。
激情燃燒的日子——參加微型計算機研製1965年8月,我們去參加了一個院裏召開的大會,黨委書記兼副院長張勁夫在台上來回走動,激動地揮動雙手説:“我提着腦袋把任務給你們要來了,你們要好好幹!”會上宣佈,成立計算所二部,亦稱“156”,專門研製微型計算機。我們在台下,亦熱血沸騰!深知自己參加的工作,是國家所急需,是時代賦予的使命,心中既高興,又緊張!隨後,很快從科大、清華調來了十來個畢業生,幹部及設備也配齊了。特別是從東北光機所三天之內調來了一個室。我被任命負責研製外延中功率開關三極管,這個任務難度很大,初期做出的P-N結總是低壓擊穿,飽和壓降也下不來,於是將全組排成三班倒。大家都是隨叫隨到,正副組長則是12小時一輪換,常常一天干13—14個小時。黃敞先生也親自指導,教我不要侷限一點,要全面考慮各種參數的全面配合,我們又重新設計了版圖……那時全組團結得如一個人,人人盡職盡責,指到哪,打到哪,真是激情燃燒的日子!部室領導也抓得非常緊。
科研處處長馬慶魁就常站在實驗室外面等着芯片,副主任何紹宗晚上給我們送麪條、麪包……情景十分感人。主任趙松巖則遙望南樓,感慨地説:“燈火輝煌156”。記得我們室有一個叫韓景春的同志,負責封裝,既無資料更無經驗,只有不斷地摸索才能前進,在他試驗用什麼化學藥品時,沒有高級設備去分析,只靠舌頭去嘗,感到不對勁時,就跑到水龍頭處馬上用水衝。在這樣的條件下,他把研製出的組件硬是給封好了!1976年他重病在身,已病危了,我去看他時,他已經神志不清了,但還陸陸續續跟我説:“毛主席還活着,他正在深圳的上空走着呢!”聽着聽着,我的淚水灑滿了面頰。當時就是這樣一羣人,為了國家的需要,無私地奉獻着自己的青春乃至生命!既無職稱、無榮譽,更無光環、獎金,卻默默無聞地工作了一輩子,他們什麼也不求,只求祖國的富強!
不知道經過了多少不眠之夜,中功率管終於質量和數量全達標了,而且還幫助兄弟組做了引導二極管。整體微型機研製進展也非常快,到了1966年8月即研製成功了,還會唱東方紅!在2007年的一天,我逐個在一樓大廳仔細看了所歷史長廊的畫卷,突然一幅圖片在我面前出現,令我驚呆了!這就是“156”組件計算機!從來沒有看到過啊!這就是我們曾經用青春和熱血灌溉過的156!這就是在浩瀚的夜空中追逐星空尋找的“156”!心情頓時激動了起來。旁邊的註釋是:156組件(集成電路)計算機是1966年8月研製出的我國第一台自行研製的空間計算機,1966年國慶,向國家報喜,得到周總理的表揚。此時,我已不禁熱淚盈眶。
創業路、路漫漫1969年12月由於156遷內地,1970年計算所又籌建集成電路研究室,1971年1月1號我被調回計算所,同時成立了十一室(集成電路研究室)由沈世剛與我負責,1973年7月啓動了013大型通用計算機的研製,是我國計算技術創始人之一的王正負責。他親切地對我説:“013機的咽喉是半導體通導存儲器,由你們室負責研製”。面對着更年輕的隊伍,我心中既興奮又有點害怕,好在156精神依然在我們的血液中流動。雖然國外封鎖厲害,很難找到資料,但我們靠頑強的拼搏,一點一點地摸索,終於完成了任務,研製成功的存儲器性能穩定。013機1976年也通過了鑑定,投入了使用,獲1978年全國科學大會重大成果獎,1977年所裏將電路預研組調入我室,其組長是所知名的電路設計專家沈亞城同志,而且任命吳幾康研究員為室主任。他是1953年回國的專家,156時,是十三室主任,專門研究集成電路計算機(1979—1983年提升為計算所副所長)。任命沈世剛、我、沈亞城、許新武為副主任,沈世剛協助吳幾康抓總,我負責集成電路、器件及工藝、研製芯片,沈亞城負責巨型機所用的電路設計,許新武為行政兼改造約1500M2的芯片研製淨化小樓。室已初具規模了,1977年12月,所裏承擔了千萬次大型機757任務,王正仍是負責人。他説:“一定要給十一室一個項目”。因此我們分析當時各種不同電路的特性:ECL雖然快,但功耗太大,CMOS雖然集成度高,功耗小,但因為Latch-up效應尚未徹底解決,造成了成品率低,只剩下I2L電路了,其規模可大,功耗亦小,而速度太低,我們從器件原理、工藝原理的分析中,發明了P+-N-P+型高速I2L新結構,並研製成功了256ROM,與六室外設合作,成功用於757外設的打印機中,為757工程增加了獨立自主研製成功的新集成電路。1983年11月757千萬次機通過了國家級鑑定,獲得國家科學進步一等獎,我們以“集成電路和工藝P+-N-P+型高速I2L新結構”的項目獲得1980年院科技成果二等獎,沈亞城負責的電路預研組的“高速低功耗ECL電路系統”的項目亦獲1980年院科技成果二等獎。
1983年6月,所裏將十一室命名為大規模集成電路室,當時已有6個組,約七八十人,而且已入住改造成功,位居南樓與北樓中的芯片研製淨化小樓,正準備甩開手大幹一番。當時北師大有一個“淺結離子注入”項目,我們參加了,研究多晶硅摻雜發射極晶體管及全離子注入晶體管,已有很大的進展。準備提供更高速度的電路(該項目後獲北京市科技成果二等獎),但在1984年末,科技處周潔來問我:計算所要不要研究大規模集成電路?令我大吃一驚!立即斬釘截鐵的回答:計算所若不進行芯片研究,今後做計算機設計的人只知道用芯片,裏面是什麼都不知道了,怎麼能設計一台好的計算機呢?然而不久,所領導正式把我們召去説:“所裏經費太緊張,拿不出錢支持大規模集成電路的研究……”我知道他的意思了,一走出北樓門口,忍不住失聲痛哭了,難道我們嘔心瀝血十幾年創建的研究室就這樣結束?計算所今後設計計算機的人真的只能看到黑匣子,而裏面是什麼都不懂了?難道計算所今後真的走向了“無芯”的未來?在萬般無奈中,我把最後一個同事安排好工作崗位後,毅然到微電子中心報到了,此時已是1986年年底。1987年3月6號,計算所正式撤消了大規模集成電路研究室,結束了這段無法忘懷的歷史。
微電子中心成立於1986年年底,又是一個初創的研究所,由三部分組成:半導體所及部分計算所做集成電路的人以及109廠。一天科技處的人通知我去電子部開一個項目研究會,主持人問我:你是哪個單位的?我如實回答,豈料他説:“你們科學院另有經費,不必在這裏掛了”,令人失望啊!後來我找到他的上級説:“我們不要經費,只要一個項目,到時按時交帳,如何?”大概他被我的精神感動了,不僅給了項目還給了三萬元經費。自此,我就和我的合作者陳曉東同志投入了CAD的研究,但此時我已50歲了,閲讀門陣列的描述語言,像讀天書,一句一句啃,一咬牙,下決心:從零開始,甘於寂寞,樂於清貧,從此潛心識規律,風華正茂更如前;三十年啊三十年,彈指一揮笑作別。
幸運的是:正好一家與日本人合資的廠家生產洗衣機,他們登門求教,希望幫助研製控制洗衣機的芯片,因為日本人什麼都給,唯獨洗衣機的芯片設計不給,只賣芯片,奇貴無比。我大膽地接下了這任務,開始全身心的用CAD方法設計了這塊芯片,日日夜夜解決難題,有時晚上甚至跳鐵門的牆回家,終於研製成功。單位生產處已計劃一年生產幾十萬片。但日本人卻降價到四塊錢一片,若生產,要賠錢。我不禁感嘆,難道我們工作的價值就是逼別人降價?
碰巧有一天,遇到院秘書長侯自強與院基金會主席徐正春,徐對我説:“夏培肅研究員(後升院士)申請了一項“等時間差”研究課題的項目,交到香港某公司生產一年沒有做出來,現在交帳限期快到了,能否幫忙用三個月去解決一下”?因為這塊芯片的物理設計是我們做的,便滿口答應,只提了一個條件,為二人在港生活費提供5000元港幣。雙方當即拍板成交,誰知等到簽證手續辦完,即將離京時,正式合同才拿到,其中有一條:若三個月做不出芯片,退回5000元生活費。天啊!賣了我也找不回這5000元啊!硬着頭皮,背水一戰,只好向前衝!到了香港,恨不得一天掰成兩天用,別人上班,我們上班;別人下班,我們還在上班。總算在大限之日拿到了合格芯片,免了一劫!
1989年我被公派到美國一家公司進行合作。但怎麼也沒有料到,一生中最大的刺激迎面而來。11月在加州拉斯維加斯有一個國際芯片的展覽會,我們在那裏參觀了一週,成千上萬的攤位我幾乎跑遍,都找不到我國的攤位。
好不容易在擁擠的人羣中看到了幾個國人手中拿着長城公司的塑料袋,我立馬迎上去,親切地問:“你們是來參展的吧?”,“不,是來參觀的”心中猛然一震,沒有希望找到了。只有我最明白,1963年我國的集成電路的研究水平與國外是同步的啊!為什麼現在差距如此?內心的痛苦使我掉下了眼淚,“琳琅滿目非國貨淚眼漣漣”。我暗自下決心,一定要設計一塊高水平的芯片來參展,洗刷恥辱。
1990年回國後,就潛心鑽研各種集成電路的設計方法,從建立版圖庫,時序庫開始,到寄生參數對性能的影響,時鐘樹的生成,全局規劃,時序驅動佈線等等,全定製,標準單元,宏單元的設計方法都研究過,用户包括華為的程序控制芯片,計算所的模糊控制芯片等等。批准了兩個發明專利,有關單位在2000年推薦我參加了一個在德國紐綸堡召開的國際發明專利博覽會。該會1949年創立,第一次邀請我國參加。大約全國去了32人,別人攤位是一個公司,我們則是一個國,攤位小而擁擠,但畢竟突破了“零”。歸國的大巴走了約一半車程,被通知我送的專利被評為銀獎,高興之餘,寫了幾句歪句:
【神州之尊重泰山,赤子榮辱輕鴻毛;
靈台無計四十載,不覺青絲已成雪。
紐綸堡夜星光燦,啓明銀座落中華;
十年恥痛今宵去,芳草天涯迷人還。】
但是興奮之餘,定下心來,仔細一想:真正用上的芯片在哪裏?雖然在設計時,就像一個老邁之年的人,用戰戰兢兢的雙腿爬上了一個山峯,仰頭一看,又一座更高的山峯堵住了前進的路,然後一咬牙,又頑強的一步一步的爬上那更高的山峯,可是令人痛心的是:芯片做出來了,沒有用,鎖在抽屜中,得了獎,又怎樣?它只是一張紙。因此,當江綿恆副院長視察微電子所時,召開了座談會,在會上我説:“一個科技工作者最大的痛苦,就是他用心血灌溉的珍貴芯片做出來了,沒有用!”好心人對我説:“你只會幹活,不會説話”,可是,這是我的肺腑之言。
激情再次燃燒的日子—參加龍芯物理設計2001年12月左右,夏培肅院士的博士研究生林琦給我電話:他與李國傑所長要找我,希望我能幫助計算所的CPU做物理設計,當時我有要事沒有去,第二天由他帶我去找了唐志敏老師。一羣年青人坐在一個大會議室中,唐介紹了情況,讓我參觀了他們研製成功的用FPGA燒成的CPU芯片,並提出了要求。我説,請讓我考慮三天。會下,我問韓承德老師:你們有多少經費,回答是全室200萬,但要留100萬培養研究生,頂多只能拿100萬做CPU。我心中一震,軟件費、投片費、人工費、返工費。這個經費要差一個數量級啊!因此,不敢接,只怕半途而廢,不了了之。然而,我內心深處,對計算所有着深厚的感情,曾經苦苦掙扎,想為計算所的計算機出力,而環境卻使我不得不離開,
如今……
到了2002年1月21日,我敲開了唐志敏老師辦公室的門,開口就説:“我來和你們幹CPU物理設計”。
他説:“熱烈歡迎”!於是1月22日,我就在微電子所實驗室説:新項目還在申請,我準備抽這段時間到計算所參加CPU物理設計,誰願意去?當時楊旭、陳守順、蔣見花、左紅軍馬上響應。在23號一大早,我們五人就進了龍芯實驗室,開始上機熟悉環境了。第一次和胡偉武老師見面。他説:“我要讓全中國人都會設計CPU”!我心一震,深深地被感動了!為中國人民服務,這是一生的追求!真是心有靈犀一點通,我們共同的理想一下子融在一起了。開始了我們之間長達六年之久的真誠合作。系統設計與物理設計無縫地結合了。真正的心往一處想,勁往一處使。

2004年黃令儀老師(右一)與胡偉武老師(右三)及龍芯
課題組成員,在龍芯2C芯片設計運行成功後到天安門看升旗
對於從未做過0.18μ工藝規範的人來説,設計時間這樣短,要看的資料這樣多,信號完整性又是全新的概念,真是心有餘而力不足了。那時,每一週,我都要召開會議,要每一個人彙報自己做過的工作,而且請胡老師到會指導。(大約2—3月份,胡老師又派了範寶峽、鍾石強參加了進來,後來還有趙繼業、李文等)。由於用Cadence信號完整性的仿真軟件仿真後的結果指出:幾乎一半以上的線網均有問題。我不敢告訴大家,怕影響信心。迫於無奈,找到了Cadence負責亞洲區的外國專家諮詢,他説:Cadence工具對信號完整性的分析太悲觀,不能用,要用CeltIC。天呀!為什麼不早説?害得我們好苦。此關一過,不僅掌握了方法,而且還獨立找到了質量又好,耗時又短的修復信號完整性方法,獲得了一項批准的發明專利。在這一段合作的時間中,龍芯課題組的全體年輕人,尤其是胡老師那種對崇高理想的執着追求深深地感染着我,這裏沒有無聊的紛爭,而是一顆顆炙熱的心,要把龍芯做出來,我感覺到一個激情燃燒的156時期又來到了。因此下決心一定要把CPU的物理設計做成功。也就在這個時候,胡老師做了一個果斷的佈置,要我在前面搭橋鋪路,大家緊緊跟上,而且決定我們自己設計的物理設計要投片。全體後端設計人員立刻緊張了。我回想起做757千萬次計算機時,每一個元器件都有備份,以防萬一。於是和胡老師商量,要做兩個芯片,1B為確保的,以打通全部流程為目標,時序與面積不太苛求;另一個1C為力爭的,對時序要嚴,面積要小,1B由我帶,1C由胡老師帶,並計劃先加工1C,再加工1B,但臨近流片時,一天一個衝擊波,若有心臟病者,肯定要趴下,尤其當1C在tapeout的前一天,測試同志發現,掃描鏈沒有接出來,胡老師迅速決策:人工修改。兩人一組,一個人操作,一個人旁邊檢查是否改錯,並調整先流1B,再流1C。同時胡老師莊嚴而凝重地説:“這是一個歷史時刻……”後,在場的人一個個疲勞得面色蒼白,只有眼睛充滿血絲,嘴唇還有一點點紅色的情況下,依然抖擻精神開始戰鬥,我心中立刻有一種悲壯感。這不就是沒有硝煙的戰場嗎?這與當年奮戰156的情景何其相似!就在我陷於沉思時,左紅軍神色慌張地找我:“黃老師,1B有一塊SRAM的電源地也沒有聯出來”,胡老師立刻下達命令:“你馬上去處理,這兒我管”!我跑過去一看,情況屬實,大量佈線佔滿了一塊SRAM的電源地線上面,怎麼辦?急中生智,我把屏幕儘量做大,在佈線中露出了縫隙,可以容納局部的Via孔通過,一點一點把電源地補齊了,1B順利地交出了。
在經歷千難萬險的修正後,1C終於在第二天凌晨3點左右結束設計了,在胡老師的房間,我説:就這樣了,已盡力了!但此時此刻已錯過了TSMC最後上交的tapeout的時間,要怎樣才能爭取1C與1B同步加工?突然想到過去我曾在TSMC流過兩個芯片,都是通過上海賴作琪先生聯繫的,何不找他再幫忙?胡老師馬上拍板,要我乘7點的飛機飛往上海,9點在大雨中找到賴先生,他為我們的精神所感動,竭力去爭取,從電話中傳來對方聲音:“我們這裏人仰馬翻了”!
眼看無希望了,通過閲讀賴作琪先生的文檔又發現1C一個錯誤:PLLCUTCELL中少加了一個金屬條,會造成ESD的問題,在通知所裏改錯時,突然又傳來了一個令人振奮的消息:有一個用户因時間問題未能完成設計,空出了一個MPW的位置,於是1C進線了,真是天道酬勤,上天不負有心人!
隨後的日子,我與胡老師一樣,老做噩夢,這有錯,那有錯,醒來上機一查又沒有錯,心驚肉跳的度日,兩塊芯片都加工,是我堅持的,心中沉甸甸的。如果做不出來,十萬美元啊!如何向計算所交代?接着脖子不能動了,大夫説,今後不要再用電腦了,躺在牀上整整一個多月,1C回來時,不敢去看,胡老師一個電話打到家:“成功了!”我頓時心花怒放,不知怎的,脖子也不疼了,我完全沉浸在幸福之中,緊接着1B也成功了。
2003年3月,微電子所與計算所正式簽了合同後,由微電子所承擔龍芯的宏單元庫全定製模塊設計,我招了一批研究生開始3w6r寄存器堆的設計,但,無情的非典來了,而大家的熱情依然高漲,認真學習,努力工作,每天晚上十點,我都要趕人離開實驗室,居然還有兩個人,楊獻與陳為竟通宵達旦地幹,我對他們説:若你們得了非典,我如何向你們的父母交代?就在這樣的非常時期,我們也按時完成了任務,龍芯2B成功了。
2004年9月,在圓滿的完成了龍芯2C中所用的2塊寄存器,6種I/O PAD,14種電源地PAD後,我向微電子所領導交代了全部工作及文檔總結後,請求退休,因身心太疲勞,已67歲了。回到了桂林老家,胡老師聞訊後,給我寫了一封非常感人的信,要我繼續為龍芯的理想而奮鬥,並派了他愛人、龍芯骨幹楊旭、鍾石強在桂林找到了我,此時此刻,我沒有理由拒絕,跟他們回到了計算所,堅持在2D、2E、2F、2F2中完成了我所承擔的工作。
感想參加156及龍芯的工作,是我一生中最緊張、最艱苦的工作,然而也是心情最舒暢和感到最幸福的工作,因為它是如此的相似,一樣的激情滿懷,一樣的時代使命感,一樣的拼搏,一樣的為國家的需要,一樣的進展很快,關於這一點,除了精神因素以外,有一個很重要的原因是兩者組織結構合理、科學,系統設計無縫的與物理設計結合在一起,一個領導,統一指揮,沒有兩層皮,這是一個不可逾越的客觀規律,正好像在社會主義中,要進行商品經濟一樣。另外,也使我聯想到:如果計算所1986年沒有徹底地解散大規模集成電路室,留下幾個種子,或許龍芯不至於15年後如此艱辛的從零開始做物理設計,進展也許會更快。偉大的毛主席在陝甘寧邊區經濟極端困難的時刻,不是壓縮部隊,而是把部隊開到南泥灣,生產自救,極大地推動了革命的進程。
在我這一生中的直接領導和合作者中,最佩服的是胡老師,他不僅有一顆熱愛祖國、獻身民族復興的靈魂,而且能把這一理念去感染和傳遞給他領導的團隊,有學識,有膽量,有魄力,是一個有理想的人。他承受的壓力與挑戰太多了,有時也會流淚。有一次,我以為他受不了了,而第二天見他依然樂觀開朗的指揮工作,在一種很高的境界中過關了。是的,當一個人為了崇高的理想,甚至不惜冒生命的危險時,對他就只有愛惜和幫助的份了。我也很羨慕龍芯團隊的年輕人,一參加工作就有了這樣好的項目去發揮自己的才能,如張福新,在產業化最艱苦的日子裏,臨危受命,為了讓龍芯能真正的用起來,殺出了一條血路。高翔、張戈,年紀輕輕,已挑大樑。
趙繼業、楊旭、範寶峽、鍾石強在物理設計中已做出了很大的貢獻等等。
在這個優秀的團隊中,人才迅速成長,在我們這一代人中是夢寐以求的啊!我們的童年是在抗日戰爭敵機的掃射中度過的,我就躲過防空洞,親眼目睹過敵機炸死了兩個在洞口抽煙的無辜同胞。國破山河碎的痛苦,四處逃難的恐懼,已深深地印在了我們年幼的心靈中。我們的少年時期,是在新中國欣欣向榮的景象中,沐浴着温暖的陽光中成長。記得初中畢業後,因家貧,上不起學了,想了種種辦法都落空了。無望之際,找了團委書記梁匯全同志,他親切的對我説:國家百廢待興,急需建設人才,你應該繼續學習!事後不僅派人到家説服母親,還在居委會開出了免學費及助學金的證明。當我拿到這證明時,眼淚奪眶而出。因此,在我心中最大的願望是為祖國的強大而出力。今天,龍芯的理想,就是增強中國國力,加強信息安全,為千萬老百姓能用上龍芯而努力。願以生命的餘輝與龍芯人一起,共同奮鬥!
南樓、北樓今何在?
只是魂不改。
問君能有幾多情?
恰似滾滾長江向東流。