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闡述國(guó)產(chǎn)CPU芯片之父——航天771所沈緒榜院士的那些事

中科院半導(dǎo)體所 ? 來(lái)源:中科院半導(dǎo)體所 ? 作者:中科院半導(dǎo)體所 ? 2021-03-27 09:25 ? 次閱讀

前言:在中美科技戰(zhàn)背景下,全體國(guó)人充分認(rèn)識(shí)到了芯片的重要性,人們期待我國(guó)的芯片產(chǎn)業(yè)自強(qiáng)自立,希望CPU芯片等高端通用芯片的短板能盡快補(bǔ)齊。本文回顧一段歷史,介紹沈緒榜院士早在上世紀(jì)70年代,自主研制國(guó)產(chǎn)CPU芯片的故事,以及當(dāng)時(shí)的時(shí)代背景,讀者可據(jù)此了解我國(guó)發(fā)展國(guó)產(chǎn)芯片的歷程。

近兩年,隨著美國(guó)對(duì)我國(guó)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的圍堵已從集成電路(芯片、IC)設(shè)計(jì),延伸到制造、設(shè)備和材料,再深入到關(guān)鍵核心技術(shù),我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)正經(jīng)歷著歷史上的至暗時(shí)刻。萬(wàn)眾期待我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)自強(qiáng)自立,希望國(guó)家出臺(tái)更強(qiáng)有力的舉措來(lái)發(fā)展芯片產(chǎn)業(yè)。

在談到發(fā)展國(guó)產(chǎn)CPU芯片時(shí),大家自然會(huì)想到中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所2001年就開(kāi)始設(shè)計(jì)的龍芯系列國(guó)產(chǎn)CPU,以及后來(lái)陸續(xù)推出的兆芯、海光、飛騰等國(guó)產(chǎn)CPU品牌,加上海思麒麟系列SoC為代表的一大批SoC品牌,其陣容還算強(qiáng)大。但是,美國(guó)正在從制造等環(huán)節(jié)遏制我們,使我們?cè)O(shè)計(jì)的高端CPU芯片和SoC芯片無(wú)法被制造出來(lái)。

如果要追尋最早的國(guó)產(chǎn)CPU芯片研制歷史,應(yīng)該從航天771所沈緒榜院士1977年主持研制的16位大規(guī)模集成電路(VLSI)微型計(jì)算機(jī)CPU芯片算起。該芯片在設(shè)計(jì)時(shí)是從電路邏輯、制造工藝和整機(jī)系統(tǒng)方面通盤(pán)考慮的,并且是在該所的生產(chǎn)線(xiàn)上完成。所以沈院士要解決和克服的困難很多。

相比之下,龍芯及后來(lái)各種國(guó)產(chǎn)CPU芯片研制,設(shè)計(jì)時(shí)采用了先進(jìn)的進(jìn)口EDA軟件,制造時(shí)委托芯片制造廠代工,需要解決和克服的困難要相對(duì)少一些。作為最早的國(guó)產(chǎn)CPU芯片的研制者,國(guó)內(nèi)研究CPU架構(gòu)的開(kāi)先河者,沈緒榜院士從2001年開(kāi)始,先后被邀請(qǐng)參加了龍芯、中星微、銀河、天河等CPU芯片和計(jì)算機(jī)項(xiàng)目的鑒定,并擔(dān)任鑒定會(huì)主席。龍芯及后續(xù)的國(guó)產(chǎn)CPU芯片距他1977年研制第一款國(guó)產(chǎn)CPU芯片晚了二十多年時(shí)間。

要回顧這段歷史,就要從“兩彈一星”的配套工程說(shuō)起。我國(guó)要發(fā)展運(yùn)載火箭和導(dǎo)彈,重要的是要“導(dǎo)”,“導(dǎo)”就是控制和引導(dǎo)。這就要求在火箭和導(dǎo)彈上必須安裝又輕又小的微型計(jì)算機(jī),用來(lái)制導(dǎo)火箭和導(dǎo)彈的飛行軌跡。

一、“兩彈一星”的配套工程:156工程

1960年,中國(guó)首枚近程導(dǎo)彈雖然成功發(fā)射,但由于射程較短,以及技術(shù)上的局限,大大制約了未來(lái)原子彈和氫彈的研制、發(fā)射和投送。

為了提升運(yùn)載火箭的推力和速度,1965年3月,國(guó)家向中國(guó)科學(xué)院下達(dá)了研制遠(yuǎn)程火箭控制用的微型計(jì)算機(jī)的任務(wù),微型計(jì)算機(jī)命名為156微型機(jī),研制任務(wù)稱(chēng)為156工程。同年9月,由中科院計(jì)算所、電子所、物理所、東北物理所、西北計(jì)算所、長(zhǎng)春應(yīng)化所六個(gè)研究所的七個(gè)研究室的半導(dǎo)體和計(jì)算機(jī)人員合并后,在北京中關(guān)村成立了新型的集成電路與計(jì)算機(jī)研究所,對(duì)外代號(hào)為156工程處。

不久又在陜西臨潼驪山北麓開(kāi)始“三線(xiàn)”項(xiàng)目建設(shè),項(xiàng)目對(duì)外名稱(chēng)是324工程處,由于有部隊(duì)參與建設(shè)和保衛(wèi),項(xiàng)目對(duì)外也稱(chēng)為蘭字826部隊(duì)。156、324和826都是相同工程的代號(hào),它們是后來(lái)航天771所的前身。

令人嘆服的是,156工程上馬僅一年,1966年9月,中國(guó)第一臺(tái)自主研制的集成電路計(jì)算機(jī)樣機(jī)便在北京完成。這是在條件有限的情況下,科研人員克服重重困難,以只爭(zhēng)朝夕的工作熱情完成的。科研人員回憶當(dāng)時(shí)的情況說(shuō)道,雖然156工程處的工作條件是國(guó)內(nèi)最好的,但仍然十分簡(jiǎn)陋。“在沒(méi)有高精密設(shè)備的情況下,工程師們只能用鋸子切割硅片。精密的半導(dǎo)體元件竟是在一片片手工打磨的硅片上制作而成。”

那時(shí),156工程全體人員懷著對(duì)祖國(guó)的滿(mǎn)腔熱忱,克服一道道難關(guān),先后在北京中關(guān)村和陜西臨潼驪山腳下開(kāi)創(chuàng)了“燈火輝煌156”、“戰(zhàn)天斗地324”的創(chuàng)業(yè)佳話(huà)。四年后的1969年,156工程全員遷至陜西臨潼,繼續(xù)進(jìn)行著航天微電子和微型計(jì)算機(jī)領(lǐng)域最新、最前沿的技術(shù)研究。

驪山的山頂有著名的周朝“烽火戲諸侯”的烽火臺(tái),北麓有著名的唐朝楊貴妃“溫泉水滑洗凝脂”的華清池,北邊遠(yuǎn)處地下還沉睡著“世界八大奇跡”的秦朝兵馬俑軍陣。但是,324工程處選址于此,并不是看中了這里的好風(fēng)水,而是想要依托驪山南側(cè)峰巒疊嶂的山地掩護(hù),把這里當(dāng)作了中國(guó)“三線(xiàn)”建設(shè),國(guó)家生產(chǎn)力戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移的根據(jù)地。

圖1.80年代航天771所的科研和生產(chǎn)廠區(qū)大門(mén)

(昔日的324工程處,現(xiàn)在是驪山分部)

當(dāng)時(shí),324工程處周?chē)沫h(huán)境就和一般小山村無(wú)異,有小橋、農(nóng)田、菜地和滿(mǎn)坡的石榴園,還有雨天泥濘、冰雪天溜滑的斜坡路,甚至生活區(qū)夜間偶爾會(huì)有狼、豹出沒(méi)。單位毗鄰的臨潼縣城也很落后,當(dāng)?shù)剞r(nóng)民看見(jiàn)女職工穿裙子都覺(jué)得很驚奇,指指點(diǎn)點(diǎn)說(shuō)城里“婆姨”穿的是“獨(dú)筒褲”。老人們看到廠區(qū)管理嚴(yán)格并有軍人守衛(wèi),會(huì)竊竊私語(yǔ)地議論,“山坡上的324到底是干啥的?”,“聽(tīng)說(shuō)是造原子彈的”。

生活條件雖然十分艱苦,但是324工程作為當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)頂尖的高技術(shù)研究機(jī)構(gòu),擁有國(guó)內(nèi)一流的人才隊(duì)伍和最先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備。由于我國(guó)受“巴統(tǒng)”和“瓦森納協(xié)定”限制,324工程無(wú)法購(gòu)買(mǎi)到當(dāng)時(shí)國(guó)際上最先進(jìn)的4英寸芯片生產(chǎn)線(xiàn),但國(guó)內(nèi)僅有的三條3英寸芯片生產(chǎn)線(xiàn)中,就有一條安裝在324工程處。

1975年,324工程劃歸當(dāng)時(shí)的第七機(jī)械工業(yè)部(簡(jiǎn)稱(chēng)七機(jī)部、航天部)直接領(lǐng)導(dǎo),定名為航天771所,對(duì)外稱(chēng)為西安微電子技術(shù)研究所。

1983年以后,隨著改革開(kāi)放和國(guó)際局勢(shì)緩和,我國(guó)備戰(zhàn)需求減少,航天771所的上天軍品型號(hào)任務(wù)隨之減少。同時(shí)也因?yàn)閲?guó)門(mén)大開(kāi),IBM系列PC機(jī)大量進(jìn)入中國(guó),航天771所為航天軍工單位地面應(yīng)用研制的通用微型計(jì)算機(jī)(LS 772微型機(jī))由原來(lái)的熱銷(xiāo)很快變?yōu)榱藴N(xiāo),后來(lái)通用整機(jī)生產(chǎn)線(xiàn)也全面停產(chǎn)。

但與此同時(shí),國(guó)際技術(shù)交流卻日趨活躍,航天771所經(jīng)常會(huì)有國(guó)外專(zhuān)家來(lái)所里進(jìn)行技術(shù)交流。研究生和全所技術(shù)人員在不影響工作情況下,都可以參加這些國(guó)際微電子和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域最新技術(shù)講座。重要的講座都是由外語(yǔ)非常精通的科技委主任黃敞先生親自翻譯。航天771所創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域29項(xiàng)第一,某些技術(shù)在國(guó)際上也是一流的,舉三個(gè)例證。

例證1:航天771所前身156工程處1965年成立,而且單位以只爭(zhēng)朝夕的精神發(fā)展著我國(guó)的航天微電子和計(jì)算機(jī)事業(yè)。雖比美國(guó)1957年創(chuàng)立的仙童半導(dǎo)體公司晚八年,但相比于同樣從事計(jì)算機(jī)芯片開(kāi)發(fā)的1968年才成立的Intel公司,則早了三年時(shí)間。

例如2:沈緒榜院士1977年研制出了16位NMOSVLSI CPU芯片,而相比于Intel公司1978年才推出的16位CPU芯片8086,則早了一年時(shí)間。

例證3:晶體管模型參數(shù)計(jì)算機(jī)自動(dòng)提取技術(shù)是由居悌研究員于1981年完成,1982年在國(guó)際期刊上發(fā)表,而美國(guó)1982年才開(kāi)始這方面的研究,相差了幾年時(shí)間。1986年,居悌僅以副教授的身份受到美國(guó)科學(xué)院的邀請(qǐng),赴美進(jìn)行技術(shù)交流,并在伊利諾伊大學(xué)講學(xué)(圖2)。

圖2.居悌副教授在伊利諾伊大學(xué)講學(xué)

(來(lái)源:參考資料3)

目前,航天771所總部由臨潼遷到西安市區(qū),多個(gè)科研和生產(chǎn)區(qū)分布于西安市碑林區(qū)、高新區(qū)、臨潼區(qū)、長(zhǎng)安區(qū)。在崗職工達(dá)到5300多人,其中各類(lèi)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員2649人,高級(jí)職稱(chēng)以上660人。涌現(xiàn)了全國(guó)勞動(dòng)模范、“百位感動(dòng)中國(guó)人物”羅健夫,中國(guó)半導(dǎo)體專(zhuān)業(yè)著名專(zhuān)家、俄羅斯外籍院士黃敞,中科院院士沈緒榜、沈天惠等一大批科技精英和模范人物。全所形成了計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體集成電路和混合系統(tǒng)集成三大專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)齊頭并進(jìn)、軍民融合、科學(xué)發(fā)展的良好格局。

55年來(lái),航天771所先后承擔(dān)了國(guó)家220多個(gè)重點(diǎn)工程及武器型號(hào)的計(jì)算機(jī)、集成電路、混合系統(tǒng)集成產(chǎn)品的研制配套任務(wù),創(chuàng)造了我國(guó)計(jì)算機(jī)和集成電路發(fā)展史上的29個(gè)第一。其中中國(guó)計(jì)算機(jī)方面的4個(gè)第一是,1966年,第一臺(tái)全國(guó)產(chǎn)雙極型集成電路微型計(jì)算機(jī);1970年,第一臺(tái)全國(guó)產(chǎn)PMOS集成電路微型計(jì)算機(jī);1977年,第一臺(tái)全國(guó)產(chǎn)16位VLSI微型計(jì)算機(jī);1981年,第一臺(tái)全國(guó)產(chǎn)CMOS抗電磁脈沖加固微型計(jì)算機(jī)。

航天771所是我國(guó)唯一融合了半導(dǎo)體集成電路、微型計(jì)算機(jī)和混合系統(tǒng)集成三位一體的大型研究機(jī)構(gòu)。它幾乎與國(guó)外同時(shí)期起步,是我國(guó)航天微電子和計(jì)算機(jī)的先驅(qū)者,是支撐我國(guó)航天軍工事業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的主力軍,也是全球IT百?gòu)?qiáng)企業(yè)中興通訊的創(chuàng)辦單位。

航天771所同時(shí)肩負(fù)著計(jì)算機(jī)和集成電路領(lǐng)域的人才培養(yǎng)任務(wù)。55年來(lái),該所共培養(yǎng)了研究生350多名,其中,博士生150多名。在黃敞、沈緒榜、沈天慧等老一輩科技工作者的奉獻(xiàn)精神感召下,所風(fēng)純正,人才輩出。畢業(yè)的具有深厚專(zhuān)業(yè)底蘊(yùn)、又有愛(ài)國(guó)敬業(yè)情懷的行業(yè)精英不勝枚舉,戴文華、武平、趙元富、陳南翔、馬光悌、龔龍慶、陸鐵軍、任文杰、張興、王新安、趙秋奇、陳嵐、朱向東、史君、于敦山、馮建華、蔣安平、梁松海、錢(qián)剛、李莉、張國(guó)新、李劍川、楊豐林等是筆者熟悉的部分畢業(yè)生,抱歉不能列出全部的研究生優(yōu)秀代表。

無(wú)論在芯片設(shè)計(jì)、制造工藝、設(shè)備和材料、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成等行業(yè),還是在政府、高校和科研院所,到處有曾在航天771所學(xué)習(xí)或工作經(jīng)歷的驪山人,他們是微電子、計(jì)算機(jī)和混合系統(tǒng)集成領(lǐng)域的多面手,在各自崗位發(fā)揮著重要作用,為祖國(guó)貢獻(xiàn)著聰明才智。因此,航天771所也被譽(yù)為中國(guó)芯片和計(jì)算機(jī)行業(yè)的“黃埔軍校”。

二、國(guó)內(nèi)首臺(tái)微型計(jì)算機(jī):156微型機(jī)

156微型機(jī)是我國(guó)第一臺(tái)遠(yuǎn)程運(yùn)載火箭控制系統(tǒng)制導(dǎo)微型計(jì)算機(jī),其體積小、重量輕,可在振動(dòng)、沖擊、高溫、低溫、潮濕、真空等惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作,具有99.8%的可靠性。中國(guó)計(jì)算機(jī)泰斗吳幾康,中國(guó)半導(dǎo)體著名專(zhuān)家、俄羅斯外籍院士黃敞,中國(guó)計(jì)算機(jī)著名專(zhuān)家、中科院院士沈緒榜,中國(guó)著名化學(xué)專(zhuān)家、中科院院士沈天慧,著名專(zhuān)家吳錫九、何澤仁、阮鴻義等一批科技領(lǐng)軍人物在極端艱苦的條件下,攻克了大量技術(shù)難題,為156微型機(jī)的研制做出了巨大貢獻(xiàn)。

在156工程中,黃敞先生負(fù)責(zé)全面技術(shù)工作,沈緒榜先生任計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)組組長(zhǎng),負(fù)責(zé)火箭控制微型計(jì)算機(jī)的總體方案、邏輯設(shè)計(jì)、CPU芯片設(shè)計(jì)和系統(tǒng)集成等工作。

半導(dǎo)體著名專(zhuān)家、俄羅斯外籍院士黃敞先生

(來(lái)源:微信公眾號(hào)htjy771)

1966年9月初,第一臺(tái)156微型機(jī)樣機(jī)誕生(圖6),1971年9月10日,裝有156微型機(jī)的我國(guó)首枚洲際運(yùn)載火箭飛行成功,156微型機(jī)表現(xiàn)優(yōu)異。1975年11月26日,156微型機(jī)成功控制“長(zhǎng)征二號(hào)”運(yùn)載火箭將我國(guó)第一顆返回式人造地球衛(wèi)星送上太空。1980年5月18日,全部國(guó)產(chǎn)化組件的156微型機(jī)精確控制著遠(yuǎn)程運(yùn)載火箭飛向太平洋,在預(yù)定海域準(zhǔn)確降落。后續(xù)的“長(zhǎng)征”系列運(yùn)載火箭也大量繼承、運(yùn)用了156微型機(jī)的技術(shù)。

156微型計(jì)算機(jī),1966年(來(lái)源:參考資料4)

156微型機(jī)是我國(guó)第一臺(tái)自主設(shè)計(jì)、全國(guó)產(chǎn)化、用于火箭控制的薄膜混合組件專(zhuān)用微型計(jì)算機(jī)。它填補(bǔ)了我國(guó)箭控嵌入式計(jì)算機(jī)的空白,將運(yùn)載火箭的制導(dǎo)控制系統(tǒng)提高到了一個(gè)新的水平。它使當(dāng)時(shí)中國(guó)集成電路和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)與世界先進(jìn)水平的距離大大縮小,開(kāi)創(chuàng)了中國(guó)航天微電子與微型計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的新紀(jì)元。

三、國(guó)內(nèi)最早的CPU芯片研發(fā)者:沈緒榜院士

航天771所完成了“兩彈一星”的156型箭載微型計(jì)算機(jī)研制任務(wù)后,又開(kāi)始了新的彈載微型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)。1974年,基于對(duì)MOS微電子技術(shù)發(fā)展方向的深刻認(rèn)識(shí),結(jié)合國(guó)內(nèi)NMOS工藝技術(shù)發(fā)展情況,沈緒榜院士提出研制中國(guó)16位集成電路微型計(jì)算機(jī)的設(shè)想。在進(jìn)行了大量前期預(yù)研論證、方案設(shè)計(jì)和邏輯設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,他和芯片設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和制造工藝技術(shù)人員一起,共同攻克了NMOS工藝技術(shù)難關(guān)。1977年,他領(lǐng)導(dǎo)研制的中國(guó)第一臺(tái)16位VLSI微型計(jì)算機(jī)獲得成功,型號(hào)命名為L(zhǎng)S77型。(榮獲國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。)

LS77微型計(jì)算機(jī)的CPU芯片是由運(yùn)算邏輯部件(ALU)和程序邏輯陣列(PLA)電路組成。為了滿(mǎn)足箭載應(yīng)用的計(jì)算精度,該CPU的指令集除了16位運(yùn)算指令外,還有32位運(yùn)算指令,有直接、間接、堆棧和相對(duì)四種尋址方式。LS77微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)配套芯片都是自主研制的。其中包括512x2位靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM)芯片、512x9位只讀存儲(chǔ)器(ROM)芯片、15種大規(guī)模NMOS芯片、6種TTL芯片等。

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LS77微型計(jì)算機(jī)的CPU芯片的布圖

(來(lái)源:網(wǎng)上資料

LS77微型計(jì)算機(jī)是獨(dú)立設(shè)計(jì)、研制、生產(chǎn)和電路配套系列化的中國(guó)集成電路計(jì)算機(jī)的首創(chuàng)之舉,實(shí)現(xiàn)了中國(guó)芯片技術(shù)的歷史性突破。它的研制成功比國(guó)外16位微型計(jì)算機(jī)的問(wèn)世還早了1年。它也使國(guó)產(chǎn)集成電路計(jì)算機(jī)指令集設(shè)計(jì)從此轉(zhuǎn)移到了CPU芯片指令集上來(lái),是國(guó)產(chǎn)專(zhuān)用CPU芯片的首創(chuàng)之舉,是中國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展歷史上的一座里程碑。1978年,LS77微型計(jì)算機(jī)成為了獻(xiàn)給全國(guó)科學(xué)大會(huì)的一份厚禮。

1980年以后,隨著改革開(kāi)放和國(guó)際技術(shù)交流日趨活躍,沈緒榜院士的研究?jī)?nèi)容更加多元,研究方向更加趨向世界前沿,科研成果源源不斷涌現(xiàn)出來(lái)。他多次參與國(guó)際技術(shù)交流,利用與法國(guó)專(zhuān)家合作的機(jī)會(huì),開(kāi)始研究數(shù)字信號(hào)處理器DSP)芯片,先后共研制了四種DSP芯片;他不斷研究多元并行處理(MPP)嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)測(cè)試新方法,完成了一種320MIPS陣列微處理器芯片的研制。(1985年榮獲國(guó)家級(jí)特等獎(jiǎng),1986年榮獲國(guó)家級(jí)有突出貢獻(xiàn)專(zhuān)家稱(chēng)號(hào));

1987年他研制成功了由5個(gè)大圓片(Wafer)共1024個(gè)16位定點(diǎn)處理元組成的MPP計(jì)算機(jī),工頻10Mhz,峰值運(yùn)算速度6億次/秒,功耗約1.5瓦,體積只有手掌大小;(1988年榮獲國(guó)防專(zhuān)用國(guó)家級(jí)科技進(jìn)步三等獎(jiǎng));1995年完成了定點(diǎn)32位RISC微處理器芯片的研制;(獲1997年國(guó)家級(jí)科技進(jìn)步三等獎(jiǎng));1997年以后分別完成了定點(diǎn)加減法峰值速度每秒達(dá)3.2億次操作的MPP處理器芯片、浮點(diǎn)32位RISC微處理器芯片、以及MPP嵌入式計(jì)算機(jī)等項(xiàng)目型號(hào)的研制,(2002年獲得了兩項(xiàng)國(guó)防科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)),限于篇幅,抱歉諸多成果難以逐個(gè)陳述。

面向高速圖像信號(hào)處理的MPP嵌入式計(jì)算機(jī)

(來(lái)源:網(wǎng)上資料)

四、沈緒榜院士的科學(xué)思想與卓越成就

沈緒榜院士的科學(xué)思想與卓越成就可以歸納為以下幾點(diǎn):

1.20世紀(jì)60年代初,他參加了“兩彈一星”專(zhuān)用微型計(jì)算機(jī)研制,先后設(shè)計(jì)了我國(guó)第一臺(tái)小規(guī)模和中規(guī)模芯片箭載計(jì)算機(jī),提出了多重積分誤差校正新方法、箭載增量計(jì)算機(jī)新體系結(jié)構(gòu)、火箭控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)測(cè)試方法等,取得了突破性技術(shù)創(chuàng)新。

2.70年代,為打破國(guó)外的禁運(yùn)封鎖,他率先開(kāi)展涵蓋計(jì)算機(jī)指令集、體系結(jié)構(gòu)、邏輯設(shè)計(jì)方案、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的芯片和微型計(jì)算機(jī)研究,成功研制出16位VLSI微型計(jì)算機(jī),實(shí)現(xiàn)了中國(guó)集成電路計(jì)算機(jī)的歷史性突破,與國(guó)際計(jì)算機(jī)發(fā)展水平并駕齊驅(qū)。

3.80年代末期開(kāi)始,他主持研究和設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理器芯片、定點(diǎn)和浮點(diǎn)32位RISC微處理器芯片、每秒3.2億次MPP系統(tǒng)級(jí)芯片與MPP計(jì)算機(jī)。

4.近10年來(lái),他致力于計(jì)算機(jī)應(yīng)用編程語(yǔ)言、設(shè)計(jì)體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)級(jí)芯片實(shí)現(xiàn)技術(shù)的創(chuàng)新性研究,將計(jì)算機(jī)時(shí)空計(jì)算自然統(tǒng)一,圓一個(gè)中國(guó)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)級(jí)芯片自行設(shè)計(jì)之夢(mèng)。

5. 沈緒榜院士在科研領(lǐng)域勤勤懇懇,深耕細(xì)作的同時(shí),不忘以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,積極投身到為國(guó)家培養(yǎng)計(jì)算機(jī)和芯片設(shè)計(jì)雙料科技人才的神圣工作中去。先后培養(yǎng)了130多位博士和碩士研究生。

沈緒榜院士發(fā)表了80多篇科技論文,出版了《超大規(guī)模集成電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)》等七部學(xué)術(shù)著作。他于2016年榮獲了中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)頒發(fā)的“CCF終身成就獎(jiǎng)”。

沈緒榜院士是首個(gè)國(guó)產(chǎn)CPU芯片的研制者,他的首款國(guó)產(chǎn)CPU芯片比后來(lái)者早了二十多年(一代人以上)的時(shí)間。之后,他孜孜不倦地研究,不斷創(chuàng)新CPU、RISC微處理器、DSP微處理器、MPP微處理器等芯片的架構(gòu)、理論和設(shè)計(jì)方法,是當(dāng)之無(wú)愧的國(guó)產(chǎn)CPU芯片之父。

計(jì)算機(jī)著名專(zhuān)家、中科院院士沈緒榜先生與 “兩彈一星”元?jiǎng)住⒅锌圃涸菏繉O家棟先生親切交談

(來(lái)源:參考資料1)

自20世紀(jì)80年代,國(guó)外芯片進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)后,國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)特別是民用領(lǐng)域自主基礎(chǔ)研究發(fā)展緩慢,甚至停頓下來(lái)。國(guó)外芯片對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)形成了強(qiáng)大沖擊和占領(lǐng)。但是,沈緒榜院士堅(jiān)持走中國(guó)集成電路計(jì)算機(jī)自主發(fā)展的道路不動(dòng)搖,繼續(xù)緊跟世界芯片技術(shù)發(fā)展潮流,保持計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新研究不松懈,隨時(shí)準(zhǔn)備著利用最先進(jìn)的芯片技術(shù)為我國(guó)航天軍工事業(yè)貢獻(xiàn)力量。

后記:沈緒榜院士研發(fā)的國(guó)產(chǎn)16位VLSI微型計(jì)算機(jī)CPU芯片于1977年推出,而美國(guó)Intel公司的8086 16位通用CPU芯片晚了一年才推出。雖然通用CPU要比專(zhuān)用CPU復(fù)雜,兩者可比性不強(qiáng)。但比較至少可以說(shuō)明,開(kāi)始時(shí)我國(guó)自主的芯片技術(shù)與國(guó)外芯片技術(shù)基本同步。因?yàn)椤皟蓮椧恍恰钡溶姽ず教焓聵I(yè)有迫切需求,所以156工程很快上馬,全國(guó)人才和物資快速向驪山腳下集中。80年代及以后國(guó)外芯片大量銷(xiāo)往中國(guó),芯片基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)沒(méi)有受到應(yīng)有的重視。直到2000年國(guó)家發(fā)布18號(hào)文和推出相關(guān)舉措,這種局面才開(kāi)始從芯片設(shè)計(jì)業(yè)逐步扭轉(zhuǎn)。

參考資料:

1. 沈緒榜院士文集,中國(guó)宇航出版社,2018.1

2. 居悌,關(guān)中往事,居悌教授的博客:http://blog.sina.com.cn/s/articlelist_1449096665_5_1.html,2009.8.12

3. 居悌,關(guān)中往事(二十三)奧克萊街823號(hào),居悌教授的博客:http://blog.sina.com.cn/s/blog_565f75d90100eqtp.html,2009.9.3

4. CCF中國(guó)計(jì)算機(jī)歷史記憶 156計(jì)算機(jī),中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)官網(wǎng):https://www.ccf.org.cn/c/2019-02-18/660375.shtml

5. OFweek可穿戴設(shè)備網(wǎng),盤(pán)點(diǎn)中國(guó)集成電路史上最具代表性的六位科學(xué)家,搜狐網(wǎng):https://www.sohu.com/a/277220771_99893765,2018.11.22

6. AI財(cái)經(jīng)社,中國(guó)芯片往事:扎根驪山靠手工打磨,清華系成資深玩家,騰訊網(wǎng):https://new.qq.com/omn/20191002/20191002A030BR00.html,2019.10.2

7. 人民網(wǎng),航天科技九院771所成立55周年:創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)譜新章,新華網(wǎng):http://www.xinhuanet.com/2020-10/16/c_1126619541.htm,2020.10.16

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原文標(biāo)題:【芯論語(yǔ)】國(guó)產(chǎn)CPU芯片之父——航天771所沈緒榜院士的故事

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