记电子科学技术研究院ASIC设计科研团队
这是一个“人丁单薄”的团队,一位老师,三个学生;这是一个年轻的团队,成立不到三年——就是这个团队,在很短时间里研制出了我国第一个以SoC思想设计雷达信号处理芯片,打破了国际技术封锁,将我国在此种芯片设计上落后外国二三十年的差距缩小为零。这种芯片有一个大气的名字叫“成电之芯”。“芯”如其“心”,名字背后所彰显的正是这个团队几年来齐心协力、敢拼敢干的团队精神。这个团队就是我校电子科学技术研究院ASIC设计团队。
一位老师和几名学生
2003年5月,作为我校办学体制的重大创新,以承担重大、重点科研项目及工程任务、小批量多品种订货生产和研究生培养为己任的电子科学技术研究院成立。不久,研究院成立ASIC设计团队,并申请到了第一个项目:雷达SoC芯片的设计与研发。该项目由一名外聘的研究人员担任负责人。
2005年,由于多方面的原因,这名项目负责人离开了研究院,这使得“雷达SoC芯片的设计与研发”这一项目的研究工作一度搁浅。能做出第一块我校自主设计的SoC芯片是时任研究院院长田忠的梦想。好不容易争取到的项目怎能“无疾而终”呢?
前期的合同刚刚修改,整个设计的很多模块需要修改,谁才是最适合的接班人呢?“只有你是最合适的人选了”,田忠找到了自己的助理、长期从事数字集成电路设计的何春。
团队负责人何春老师笑着说,攻关的艰难是她在接手这个团队的时候远远没有想到的。“当院长找到我的时候,我觉得有机会在这个全新的项目上把自己的想法和能力发挥出来,对自己以后的研究将会有很大的帮助”,2005年初,何春临危受命,担任该项目负责人。
上任之后,何春遇到第一个棘手的问题,缺人!要想一个人撑起这个项目是何等的困难,虽然致力于打造学校科研龙头的电科院,有优势可以整合校内科研骨干力量,但一时之间哪里去找到人呢?无奈,何春想到了找一些优秀的研究生来帮助自己。
经过考察,她先后从通信学院、微固学院招了10多名基础扎实、思维活跃的研究生跟着自己做。李磊、宗竹林、刘辉华、郑植等学生先后走进了团队。但由于相比外面的公司而言,经费少、工作强度大,很多学生在干了一段时间后纷纷到校外的公司工作,留下来的就更少了。
“虽然相比外面的大公司而言,我们团队的人员非常有限,但幸运的是,留下的学生都很有责任心,现在他们都成了团队骨干,而且都考上了博士。”何春说,在她的眼里,这些学生都是有潜质的人才,因为他们有着高度的责任心和攻关精神,这是团队成长和发展的重要支柱。
向0.18m进军
2007年12月27日,由我校承研的新品项目×××芯片(命名为“成电之芯”)在北京通过专家组验收和成果鉴定。以沈绪榜院士为组长、张光义院士为副组长的专家组一致认为,该项目综合技术指标达到国际先进水平。以SoC思想设计雷达信号处理芯片属国内首创,打破了国外对此技术的封锁。
说起“成电之芯”,宗竹林给了我们这样形象的解释:一个正确的电路设计拿到工厂去制造,并不可能百分之百的正确地制造出来。总会受到种种不确定性的影响,比如制造机器的偏差、环境干扰、硅片的质量不一致甚至是一些人为的失误等等方面的影响,生产出的产品并不全都是完好的。如果芯片存在故障,这样的芯片是绝对不允许流入市场中的。那么如何检验出有制造缺陷的芯片,这就属于测试的范畴。在深亚微米阶段,线宽非常精细,工序数量又多,更加容易受到干扰的影响,制造故障变得尤其明显。所以必须加大测试的力度,尽可能地减少次品流入市场的几率。
“成电之芯”正是这样一种可实现高速高精度实时数据处理的芯片。但要实现和达到这样的要求,这背后的艰辛,只有何春、宗竹林、李磊知道。
“我们的项目,在整个学校来说都是全新的,当学校和国内的很多项目组和老师还在0.35m或者0.50m的工艺上徘徊不前的时候,我们项目组已经在向着更精密的0.18m的工艺进军了。”李磊很自豪地说,SMIC0.18m1P6M的工艺,750万门的规模,200MHz的工作频率,5W的平均功耗……这样的首次设计在国内是空前的,即使是中国科学院计算所的“龙芯”首次设计也只有100万门的规模,最高工作频率也只有80MHz。国内其他高校研究所的首次设计能够突破“龙芯”首次设计规模的也很少,成都地区的有一些研究所的首次设计也只有100万门的规模和100MHz的工作频率。其他有一些公司的首次设计虽然突破了1000万门的规模,但它的设计频率连80MHz都没有超过。
对于这样一个高标准、在世界上一次完成的概率只有30%的芯片来说,要实现这样的突破并不是一蹴而就的,团队的成员曾经不约而同地想到过放弃,但最终他们坚持了下来。在毫无经验可以借鉴,一切要从零开始的情况下,他们刻苦攻关,最终才有“成电之芯”的问世。
“我相信你们的团队一定能把它做出来。”如今,田忠院长鼓励的话在2007年的那个冬天变成了现实。目前,该项目成果已经申请专利3项,在国内外重要学术会议及刊物上发表高水平文章10余篇,培养博士研究生4名,硕士研究生10余名。
“婴儿”的诞生
那么,到底这样一个高难度的项目是怎么样刻苦攻关出来的呢?
2007年的国庆,对团队全体人员来说将是个终身难忘的假期。整个假期,团队成员们放弃了休假,放弃了和家人团聚的机会,通宵达旦地守候在实验室,等待着“婴儿”的诞生。
李磊记得最清楚的是十月五号晚上,那一天轮到他和另外一名实习研究生值班,而那天晚上也将是进行最后一版数据验收的时候,虽然这是李磊他们最有信心能时序收敛的最后一版数据,但他们还是很担心,如果真的时序不能验收的话,这意味着整个设计可能要推翻重改。那一夜,不但李磊和实习生一夜没睡,而且其他人都彻夜难眠。一直没有收到测试结果的何春甚至在第二天不敢来到实验室。终于,在第二天早上的9点,正确的结果出来了,李磊和他的同伴们高兴得跳了起来。甚至把他们的QQ签名改成了“我们的婴儿降生了”。
“做芯片是一项投入很大的工程,研究院先后投入了400多万元科研经费。同时,研究院还整合了校内各个学院,校外部分研究所和公司的资源,集合了学校通信、电工、微固学院的老师的智慧和力量同心协力来攻破技术难关。”成功之后,何春认为,是集众方之力,才有了“成电之芯”的诞生。
何春说,设计过程中,由于是初次设计,加上团队大部分成员是学生,经验的不足让团队走了很多弯路,造成项目多次迭代,而且服务器也经常出错,这使得团队成员的压力非常大,当时田忠院长和院里的其他领导给了他们很大的支持和帮助,不但给团队配备了先进的软硬件环境,而且还邀请了全球著名的EDA产品生产商Cadence公司的工程师来为团队做技术支持。
但她在说这话时,忘记了一点,起重要作用的,却是她们自己。
“商业公司中做流程的一般有60多个人,每个环节都有专人负责,而我们人手少,什么都需要自己攻关。”宗竹林说,有时候为了钻研一个问题常常加班到深夜,每一次技术的突破都令他们兴奋不已。失败是他们的家常便饭,宗竹林和李磊常常是白天在实验室做研究,晚上加班加点阅读相关资料,有不懂的就在网上发帖子咨询,实在不行了,就去请教学校搞这方面的老师,胡剑浩、贺志明老师等老师常常都是团队成员们请教的对象。
“我做系统板的时候问了好多老师。”宗竹林说,他刚开始做后端的时候失误的概率很多,让他很沮丧。仔细思考后,他带着这些课题去请教了很多老师,吸取众家之长。在他们的指点下他的失误越少了,信心也大增。“而且,每次我去问他们,这些老师都是放下手中的事,仔细地给我讲解,告诉我去找什么资料,怎么去解决问题,让我非常感动,也更加激励着我要不断前进”。
“整个过程中,我们经历了很多的困难,这根本无法用语言来形容。”李磊说,搞“成电之芯”研究的这两年,他哪里也没有去过,大部分时间都是在实验室度过的。而何春老师也是白天跑其他事,晚上就陪着他们加班,她的小女儿每天都见不到自己的妈妈。特别是到了后端设计和芯片测试的大半年时间里,团队实行一天24小时轮班制度,大家睡觉都在办公室,每两个小时要查看一次实验数据。
家的温暖
“我们项目组就像一个小家庭,何老师是家长,更确切地说像个长姐,我们其他几个就是小弟弟小妹妹。”李磊说,在这个家庭里,充满了温馨和温暖,所以工作起来特别有劲头。
团队成员们说,何春老师作为一个长姐,不但教会了他们如何把工作变成一种生活,而且教会了他们如何更好地和同学们合作,如何在困难的时候微笑着面对生活。
同时,作为一个团队负责人,也是团队唯一的老师,何春知道怎么去发挥学生的主动性和聪明才智,她要求学生进来以后,就要树立要做就要做到最好最优的观念,发挥每个人的专长。
在这一点上,宗竹林深有体会,他刚来到电科院的时候,做设计和与人打交道方面都比较弱,何春老师就多次派他出差,不仅提高了自己的学术视野而且与人打交道的能力也有了提升。
“我们的人手不够,就需要发挥学生的主动性和创造性,去努力攻关。”何春说,她坚持每周开例会,总结上一周在工作上遇到的问题。在例会上,团队成员可以畅所欲言,有什么好的建议、好的想法尽管提,有什么好的意见尽管说,积极鼓励学生发挥主观能动性去创造性地工作。经过交流以后,大家又各自有计划性地开始自己的工作了。
正是这样,三年来,ASIC团队才不断发展壮大,目前已形成了拥有14个人的科研团队。在此过程中,不仅团队的技术水平有了提高,而且团队学生的实践能力也得到了充分发挥和提升,在2007年Synopsys全国研究生EDA大赛上获团队银奖、个人优胜奖的好成绩。
目前,团队又开始了新的征程,他们相信只要敢挑战就一定会获得成功。
(玉纯)