龙芯赋能 大学生设计芯片

科技   2024-07-25 07:33   浙江  

一直以来,我国高校在IC设计教学上存在不足,由于在基础软件和硬件上依赖英特尔、微软等巨头,而外商不可能向国内彻底开放技术,因而过去高校在培养IT人才中,实际上是在为英特尔、微软做嫁衣。打个比方,国内高校有点像驾校,在培养汽车驾驶员,而不是培养设计开发汽车的工程师。


龙芯“百芯计划”处理器芯片全流程示意图

百芯计划是龙芯中科推出的产学研融合项目,计划在5-10年内,在全国范围内选择百所高校,以校企合作的模式,共建百个芯片联合实验室。龙芯将指令集和CPU核向高校开源,高校可以自由的基于龙芯指令集开发CPU,也可以以龙芯的cpu核开发SoC,通过真实设计CPU,以实践促进国内高校教学质量,提升学生IC设计能力。

最近,北京航空航天大学计算机学院基于龙芯中科的LoongArch龙架构指令集,成功流片LainEULA两款处理器。


Lain处理器


EULA处理器


二者都有完整的SoC结构、丰富的外设支持,不仅可运行该学院自主设计的MOS教学操作系统,还支持Linux 5.19,以及复杂的多媒体音视频等应用软件。其中,Lain处理器侧重于验证多发射、乱序、多核等现代CPU主流微架构技术,EULA处理器则侧重于验证芯片敏捷开发环境及其全流程设计支持。

LainEULA处理器的设计团队完成了从CPU核心、SoC芯片的硬件前后端设计,直至操作系统、编译器乃至应用程序的软件开发任务,贯通了整个处理器芯片设计的技术栈,彰显出极高的完成度,实现了国产自主可控处理器芯片设计能力的全栈式贯通。

其实,这并非新鲜事,这是龙芯百芯计划的成果。龙芯将CPU指令集、CPU核向高校开源,基于龙芯高校计划免费提供的IP,联合第三方共同研发一款实用型自主芯片,并形成产业化应用,形成基于龙芯自主芯片IP的生态圈,促进产教融合、科教融汇为国家培养具备从CPU、操作系统、编译器到芯片实现等全流程能力的紧缺拔尖创新人才。


2023年,百芯计划首款芯片“河海智慧水利1号芯”BX100E-HHU正式发布,由河海大学基于龙架构指令集设计研发BX100E-HHU计划应用于水利、交通及能源等重点行业的嵌入式、物联网以及智能控制等领域的实际工作中。。

2024年,龙芯中科和江苏信息职业技术学院合作开发的国内高职首颗32MCU芯片苏信一号流片成功,预计将用于车载中控电脑并提供影音播放功能。

“河海智慧水利1号芯”和“苏信一号”的相继诞生,标志着CPU设计技术已经从科研机构和芯片企业下沉到了211大学乃至职业学院。

之所以能够将CPU设计下沉到职业学院,主要是因为这些CPU不是从零开始设计,而是用现成的IP核“组装”出的产物。

组装芯片的学名叫SoCSystem on Chip),称为系统级芯片或片上系统,就是把各种功能模块整合在一颗芯片中,提高芯片的集成度,减少独立芯片的数量。

虽然IP核是现成的,但是师生们仍然需要完成RTL coding、系统仿真、FPGA验证、后端布局布线、流片、封测等一系列的集成电路设计、制造、测试任务,难度和工程量不是组装电脑可以比拟的。

以往,整合SoC的技术被一些厂商宣传得天花乱坠,国内很多芯片企业购买国外的IP核组装成芯片,然后就宣称“自主设计”。现在这些由大学生、职业学院学子组装的CPU中,所有IP核都来自国内企业,自然是更加纯粹的自主设计。

未来,随着CPU设计技术门槛下沉,国内IC设计人才储备会更加充裕,中国芯片崛起是大势所趋。

铁君
集成电路 人工智能
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