國之脊梁、龍芯之母《黃令儀》

文︱關(guān)品方

芯片競爭在大國博弈的新時代是重中之重。本文介紹一位關(guān)鍵人物黃令儀。她原名廖文蒂（1936至2023年，享年87歲），廣西桂林人，微電子科學(xué)家、教育家，被譽(yù)為“中國龍芯之母”，是中國半導(dǎo)體和芯片研發(fā)的主要奠基人。

黃令儀 1954年（18歲）考入華中工學(xué)院（現(xiàn)華中科技大學(xué)），學(xué)習(xí)電機(jī)及電器專業(yè)；22歲畢業(yè)后，1958年進(jìn)入清華大學(xué)半導(dǎo)體專業(yè)深造，從此與半導(dǎo)體技術(shù)結(jié)緣。她并未出國留學(xué)，是百分百“國產(chǎn)”芯片專家，創(chuàng)建中國首個半導(dǎo)體實驗室。她1960年回到母校創(chuàng)建半導(dǎo)體專業(yè)，研制出中國最早的半導(dǎo)體二極管（diode，現(xiàn)時高中物理學(xué)生都知道）。

黃令儀參與的國家重大科研項目包括1966年研制中國首臺空間計算機(jī)，助力“東方紅一號”衛(wèi)星發(fā)射；于上世紀(jì)70年代突破集成電路技術(shù)，獲全國科學(xué)大會獎。她是“龍芯”的核心研發(fā)者；2002年以66歲高齡加入龍芯團(tuán)隊，主導(dǎo)“龍芯1號”物理設(shè)計，打破國外芯片技術(shù)壟斷。她推動“龍芯”系列的芯片應(yīng)用于北斗衛(wèi)星、高鐵等關(guān)鍵領(lǐng)域。

黃令儀幼年經(jīng)歷戰(zhàn)亂，立下“匍匐在地，擦凈祖國恥辱”的誓言，一生投身科研。面對技術(shù)封鎖，她帶領(lǐng)團(tuán)隊實現(xiàn)零的突破，開拓中國芯片自主化的先河。她淡泊名利、生活簡樸，捐出積蓄支持研發(fā)，晚年仍堅守實驗室的工作直至去世；可謂鞠躬盡瘁，死而后已。

黃令儀2020年獲中國計算機(jī)學(xué)會的“夏培肅獎”（女性科技工作者最高榮譽(yù)）。她獻(xiàn)身事業(yè)的行跡被廣泛報道，是科技工作者與青年學(xué)子的精神楷模。

黃令儀沒有傳統(tǒng)意義上的“留學(xué)經(jīng)歷”，只在1989年曾以公派學(xué)者身份赴美進(jìn)行技術(shù)交流與合作，行程結(jié)束后如期歸國。這段經(jīng)歷對她個人及中國芯片研發(fā)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。當(dāng)年黃令儀受中國科學(xué)院派遣前往美國，主要任務(wù)是學(xué)習(xí)先進(jìn)芯片技術(shù)并探索國際合作的可能性。當(dāng)時中國集成電路研究因經(jīng)費短缺停滯，而美國已處于遙遙領(lǐng)先的地位，黃令儀旨在吸收前沿經(jīng)驗。她在拉斯韋加斯《國際芯片展覽會》上跑遍所有展位，未有中國企業(yè)的身影，只遇上少量華人面孔的參觀者，內(nèi)心震撼，在日記中寫下“琳瑯滿目非國貨，淚眼漣漣”。她深刻意識到中國與西方在芯片技術(shù)的巨大鴻溝，由此堅定了自主研發(fā)的決心。

黃令儀發(fā)奮研究美國芯片設(shè)計方法，重點學(xué)習(xí)集成電路的圖版設(shè)計和時序優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)；歸國后將所學(xué)應(yīng)用于中國首個自主CPU“龍芯”的研發(fā)，推動國產(chǎn)芯片突破技術(shù)封鎖。

2002年黃令儀66歲雖已退休，仍加入龍芯團(tuán)隊，主導(dǎo)物理設(shè)計，最終實現(xiàn)中國芯片從無到有的跨越。這段經(jīng)歷成為她“匍匐在地，擦凈祖國恥辱”信念的實踐，激勵后輩科技工作者 ：學(xué)術(shù)基礎(chǔ)要靠自己，要扎根于中國自身的科研體系。

黃令儀出生于戰(zhàn)亂年代（1936年），幼年隨父母經(jīng)歷抗日戰(zhàn)爭流亡生活，目睹家園破碎，激發(fā)了她救國圖強(qiáng)的信念。家庭經(jīng)濟(jì)條件有限，曾因?qū)W費問題輟學(xué)，因成績優(yōu)異獲團(tuán)委書記梁匯資助，得以繼續(xù)升讀高中。她的家族淵源深厚，但戰(zhàn)亂顛沛流離，最終定居南寧。黃令儀一生獨身而心系家國，骨灰按遺愿撒入大海。

黃令儀被譽(yù)為“中國龍芯之母”，突破外國對華芯片技術(shù)制裁和壟斷。早在1966年，她已帶領(lǐng)團(tuán)隊研制出中國首款通用CPU“龍芯1號”，終結(jié)了國產(chǎn)計算機(jī)無芯可用的歷史。2018年，她以82歲高齡主導(dǎo)完成“龍芯3號”的研發(fā)，性能國際領(lǐng)先，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于復(fù)興號高鐵、殲-20戰(zhàn)機(jī)、北斗衛(wèi)星等關(guān)鍵領(lǐng)域，實現(xiàn)100%國產(chǎn)化。過去7年，她實現(xiàn)的

經(jīng)濟(jì)價值，每年為國家節(jié)省芯片進(jìn)口費用超過2萬億元人民幣，徹底打破了美國長達(dá)20年對中國的芯片技術(shù)封鎖。

黃令儀是厚積薄發(fā)的典型。她奠定了中國微電子的技術(shù)基礎(chǔ)，和早期積累有關(guān)。上世紀(jì)60年代，她參與研制中國首臺微型計算機(jī)，突破二極管和三極管（triode）技術(shù)；80年代創(chuàng)建集成電路設(shè)計方法，為后續(xù)芯片研發(fā)儲備了關(guān)鍵技術(shù)。2000年，黃令儀團(tuán)隊研發(fā)的芯片獲德國紐倫堡《國際發(fā)明博覽會》銀獎，是中國芯片首次國際獲獎。她以深邃的情懷感染團(tuán)隊，言傳身教，培養(yǎng)出大批芯片領(lǐng)域后起骨干。她捐出個人積蓄支持研發(fā)，項目獎金全部分派給團(tuán)隊成員，生活儉樸，無私奉獻(xiàn)。她82歲時仍堅持每天工作10小時以上，親臨一線調(diào)試電路，樹立科學(xué)家潮頭標(biāo)桿，激勵企業(yè)家奮發(fā)圖強(qiáng)。華為等芯片關(guān)連企業(yè)都懸掛她的海報，以“中國芯”精神激勵自主創(chuàng)新。

她的貢獻(xiàn)既是芯片技術(shù)突破，同時塑造了中國芯片產(chǎn)業(yè)的信心與尊嚴(yán)。2023年黃令儀逝世后，中國科學(xué)院將其事跡載入《國之脊梁》，成為永續(xù)傳承的精神財富。

我國“龍芯 1 號”的突破是2001 年。當(dāng)時黃令儀團(tuán)隊僅有 100 萬元人民幣經(jīng)費和 10 余名成員，硬是克服了設(shè)計工具匱乏、技術(shù)相對空白的困難，在圖紙上以手工繪制芯片圖版。2002 年 8 月，“龍芯 1 號”研制成功，為后續(xù)技術(shù)積累奠定了基礎(chǔ)。龍芯 2 號與 3 號的迭代躍進(jìn)是從2004到2018 年。2004 年，黃令儀團(tuán)隊推出性能提升了 3 倍的龍芯 2B，后續(xù)又研發(fā)出龍芯 2E、2F 等型號，逐步縮小與國際主流（成熟）芯片的差距。2010 年后，展開“龍芯 3 號”系列研發(fā)。2018 年，82 歲的她，完成了龍芯 “3A/3B 4000”的研發(fā)、性能達(dá)到國際同期水平，應(yīng)用于北斗衛(wèi)星、復(fù)興號高鐵等國家重大工程?，F(xiàn)在我們用導(dǎo)航系統(tǒng)、坐高鐵出行，要記得黃令儀這位偉大女性。

黃令儀團(tuán)隊突破的核心技術(shù)包括高性能流水線設(shè)計、安全機(jī)制優(yōu)化、自主指令系統(tǒng)“LoongArch”，擺脫了對國外架構(gòu)的依賴。她提出 “市場帶技術(shù)” 的戰(zhàn)略路線，政策支持與市場應(yīng)用雙結(jié)合，推動“龍芯”從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化（現(xiàn)時的通稱是聚焦應(yīng)用和轉(zhuǎn)化研發(fā)）。

黃令儀以畢生精力投入芯片事業(yè)。她的團(tuán)隊通過多輪迭代，使“龍芯 3A 5000”（2021 年）性能逼近國際主流（nm14/nm28）成熟產(chǎn)品，形成了覆蓋芯片研制+操作系統(tǒng)+應(yīng)用場景的完整生態(tài)。她加入龍芯項目19年（從2001至 2018 ），主導(dǎo)完成龍芯 3 號，實現(xiàn)了從通用芯片到高性能芯片的跨越，為我國信息技術(shù)自主可控的“國之大策”作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。

黃令儀逝世已2年了。今后中國在芯片研發(fā)方面的挑戰(zhàn)，首先是先進(jìn)制程研發(fā)與良率量產(chǎn)技術(shù)兩大難題。全球2nm 工藝研發(fā)進(jìn)度現(xiàn)在相對滯后，臺積電、三星等巨頭的量產(chǎn)計劃推遲。他們的2nm 試產(chǎn)良率低于 70% 的量產(chǎn)要求，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低，無法滿足智能手機(jī)廠商千萬級訂單的需求。2nm芯片的成本較 3nm 上漲25至50%，將導(dǎo)致終端產(chǎn)品價格上升，工藝升級沒有市場需求。企業(yè)家要權(quán)衡成本與收益。中國2nm芯片因此有2至3年的時間彎道換道趕超。筆者留意到上月24日中國臺灣地區(qū)的中華經(jīng)濟(jì)研究院第一研究所分析師鍾富國在《地緣政治科技治理研討會》上的發(fā)言。他預(yù)估中國內(nèi)地在2027年前將可建成全球最大成熟制程半導(dǎo)體制造體系。具體技術(shù)細(xì)節(jié)和專業(yè)用語太多，筆者不在本文多說了。

總而言之，美國對華技術(shù)封鎖現(xiàn)正持續(xù)升級，限制關(guān)鍵半導(dǎo)體設(shè)備和材料出口到中國。中國《AI 芯片》的研發(fā)和生產(chǎn)因此面臨嚴(yán)峻的考驗，必須跨越?，F(xiàn)時全球《AI芯片》制造競爭激烈，美國、歐洲、日本、韓國、印度、還有中國臺灣省（被美國牽著鼻子走）正加速布局。傳統(tǒng)封裝技術(shù)難以滿足高性能計算、AI 等領(lǐng)域?qū)π酒⌒突?、高性能和多功能集成的迫切需求?/p>

國產(chǎn)芯片在 AI、通信、車載、機(jī)器人等領(lǐng)域雖已取得長足進(jìn)展，但產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)同效應(yīng)仍需完善、工具鏈短板（例如 EDA 工具與材料等 “隱性壁壘”） 有待進(jìn)一步突破，以實現(xiàn)從設(shè)計到制造的自主閉環(huán)。先進(jìn)封裝產(chǎn)能不足是AI 時代的關(guān)鍵瓶頸。臺積電、三星、Intel 等廠商雖已有布局，但仍需持續(xù)擴(kuò)建。中國在這方面有待趕超，必須趕超。國際間的共識是中國在2至3年內(nèi)定可趕超，筆者估計中國不會因為這些言論而被捧殺。AI、邊緣計算、自動駕駛等新興應(yīng)用領(lǐng)域?qū)π酒阅?、功耗和安全性現(xiàn)正提出更高要求，芯片研發(fā)要緊跟市場需求的變化，同時要平衡技術(shù)創(chuàng)新與商業(yè)化落地的速度，一定要保持清醒的頭腦。

理論上，兩岸的芯片產(chǎn)業(yè)如能夠互動合作，將如虎添翼。這是全球的共識，也是美國、歐洲、日本、韓國、甚至印度等國家和地區(qū)最忌憚的場景。及早解決臺灣問題因此有迫切的現(xiàn)實意義，不可以長期被臺灣的明獨暗獨集團(tuán)拖延下去。

黃令儀已離我們而去，我們懷念她，最好的做法是繼續(xù)自力更生，同時盡快完成對臺灣的統(tǒng)一，不可以再讓外國繼續(xù)鉆空子。