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龙芯cpu(龙芯cpu相当于英特尔)

痛别黄令仪!她参与设计出我国第一枚自主研发的CPU芯片

黄令仪



2023年4月20日,“中国龙芯之母”黄令仪因病医治无效在北京逝世,享年八十六岁。

时间回到二十年一前,一个夏日的清晨,当“login”(登录)的字样出现在计算机屏幕上时,中科院计算所北楼响起一阵欢呼——我国首枚自主研发的CPU芯片“龙芯1号”成功了!

作为“龙芯”芯片研发团队项目负责人之一,黄令仪的身影备受瞩目。就是这位瘦骨嶙峋的耄耋老人,以柔弱之躯带领团队在长达半个多世纪的艰辛探索中披荆斩棘,打破国外的技术垄断。从二十二岁进入微电子领域,到耄耋之年依然冲锋在科研一线,黄令仪用一生实现了自己的心愿,那就是:“匍匐在地,擦干祖国身上的耻辱!”





立强国之志,与半导体结缘




1936年,黄令仪出生在广西一个普通的知识分子家庭。幼年时正逢战乱,在日本侵略者的炮火中,随父母逃难成为日常。炮火中,她目睹无辜同胞不断倒下,亡国奴的恐惧与耻辱深深地刻在她年幼的心灵中。

离乱中,尽管求学断断续续,但黄令仪读书刻苦,成绩优异,深得老师喜爱。中华人民共和国成立后,沐浴在温暖的阳光中,她和祖国共同成长。可是,因为父母失业,家境贫困,初中毕业后,黄令仪面临失学。无奈中,她鼓起勇气去找当时的团委书记梁汇全。她对知识的渴求是那样急切,梁汇全被打动了,他亲切地安抚她:“国家百废待兴,急需建设人才,你应该继续学习!”

在梁汇全的帮助下,学校为黄令仪免去了学费。当拿到助学金时,她的眼泪夺眶而出。那一刻,她在心里立下志向:为祖国的强大而出力。

怀揣科技兴国的理想,黄令仪埋头苦读,逐渐显现出过人的物理天赋。高中毕业后,她如愿考入华中工学院(今华中科技大学)。当时正值“向科学进军”轰轰烈烈地进行,大力发展计算机、无线电电子学、半导体、自动化成为国家确定的四项“紧急措施”,新技术将被应用于工业和国防。

科技蓝图已经绘就。置身时代大潮中,黄令仪热血澎湃,振兴中华的责任感油然而生。1958年,因品学兼优,她被推荐到清华大学进修,成为半导体专业的首届学生之一。

那时,老师们有的刚刚留苏归来,有的是苏联派来的专家,理论一讲完,马上就能在科研中应用,效果非常好。有良师有益友,在清华这个充满活力的集体中,黄令仪的科研兴趣被大大激发。没多久,她就自制完成了一台晶体管参数测试仪,从而让她信心大增。

1960年,黄令仪学成后返校任教。她一边创建半导体专业,讲授半导体器件与材料课,一边带领学生风风火火地建起实验室。只有二十四岁的她充满激情,意气风发。半导体二极管研制成功时,时任中国科学院院长的郭沫若来校视察,他的肯定,令黄令仪深受鼓舞。

可是,宏图尚未展,一盆冷水就浇了过来——新中国正处于最艰难的三年,国家调整了方针,一批新专业无奈下马,半导体也在其中。

所幸,黄令仪很快有了新的用武之地,她被分配到中科院计算所固体电路组工作。报到那天,她推开了实验室的门,屋内静悄悄的,四壁空空,只有一个穿白大褂的年轻人正蹲在电炉边,炉上有一个玻璃烧杯,里面是几块紫蓝色硅片。看到黄令仪,年轻人马上热情地介绍说:“这是要做二极管的!”

黄令仪的眼眶热了,这一幕,似曾相识!带着一颗火热的心,她废寝忘食地投入科研。

1965年,计算所二部成立,简称“156”,专门研制微型计算机,黄令仪负责研制三极管。任务难度很大,她经常一天要工作十三四个小时。每当疲惫时,她就会想起党委书记那激动人心的话语:“我提着脑袋把任务给你们要来了,你们要好好干!”

时代赋予的使命,让每一个人都热血沸腾,浑然忘我。条件有限,有位同事试验化学药品时,只能靠舌头去尝。晚上加班时,科研处领导送来面条、面包,站在实验室门口等待芯片。遥望南楼,有位领导感慨地说:“灯火辉煌‘156’!”

那是真正激情燃烧的日子。度过多少个不眠之夜后,黄令仪不仅圆满完成了自己的任务,还帮助兄弟组做了引导二极管。整体微型机研制成功了!1970年,这台微型计算机把“东方红一号”卫星成功送上太空,浩瀚的宇宙中回荡着《东方红》的音乐。从收音机里听到从卫星上传回的乐曲时,黄令仪和同事们都哭了。

几十年后,黄令仪站在一幅展现计算所历史长廊的画卷前,其中有张图片让她惊呆了,照片上正是他们当年研制的微型计算机!旁边的注释是:156组件(集成电路)计算机是1966年8月研制出的我国第一台自行研制的空间计算机,1966年国庆,向国家报喜,得到周总理的表扬。

那挥洒青春与热血的时光又浮现眼前,黄令仪不禁热泪盈眶。


痛别黄令仪!她参与设计出我国第一枚自主研发的CPU芯片

黄令仪(右一)与龙芯课题组成员






“琳琅满目非国货,泪眼涟涟”




几年科研中,黄令仪以出色的表现获得肯定。1971年,集成电路研究室成立后,她被任命为负责人,为大型通用计算机研制半导体存储器。

那时,国外封锁得厉害,很难找到资料,靠着血管里流淌的“156精神”,她带领年轻的团队一点一点摸索。成品率低的,不要!运行速度慢的,不行!运行速度快,但功耗太大的,也不行!只能靠笨办法,把关键环节一一拆解,逐个突破。在大家的共同努力下,终于不负众望,这一“咽喉”研制成功了。后来,他们研制的大型通用计算机通过鉴定后,投入使用,还获得了1978年全国科学大会重大成果奖。

研究室初具规模后,黄令仪又负责了两个集成电路的项目,并先后获得1980年中国科学院科技成果二等奖、国家科学进步一等奖。

作为集成电路的载体,芯片的研发进展很快。可就在黄令仪踌躇满志准备大干一番时,意外来了。那段时间,国内有了一些声音,认为自己造芯片不如去国外买。有一天,科技处一位领导试探性地问黄令仪:“计算所要不要研究大规模集成电路?”

很显然,领导的意思是没必要。黄令仪急了,任何电子产品都离不开芯片,尤其是关乎国家安全的卫星、导弹,不自主研发,就会被“卡脖子”。想到这些,她斩钉截铁地说:“计算所若不进行芯片研究,今后做计算机设计的人只知道用芯片,里面是什么都不知道了,怎么能设计出一台好的计算机呢?”

然而,再据理力争也没有用,不久,领导就正式通知她:“所里经费太紧张,拿不出钱支持大规模集成电路的研究……”

黄令仪的大脑一片空白,刚走出楼门,她就失声痛哭。

“难道我们呕心沥血十几年创建的研究室就这样结束了?难道计算所今后真的走向了‘无芯’的未来?”研究室遭遇被撤销的命运,她悲哀不已。

怀着悲壮的心情,1986年底,黄令仪为最后一位同事安排好岗位后,在万般无奈中到新成立的微电子中心报到。没有经费,也没有项目,她一遍遍恳求上级领导:“我们不要经费,只要一个项目,到时按时交账,如何?”

领导被黄令仪的执着打动了,不仅给了项目,还给了不多的经费。从此,她投入到CAD的研究中。五十岁,走进一个新的领域,其艰难可想而知。阅读门阵列的描述语言时,如同读天书。从零开始,她一句一句“啃”,并不断勉励自己:“从此潜心识规律,风华正茂更如前!”

很快,黄令仪便读懂了“天书”,当一家与日本人合资的洗衣机厂找上门来,希望帮助研制控制洗衣机的芯片时,她大胆接下了这个任务。当时,合资方日本人什么都给,唯独洗衣机的芯片设计不给,中方只能高价买。少年时的强国志向再次化为动力,黄令仪夜以继日地解决难题,深夜回家时,瘦小的她经常要翻越一道上了锁的大铁门。

种种努力下,芯片终于研制成功了。沮丧的是,就在洗衣机厂准备批量生产时,日本人却降价了,如果投入生产,就要面临赔钱。黄令仪不禁悲叹:“难道我们工作的价值就是逼别人降价?”

1989年,更大的刺激来了。那年,黄令仪被公派到美国一家公司进行合作。有一次,她去参观一个国际芯片展览会。看到欧美发达国家的芯片几乎占据了全场的焦点时,她不甘心,在一周时间里,跑遍了成千上万的摊位。可是,没有一家来自中国。

情绪正低落时,在拥挤的人群中,黄令仪突然看到几个手中拿着长城公司塑料袋的中国人,心中的希望立刻升腾起来,她急切地迎上去问:“你们是来参展的吧?”

对方回答:“不,是来参观的。”

又是一瓢冷水兜头泼来,黄令仪的心被失望占据。“1963年,我国集成电路的研究水平与国外是同步的啊,为什么现在差距如此大?”芯片就像她的孩子,三十年来,她曾为此付出过巨大努力,然而,现实却是如此残酷。

痛苦中,黄令仪掉下了眼泪。那天,她在日记里写道:“琳琅满目非国货,泪眼涟涟。”

从此,她暗自下决心:一定要设计出一块高水平的芯片来参展,洗刷耻辱。尽管这一年,她已经五十三岁了。




花甲之年,为“中国芯”殚精竭虑




回国后,黄令仪潜心钻研各种集成电路的设计方法。两块芯片的设计获得发明专利后,2000年,她被推荐参加在德国纽伦堡召开的国际发明专利博览会,那是该博览会成立五十多年来第一次邀请中国参会。

尽管摊位小而逼仄,但毕竟实现了“零”的突破。更好的消息是,在回国途中,黄令仪收到通知,她送的专利被评为银奖。高兴之余,她特意写诗纪念:


神州之尊重泰山,赤子荣辱轻鸿毛。

灵台无计四十载,不觉青丝已成雪。

纽伦堡夜星光灿,启明银座落中华。

十年耻痛今宵去,芳草天涯迷人还。


能为国争光,黄令仪倍感振奋,可是,一想到千辛万苦设计出来的芯片只是一张纸,只能锁在抽屉里,她就无比难过。那时,西方国家签署了《瓦森纳协定》,对包括计算机在内的中国尖端科技实施全面封锁,我国从美国买的高性能机,必须承诺不能用于军事,只能用于天气预报、石油勘探等民用领域,而且要在机房设一面玻璃墙,以便美国的技术专家随时监督。

这种种屈辱如鲠在喉。在一次座谈会上,黄令仪忍不住说出肺腑之言:“一个科技工作者最大的痛苦,就是他用心血灌溉的珍贵芯片做出来了,然而没有用!”后来,因为说了真话,她被人评价“只会干活,不会说话”。

2001年底,苦闷中的黄令仪接到一个电话,中科院计算所希望她帮助做CPU物理设计,而且将来会投片(找到对接的公司)和流片(试着成批量生产)。多年夙愿有望实现,带着兴奋,她见到了负责人唐志敏。然而,得知经费只有一百万时,她的心又凉了半截:“这个经费要差一个数量级啊!”她害怕又像当年对大规模集成电路的研究一样,会半途而废。

在矛盾与纠结中,最终,对计算所的深厚感情和对国家强大的热切期盼占了上风。一个月后,黄令仪敲开了唐志敏办公室的门:“我来和你们干!”

两天后,六十六岁的她正式进入龙芯课题组,并第一次见到了合作者、中科院计算所研究员胡伟武。胡伟武是“中国计算机之母”夏培肃的学生,那年,他只有三十三岁,风华正茂,神采飞扬。和黄令仪一席深谈后,他豪迈地说:“我要让全中国人都会设计CPU!”

痛别黄令仪!她参与设计出我国第一枚自主研发的CPU芯片

“中国计算机之母”夏培肃


痛别黄令仪!她参与设计出我国第一枚自主研发的CPU芯片

龙芯总设计师胡伟武





这句话深深感动了黄令仪,共同的理想,一下子便把他们融合在一起。

新的挑战开始了,设计时间短,要看的资料很多,有些概念又是全新的,黄令仪常常感到心有余而力不足。给她力量的是年轻的同事们,他们怀揣一颗炽热的心,一心献身民族复兴。和他们在一起,她仿佛又回到了激情燃烧的“156”时期。

作为铺路搭桥的先行者,黄令仪压力非常大。设计刚开始时,她发现几乎一半以上的线网都有问题。她不敢告诉大家,怕影响信心,只能自己去钻研,去想方设法请教外国专家。那段时间,通宵达旦是日常,年轻的同事们困了就在椅子上睡一会儿,醒来时,手里还握着鼠标。所有的人都面色苍白,眼睛里布满血丝。而黄令仪,就连做梦也在设计。梦里,不是这儿有错,就是那儿有错,惊醒时一身冷汗,赶快上机一查,又发现没有错……

每一天都过得心惊肉跳,她总是在想:“如果做不出来,十万美元啊,如何向计算所交代?”

经过成千上万次的修正后,一个凌晨,黄令仪终于完成了设计,她疲惫地对胡伟武说:“就这样了,我已尽力了!”

由于长期精神紧张,她的身体出了问题,脖子突然不能动了,医生告诫她:“今后不能再用电脑了!”正痛苦地躺在床上时,有一天,胡伟武的一个电话打到家,语气里是掩饰不住的兴奋:“成功了!”

一瞬间,黄令仪沉浸在巨大的幸福感和成就感中,所有的疼痛都消失了。

2002年8月10日,我国首款通用CPU“龙芯1号”调试成功。在计算机上,胡伟武编辑了龙芯1号产生的第一个文件:“虽然这只是万里长征的一小步,但它预示着我们自己的CPU会有美好的未来。”

虽然与市场主流产品相比,“龙芯1号”在性能上仍存在很大差距,但从此,只能依靠进口CPU制造计算机的历史终结了。这之后,团队又一鼓作气投入到“龙芯2号”的研制中。年轻的同事成长很快,黄令仪非常欣慰。2004年9月,六十八岁的她递上申请,请求退休。

从南楼战斗到北楼,从青春年少到鬓染霜白,奋斗过,骄傲过,她满足了。




“匍匐在地,擦干祖国身上的耻辱”




退休后,黄令仪回到桂林老家。不久,一封信来到手中,是胡伟武寄来的。信中,他回顾了他们并肩战斗的日子,也清醒地指出了现状:一些“宇航级”的芯片一直垄断在美国人手里,中国必须通过“首脑级别”的外交,才能买到一些。而用于战机的性能最先进的芯片,无论花多少钱,人家也不会卖。美国人甚至声称:“可以随时关闭中国发电厂的发电机,让他们再也打不开!”

“芯片需要你,让我们继续为龙芯的理想而奋斗!”热情洋溢的话语再次打动了黄令仪。当胡伟武特意派他的爱人来邀请时,她决定出山。近古稀之年,黄令仪再次回到龙芯实验室,精神矍铄地奋战在研发一线,并承担了“龙芯2号”的主要工作。

2005年4月,“龙芯2号”在人民大会堂正式发布,其性能达到了“龙芯1号”的十到十五倍,很快便广泛应用到各个领域,取得了巨大的经济效益。而与之相反的是,龙芯科研团队的平均薪酬却很低,只有国际同行的几十分之一。

诱惑随之而来。然而,面对五倍、十倍的薪酬,所有骨干无一离开。黄令仪就是他们的标杆。2010年,当胡伟武决定创办企业,继续深入研发,让龙芯走向产业化时,面对资金难题,黄令仪主动拿出十一万积蓄:“我支持你,不求回报!”

“这是我无比热爱的事业,我愿意付出所有甚至生命。”在熟悉的“战斗气氛”中,黄令仪带领着新一代科学家为芯片事业的发展鞠躬尽瘁。每一个设计方案、版图,她都要亲自过目。在一次讨论会上,一位年轻的研发工程师在阐述时用了“大概”这个词,黄令仪认真地说:“我不要大概,讨论任何问题的时候,你不能说大概,不能说可能,是什么样就是什么样,这非常重要。”

严谨细致、敢于创新,黄令仪的一言一行,潜移默化地影响着青年人。八十岁时,她仍然坚持每天到公司上班,拖着鼠标在电脑上查电路。胡伟武劝她:“给年轻人把把关就行,不要这么辛苦了!”黄令仪的一句话脱口而出:“我这辈子最大的心愿,就是匍匐在地,擦干祖国身上的耻辱!”

从追赶到开创,这个漫长的过程中,为国雪耻的愿望从未远离。当国内的芯片业遭到西方国家的刻意打压时,黄令仪带领团队不断探索,在多年持续研发的基础上,“龙芯3号”研制成功,成为国之重器的心脏。这是中国第一个具有完全自主知识产权的芯片,它打破了美国对芯片的垄断,为国家节省资金超过万亿元。

2019年夏天,“龙芯3号”被夹入中国科学院大学的本科生录取通知书,通知书上对这枚小小的芯片是这样介绍的:“它看上去很小,却可以驱动庞大的世界;它朴实无华,正是中国科学院砥砺创新自主研发的写照。”

“擦干祖国身上的耻辱”,这一精神将代代相传。

一腔热血,只为“中国芯”。2020年1月,中国计算机学会为八十四岁的黄令仪颁发了中国计算机学会夏培肃奖,获奖理由是:“黄令仪在长达半个多世纪的时间里,一直在研发一线,参与了从分立器件、大规模集成电路,到通用龙芯CPU芯片的研发过程,为我国计算机核心器件的发展作出了突出贡献。”


痛别黄令仪!她参与设计出我国第一枚自主研发的CPU芯片

黄令仪获中国计算机学会夏培肃奖



对自己走过的路,黄令仪曾经这样感悟:“人生取决于思维,生于忧患,死于安乐。命运取决于选择,成于正义,败于诱惑。一生取决于内心,大爱常乐,小我恒苦。一世坚持于正念,风雨无阻,雷鸣失声。”

而这,正是她一生的写照。


(原文《“中国龙芯之母”黄令仪:匍匐在地,为国雪耻》刊于《名人传记》2023年第3期 文/潘彩霞)


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