我国是集成电路进口大国，但在很多领域，国产芯片市场占有率仍不足5%，2018年成立的中国开放指令生态联盟给芯片设计带来了机遇。“借助开源工具链和开源IP，也许能像开发App一样开发芯片。”联盟发起人、中国科学院计算技术研究所副所长、中国科学院大学教授包云岗说。

除了引领中国开源芯片实践，包云岗还牵头“一生一芯”计划，让本科生设计处理器芯片从“天方夜谭”变为现实，并以此推进我国芯片人才培养。去年7月，中国科学院大学首批5名本科生收到了这份“硬核”毕业礼物——由他们自己主导设计的芯片。

引领中国开源芯片生态发展，降低芯片开发门槛

在2018年的世界互联 大会上，中国开放指令生态（RISC-V）联盟宣告成立，联盟的发起人正是包云岗。

“这套开源指令系统有望成为计算机芯片与系统创新的基石。”包云岗说，芯片开发过程中，作为标准手册的“指令集”至关重要，但指令集往往掌握在大企业手中，开发芯片兼容指令集需要交费，造成芯片开发成本过高。开源芯片有望将芯片设计门槛大幅降低，并吸引更多的从业人员。

芯片是集成电路的代名词，相当于把集成电路微缩，放到一个硅片上面。指甲大小的芯片上，最多可以放500亿个晶体管。最先进的集成电路是微处理器或多核处理器的核心，可以控制计算机到手机的一切。

我国是集成电路进口大国，但在很多领域，国产芯片市场占有率仍不足5%。包云岗说，在未来的物联 时代，很多领域将应用芯片，甚至小到一个杯子，里面都嵌有芯片。“芯片的需求量将达到千亿规模，原有的芯片设计方法很难应对碎片化的需求。”

这给“开源”带来了机会。开源，就是开放源代码，任何人都可以得到芯片设计的源代码，加以修改学习。包云岗以互联 产业举例，互联 公司之所以能快速发展，就是得益于开源软件支持。开源软件降低了App开发门槛，几个人的小团队就可以开发App。

包云岗用6年时间实现了他最初的设想，他发表于《中国计算机学会通讯》上的评论文章《RISC-V成为印度国家指令集的一些看法》受到 信办、工信部高度重视，两部门专门组织专家召开研讨会，最终促成中国开放指令生态联盟的成立。目前，联盟已有100余家成员，包括华为、百度、阿里等企业以及中科院微电子所、清华、北大等科研机构，引领中国开源芯片生态发展。

聚焦芯片人才培养，让本科生自己设计芯片

2019年，包云岗在中国科学院大学启动“一生一芯”计划——让本科生自己设计处理器芯片，并完成流片。

这个计划源于包云岗近年的观察——我国优秀处理器芯片人才储备不足。“跟人工智能等领域相比，我们的招生偏少，大家都不太愿意选择芯片方向。”

芯片有几十种大门类，上千种小门类。处理器芯片被公认为芯片产业皇冠上的明珠，设计复杂度高、难度大。学生设计处理器芯片看似“天方夜谭”，如何能让学生不再害怕做芯片？

在包云岗看来，开源时代使芯片设计的门槛降低，使本科生设计出处理器芯片成为可能。设计芯片的过程贯通本科阶段计算机系统课程知识点，可以将芯片设计人才培养与开源芯片生态构建结合起来。

“一生一芯”计划第一期，包云岗带领教学团队指导5名国科大本科生完成一款64位RISC-V处理器COOSCA的设计，并基于中芯国际110nm工艺完成流片，成功运行Linux操作系统。芯片最终被命名为“果壳”，与“国科”发音相近，并入选国科大校史馆陈列。

王华强是设计“果壳”的学生之一，回忆起高强度开发的几个月，他说，包老师工作繁忙，但时刻关注“一生一芯”计划项目进展。

“爆肝”是 友称呼“熬夜”的代名词。“在实验室，我们戏称包老师是最‘肝’的人。”王华强说，大家在攻关时，经常深夜还在群里热烈讨论，“这时候就会把包老师‘炸’出来，他比我们睡得还晚。”

在包云岗看来，“一生一芯”有着更远大的目标——力争实现3年后在全国每年培养500名学生，5年后实现每年培养1000名学生，10年后达到每年培养1万名学生。

■对话

包云岗：早期计算机研发经历、原型系统等十分宝贵，需得到保护

新京 ：你是如何对计算机产生兴趣的？

包云岗：上世纪90年代初，我上初中时，当地一个企业家给学校捐了一批微型计算机，这在我所在的江苏南部的小镇上是很少见的。我学了一段时间后，感觉打开了新世界的大门，希望能够再深入学习，父母就给我买了一台电脑。

我父母也是务农的，后来做点小生意，但我父亲一直很重视技术，我小时候，家里就订阅了《浙江科技 》等各种各样的 纸，这些对我走上科研道路产生了潜移默化的影响。

新京 ：你平时会在微博和知乎上为 友进行科普，你如何看待科普工作？

包云岗：一个技术如何更好地传播给大众，科普非常关键。中国公民具备科学素养的比例，整体上跟国外是有差距的，在这方面，国家也越来越重视。

我做科普，一方面是想把前沿技术介绍给更多人，另一方面也希望大众有科学思维，这样看待问题也会更客观。

新京 ：你曾推动首届“中国计算机历史记忆”认定工作，能介绍一下当时的情况吗？

包云岗：我当时担任中国计算机学会计算机普及工委主任，接触和梳理了一些计算机历史。在梳理的过程中，我发现有的单位由于搬家、盖新楼等原因，没有地方安置大型历史计算机，这些计算机没有被保存下来，但它们对我国计算机发展历程来说非常重要。

2017年，学会发起了“中国计算机历史记忆”认定项目，认定中国研制或生产的、对中国计算机事业发展具有重要历史意义的珍贵物件，包括计算机相关的原型系统、部件、装置、书籍、软件等，为中国计算机事业留下宝贵的历史记忆。

新京 ：目前这个项目抢救和保护了历史物件？

包云岗：我组织成立了首届认定委员会，其中包括李国杰院士、刘韵洁院士等6位资深专家，工作小组首批完成了5件珍贵历史计算机的认定，包括国防科大银河1 、计算所757向量机、西北工大第一台机载计算机等。

我们同事发现，除了计算机实物，还有一些老专家参与了这些珍贵物件早期的研制，他们的经历也非常宝贵，但老人们年事已高，正在一个个离我们远去。所以我们又发起了一个口述历史的项目，去采访他们，“抢救”他们的那段经历。第一个采访的就是我国第一个计算机三人小组的成员王传英，当时他已经年过九旬。

目前，我已经不再担任计算机普及工委主任，但这个项目被推动得非常好，认定了两批历史记忆，同时已经采访了多位老专家，也成立了专门的 站。

■人物简介

包云岗现为中国科学院计算技术研究所副所长，先进计算机系统研究中心主任，中国科学院大学岗位教授，获中国计算机学会-IEEE Computer Society青年科学家奖。

过去15年，包云岗一直从事处理器体系结构的前沿研究，在计算机系统结构科研和教学中贡献卓越。