國(guó)之脊梁、龍芯之母《黃令儀》

文︱關(guān)品方

芯片競(jìng)爭(zhēng)在大國(guó)博弈的新時(shí)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(guó)龍芯之母”，是中國(guó)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(guó)留學(xué)，是百分百“國(guó)產(chǎn)”芯片專家，創(chuàng)建中國(guó)首個(gè)半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室。她1960年回到母校創(chuàng)建半導(dǎo)體專業(yè)，研制出中國(guó)最早的半導(dǎo)體二極管（diode，現(xiàn)時(shí)高中物理學(xué)生都知道）。

黃令儀參與的國(guó)家重大科研項(xiàng)目包括1966年研制中國(guó)首臺(tái)空間計(jì)算機(jī)，助力“東方紅一號(hào)”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(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)。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(duì)，主導(dǎo)“龍芯1號(hào)”物理設(shè)計(jì)，打破國(guó)外芯片技術(shù)壟斷。她推動(dòng)“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(guó)恥辱”的誓言，一生投身科研。面對(duì)技術(shù)封鎖，她帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)零的突破，開拓中國(guó)芯片自主化的先河。她淡泊名利、生活簡(jiǎn)樸，捐出積蓄支持研發(fā)，晚年仍堅(jiān)守實(shí)驗(yàn)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(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)的“夏培肅獎(jiǎng)”（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(bào)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(guó)。這段經(jīng)歷對(duì)她個(gè)人及中國(guó)芯片研發(fā)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。當(dāng)年黃令儀受中國(guó)科學(xué)院派遣前往美國(guó)，主要任務(wù)是學(xué)習(xí)先進(jìn)芯片技術(shù)并探索國(guó)際合作的可能性。當(dāng)時(shí)中國(guó)集成電路研究因經(jīng)費(fèi)短缺停滯，而美國(guó)已處于遙遙領(lǐng)先的地位，黃令儀旨在吸收前沿經(jīng)驗(yàn)。她在拉斯韋加斯《國(guó)際芯片展覽會(huì)》上跑遍所有展位，未有中國(guó)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(guó)貨，淚眼漣漣”。她深刻意識(shí)到中國(guó)與西方在芯片技術(shù)的巨大鴻溝，由此堅(jiān)定了自主研發(fā)的決心。

黃令儀發(fā)奮研究美國(guó)芯片設(shè)計(jì)方法，重點(diǎn)學(xué)習(xí)集成電路的圖版設(shè)計(jì)和時(shí)序優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)；歸國(guó)后將所學(xué)應(yīng)用于中國(guó)首個(gè)自主CPU“龍芯”的研發(fā)，推動(dòng)國(guó)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(duì)，主導(dǎo)物理設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)中國(guó)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(guó)恥辱”信念的實(shí)踐，激勵(lì)后輩科技工作者 ：學(xué)術(shù)基礎(chǔ)要靠自己，要扎根于中國(guó)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(zhēng)流亡生活，目睹家園破碎，激發(fā)了她救國(guó)圖強(qiáng)的信念。家庭經(jīng)濟(jì)條件有限，曾因?qū)W費(fèi)問題輟學(xué)，因成績(jī)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(dú)身而心系家國(guó)，骨灰按遺愿撒入大海。

黃令儀被譽(yù)為“中國(guó)龍芯之母”，突破外國(guó)對(duì)華芯片技術(shù)制裁和壟斷。早在1966年，她已帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制出中國(guó)首款通用CPU“龍芯1號(hào)”，終結(jié)了國(guó)產(chǎn)計(jì)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(hào)”的研發(fā)，性能國(guó)際領(lǐng)先，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于復(fù)興號(hào)高鐵、殲-20戰(zhàn)機(jī)、北斗衛(wèi)星等關(guān)鍵領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)100%國(guó)產(chǎn)化。過去7年，她實(shí)現(xiàn)的

經(jīng)濟(jì)價(jià)值，每年為國(guó)家節(jié)省芯片進(jìn)口費(fèi)用超過2萬億元人民幣，徹底打破了美國(guó)長(zhǎng)達(dá)20年對(duì)中國(guó)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(guó)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(guó)首臺(tái)微型計(jì)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(jì)方法，為后續(xù)芯片研發(fā)儲(chǔ)備了關(guān)鍵技術(shù)。2000年，黃令儀團(tuán)隊(duì)研發(fā)的芯片獲德國(guó)紐倫堡《國(guó)際發(fā)明博覽會(huì)》銀獎(jiǎng)，是中國(guó)芯片首次國(guó)際獲獎(jiǎng)。她以深邃的情懷感染團(tuán)隊(duì)，言傳身教，培養(yǎng)出大批芯片領(lǐng)域后起骨干。她捐出個(gè)人積蓄支持研發(fā)，項(xiàng)目獎(jiǎng)金全部分派給團(tuán)隊(duì)成員，生活儉樸，無私奉獻(xiàn)。她82歲時(shí)仍堅(jiān)持每天工作10小時(shí)以上，親臨一線調(diào)試電路，樹立科學(xué)家潮頭標(biāo)桿，激勵(lì)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(bào)，以“中國(guó)芯”精神激勵(lì)自主創(chuàng)新。

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

我國(guó)“龍芯 1 號(hào)”的突破是2001 年。當(dāng)時(shí)黃令儀團(tuán)隊(duì)僅有 100 萬元人民幣經(jīng)費(fèi)和 10 余名成員，硬是克服了設(shè)計(jì)工具匱乏、技術(shù)相對(duì)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(hào)”研制成功，為后續(xù)技術(shù)積累奠定了基礎(chǔ)。龍芯 2 號(hào)與 3 號(hào)的迭代躍進(jìn)是從2004到2018 年。2004 年，黃令儀團(tuán)隊(duì)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(hào)，逐步縮小與國(guó)際主流（成熟）芯片的差距。2010 年后，展開“龍芯 3 號(hào)”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(guó)際同期水平，應(yīng)用于北斗衛(wèi)星、復(fù)興號(hào)高鐵等國(guó)家重大工程。現(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(duì)突破的核心技術(shù)包括高性能流水線設(shè)計(jì)、安全機(jī)制優(yōu)化、自主指令系統(tǒng)“LoongArch”，擺脫了對(duì)國(guó)外架構(gòu)的依賴。她提出 “市場(chǎng)帶技術(shù)” 的戰(zhàn)略路線，政策支持與市場(chǎng)應(yīng)用雙結(jié)合，推動(dòng)“龍芯”從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化（現(xiàn)時(shí)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(duì)通過多輪迭代，使“龍芯 3A 5000”（2021 年）性能逼近國(guó)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(chǎng)景的完整生態(tài)。她加入龍芯項(xiàng)目19年（從2001至 2018 ），主導(dǎo)完成龍芯 3 號(hào)，實(shí)現(xiàn)了從通用芯片到高性能芯片的跨越，為我國(guó)信息技術(shù)自主可控的“國(guó)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(guó)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(duì)滯后，臺(tái)積電、三星等巨頭的量產(chǎn)計(jì)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(jí)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(jià)格上升，工藝升級(jí)沒有市場(chǎng)需求。企業(yè)家要權(quán)衡成本與收益。中國(guó)2nm芯片因此有2至3年的時(shí)間彎道換道趕超。筆者留意到上月24日中國(guó)臺(tái)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(guó)在《地緣政治科技治理研討會(huì)》上的發(fā)言。他預(yù)估中國(guó)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(guó)對(duì)華技術(shù)封鎖現(xiàn)正持續(xù)升級(jí)，限制關(guān)鍵半導(dǎo)體設(shè)備和材料出口到中國(guó)。中國(guó)《AI 芯片》的研發(fā)和生產(chǎn)因此面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)，必須跨越。現(xiàn)時(shí)全球《AI芯片》制造競(jìng)爭(zhēng)激烈，美國(guó)、歐洲、日本、韓國(guó)、印度、還有中國(guó)臺(tái)灣省（被美國(guó)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(jì)算、AI 等領(lǐng)域?qū)π酒⌒突⒏咝阅芎投喙δ芗傻钠惹行枨蟆?/p>

國(guó)產(chǎn)芯片在 AI、通信、車載、機(jī)器人等領(lǐng)域雖已取得長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到制造的自主閉環(huán)。先進(jìn)封裝產(chǎn)能不足是AI 時(shí)代的關(guān)鍵瓶頸。臺(tái)積電、三星、Intel 等廠商雖已有布局，但仍需持續(xù)擴(kuò)建。中國(guó)在這方面有待趕超，必須趕超。國(guó)際間的共識(shí)是中國(guó)在2至3年內(nèi)定可趕超，筆者估計(jì)中國(guó)不會(huì)因?yàn)檫@些言論而被捧殺。AI、邊緣計(jì)算、自動(dòng)駕駛等新興應(yīng)用領(lǐng)域?qū)π酒阅堋⒐暮桶踩袁F(xiàn)正提出更高要求，芯片研發(fā)要緊跟市場(chǎng)需求的變化，同時(shí)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(dòng)合作，將如虎添翼。這是全球的共識(shí)，也是美國(guó)、歐洲、日本、韓國(guó)、甚至印度等國(guó)家和地區(qū)最忌憚的場(chǎng)景。及早解決臺(tái)灣問題因此有迫切的現(xiàn)實(shí)意義，不可以長(zhǎng)期被臺(tái)灣的明獨(dú)暗獨(dú)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(shí)盡快完成對(duì)臺(tái)灣的統(tǒng)一，不可以再讓外國(guó)繼續(xù)鉆空子。