从高校自主芯片生态建设做起，谈自主学习芯片设计的重要性

2020年7月30日上午的国务院学位委员会会议已投票通过集成电路专业将作为一级学科，并将从电子科学与技术一级学科中独立出来。拟设于新设的交叉学科门类下，将待国务院批准后，与交叉学科门类一起公布。上课时讲到芯片是“点石成金”的行业，如今正在一步步变成现实。另外，把自己学习和科研的方向与国家的迫切需要紧密联系起来，准没错！目前亟待解决的问题不少，简单总结来说，由于固有的学科分类，真正意义上的集成电路设计都依附于各个主流一级学科之下，注意，这里所说的集成电路设计是集成电路一级学科中最重要的一个方向。笔者认为，微电子跟集成电路设计是不一样的。并且，个人始终认为，做芯片的确是交叉学科，微电子专业毕业之后，还是应该学习其它专业的系统知识才能做出来芯片。 专业的事情还是需要专业的人去做 ，比如做CPU芯片还是需要具备计算机领域的知识，做通信芯片还是必须要有通信系统的知识储备才行。否则，仅知道芯片的设计方法而没有深入了解相关领域系统知识的芯片设计者，即便照葫芦画瓢做出来了芯片，也是一颗死芯片，根本不懂其中的内涵和更深层次的系统含义。这也许是设立集成电路一级学科最最重要的一个原因。可能今后相关学科都应该去学习芯片设计。原有学科划分已经不适应科技发展的需要了，人工智能，机器人，集成电路等都是横跨数个原有学科的交叉学科。从某种意义上讲，芯片化是学术研究除了文章之外的另外一种成果形式，可能以后相关学科评估，国家奖评奖，甚至国家级科研平台的评估如果没有拿的出手的芯片就有点说不过去了。设立集成电路一级学科正当其时，为解决卡脖子问题加速培养紧缺人才，希望后续的国产芯片从替换到创新领先的进程中越走越快，越走越自信。

2020年8月4日，国务院发布《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》（国发〔2020〕8号，以下简称“国发8号文”）。国发8号文是我国新时期对集成电路发展的新定位和新思路。国发8号文与国发18号文、国发4号文相比：最显著的是表明我国集成电路产业发展进入“新时期”，在新时期我国集成电路产业发展必须保持“高质量”。同时， 国发8号文将“集成电路”列在了“软件”前面 。在国发4号文中， 不再将集成电路设计业视同软件产业 ，集成电路产业的重要性和战略性得到体现。大家或许不了解，笔者在高校里工作，在同研究所等机构合作项目时，芯片设计的Verilog或VHDL代码是被认为同C++等高级软件编程语言一样的“软件代码”。这就意味着，在现有的项目管理体制里面，软件开发是无法申请到经费资助的，或者只能申请很少的经费。也就是说，哪怕你设计了一个超级厉害的芯片IP核，也无法跟采购硬件的经费体量相提并论！这种重硬件轻软件的思想，跟目前大多数项目经费管理体制里“重物轻人”的弊端如出一辙。项目经费里的大头往往是采购仪器设备，以至于采购了国外大量的设备，帮助国外的企业一步步的成长到现在可以卡我们脖子的地位。前几天，老美又把三十多家华为的企业列入名单，并且不允许各种企业给华为供应芯片。这是特朗普在用实际行动告知大家， 人是最重要的，设计思想才是最关键的 ，而不是冷冰冰的仪器设备。同时，目前整个社会都存在不重视国产芯片的问题，这也是导致今天这个卡脖子局面的主要原因。 我们的高校，也在间接的做国外芯片生态推广的“帮凶” ，从教材到课程设置到实验等，都是清一色的国外芯片。因此，我们呼吁，从今天开始，高校上嵌入式相关课程的时候能否不用STM32或ARM，可否考虑龙芯或国产的RISC-V？讲深度学习的时候能否少提Tensorflow，多用用寒武纪的教材？政府采购芯片的时候，能否多多支持一下国产芯片？大家购买手机的时候，能否多多购买一下华为，而不是苹果？从人才培养开始，在技术领域树立起民族自信，一定要培育我们自己的芯片技术生态。不从根本做起，早晚会受制于人，像今天这样任人欺负。

最近，越来越多的会议和文章都在探讨如何解决卡脖子的EDA问题（EDA不仅仅是一个软件的事情），研究集成电路成为一级学科后的人才培养（ 高校人才培养严重滞后，企业不得不自己培养 ），如何进一步发挥硬加速在各个领域中的作用（除了机器学习等软件算法芯片化的硬加速，是否还有别的加速方法）等等，电子科大黄乐天老师也在《三谈集成电路成为一级学科》一文中提到：出于人才培养的考虑，黄老师申请开设一门“硬件体系结构与系统芯片设计”的研究生选修课。但得到的答复是：“目前不能申请开设新的研究生课程”。其主要原因是现在研究生的课程必须要按照一级学科开设，而每个学科在培养方案中列出的课程数目和总学分数是有限制的。最终他不得不求助于南京的ICisC，争取通过“IC创新学院”把这门课程以在线课程的形式建设出来。诸如此类的问题还有很多很多。本文主要推介西南交通大学邸志雄老师的两门开放课程。

“芯动力-硬件加速设计方法”MOOC课程第三轮将于9月1日开课！

“芯动力——硬件加速设计方法”是目前MOOC课程中少有的几门讲授工业界主流ASIC、SOC设计技术的课程，于2019年12月在“中国大学MOOC”平台上线，迄今已经完成了两轮授课，共计3600多人。课程两轮好评度为4.9星。

第三轮课程，即将于9月1日开课，欢迎对数字芯片设计与FPGA设计技术感兴趣的同学选课！

本课程被无良人士搬运到闲鱼售卖。再次重申，中国大学MOOC，免费学习！

选课网址（也可扫码进入）：https://www.icourse163.org/course/SWJTU-1207492806

一、课程在过去的两轮授课中，取得了哪些成绩和评价？

本课程在2019年Xilinx全球开发者大会(XDF)亚洲站的“Xilinx Industry-Academia Collaboration Ecosystem” Session中入选Xilinx PYNQ开源框架课程体系（全国共入选12门课程）。
本课程得到2020年“第四届全国大学生集成电路创新创业大赛”大赛官方公众号“智前沿”的宣传和推荐。
本课程得到“Xilinx官方技术社区”支持，“Xilinx技术社区”也对本课程进行了宣传和推荐。
本课程得到了南京集成电路产业服务中心、Arm中国“极术社区”、行业知名自媒体“矽说”、“图灵教育（人民邮电出版社）”、“网络交换FPGA”等的认可和推荐。
本课程被青岛科技大学、西安邮电大学、西安电子科技大学、哈尔滨工业大学（威海分校）等引用或复制。

第二轮课程也得到了Xilinx大学计划的支持，本轮成绩最高的同学获得了由Xilinx赠送的PYNQ Z2开发板一块（价值980元）。本轮慕课成绩最高者是一名位刚本科毕业一年、从事集成电路测试工作的女工程师。在工作之余，还能够按时学习并完成课后作业，所有作业与测试、以及考试几乎都是满分，在校学生也很难做到这个程度，可能是工作之后更珍惜学习的机会。

二、课程主要内容

三、课程相关PPT下载

可以访问教师个人主页，下载课程所有PPT以及相关的其他资料（建议复制网址到新窗口再打开）：

（推荐国外访问）https://customizablecomputinglab.github.io/

（推荐国内访问）https://customizablecomputinglab.gitee.io/share/

主页可以下载数字芯片前后端校招笔试题。

四、课程需要哪些前序知识？后续该如何进一步学习？

前序知识准备：具备数电、FPGA入门知识的初学者，也适合FPGA进阶学习；如果学过数字集成电路设计基础，则更好。

后续进一步学习提升：

同学们可以自行搜集网上各个公司的笔试题来实践。
如果想跟实际芯片设计工程结合，还需进一步自学逻辑综合（如Synopsys DesignCompiler）、和静态时序分析工具（如Synopsys PrimeTime）的使用方法与流程。
本课程也适用于FPGA进阶，可以通过实际项目提升和锤炼FPGA设计能力。本课程第六章使用了我们在2018年全国大学生集成电路创新创业大赛中的一个一等奖作品作为课程的应用案例，如果有同学手里有Xilinx PYNQ Z2，则可复现该作品。

如果对静态时序分析有更深入的学习需求，可进一步学习我在“IC创新学院”的课程《数字集成电路静态时序分析基础》。目前《数字集成电路静态时序分析基础》所有章节均已更新完毕，非常适合校招季对ASIC前端、ASIC后端、FPGA开发岗位感兴趣的同学，选课人数在“IC创新学院”平台上持续排名第一，广受学生欢迎。网站帐号注册和课程学习都是免费的。

课程网址https://www.iccollege.cn/portal/courseDetail/193.mooc