圣母Lynn Conway：打通 VLSI設(shè)計學任督二脈

琳·康維（Lynn Conway），是超大規(guī)模集成電路（VLSI）設(shè)計學先驅(qū)，在《VLSI 系統(tǒng)導(dǎo)論 Introduction to VLSI Systems》一書中，提出了結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法和用 CAD 幫助設(shè)計，打通了 VLSI 設(shè)計學的任督二脈 ，讓 IC 設(shè)計開始變得輕松。

成功的變性女人

Lynn，1938 年 1 月 2 日出生；1963 年哥倫比亞大學碩士畢業(yè)；1968 年提出了在超級計算機每個機器循環(huán)周期發(fā)布多重無序指令的有效方法，該方法涉及數(shù)學、微體系結(jié)構(gòu)、邏輯、電路級，這就是動態(tài)指令調(diào)度（DIS，dynamic instruction scheduling），DIS 讓超級計算機誕生成為可能；1980 年和 California Institute of Technology（加州理工學院）教授 Carver Mead 合著的《Introduction to VLSI System》出版，提出創(chuàng)新可擴展的 MOS 設(shè)計規(guī)則和高度簡化的硅芯片設(shè)計方法，為系統(tǒng)設(shè)計人員揭開了芯片設(shè)計過程的神秘面紗，促進了硅谷初創(chuàng)設(shè)計公司和 EDA 公司的發(fā)展?！禝ntroduction to VLSI System》成為世界各個大學的教材。美國國防部也啟動了一個重要的新項目 MOSIS，開始基于 Lynn 工作成果的研究。許多新興公司也著手孵化并將 MOSIS 商業(yè)化。
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Lynn 憑借輝煌的成就，于 1985 年當選 IEEE Fellow；1989 年當選美國國家工程院院士。1990 年榮獲美國女工程師協(xié)會國家成就獎、1998 年榮獲三一學院名譽博士學位、2009 年榮獲 IEEE 計算機協(xié)會計算機先鋒獎
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這一切都源于大家不知道她是一個變性女人。如果要知道她是一個變性的女人，不知她是否還能取得如此成就。
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生活和教育
Lynn 出生于紐約，不過那時她不叫 Lynn Conway，那時她還是一名男生。盡管經(jīng)歷過性別煩躁，但受科學家父親的影響，但 Lynn 從小對天文學著迷，并親手建造了一個 150 毫米的反射鏡望遠鏡；高中時，Lynn 在數(shù)學和科學方面表現(xiàn)出色。1955 年以高分考入麻省理工（MIT）。
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Lynn 不甘心以男孩的身份成長，在 1957 年決定進行變性手術(shù)，但由于當時的醫(yī)療環(huán)境和社會環(huán)境，Lynn 的變性失敗，也被迫離開了學校。1958 年在哥倫比亞大學工程與應(yīng)用科學學院恢復(fù)學業(yè)，分別于 1962 年、1963 年獲得電子工程學士和碩士學位。
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第一次變性手術(shù)失敗后，Lynn 沒有放棄，經(jīng)過年復(fù)一年的四處求醫(yī)問藥，終于在 1966 年找到了 Harry Benjamin 醫(yī)生，并從 1967 年開始接受醫(yī)學治療，成為世界上最早接受荷爾蒙治療及性別重塑手術(shù)的變性女人之一。此時 Lynn 在 IBM 工作并參與了 ACS 項目，并提出了 DIS 方法，但由于要做變性手術(shù) ，慘遭 IBM 解雇。
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琳失去的不只是工作、事業(yè)和專業(yè)聲望，還有家人、親友和同事。她獨自面對令人恐懼的未來，離開妻子和兩個孩子，孤身一人前往國外手術(shù)。在這個冷漠的世界上，除了醫(yī)生，沒有任何人給她幫助。
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手術(shù)后，改名換姓的 Lynn，變得非?？鞓?，渾身充滿了活力和希望，獨自一人進入新環(huán)境、結(jié)交新朋友。從一個程序員重新起步，生活充滿希望。1971 年進入 Memorex，負責 Memorex 30（MRX30）的 CPU 體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計；1973 年進入施樂，負責創(chuàng)建一個復(fù)合的 OCR/FAX 系統(tǒng)。這兩個新工作讓 Lynn 獲得了經(jīng)驗，也在 VLSI 取得了巨大成就。
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1987 年，Lynn 認識了她現(xiàn)在的丈夫 Charlie，很快開始共同生活，并于 2002 年結(jié)婚。
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婚后，Lynn 一直從事著幫助變性人的事業(yè)，并建立了專業(yè)的網(wǎng)站。
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三個“失敗”項目?
IBM ACS-1：在大學時，Lynn 就在 IBM 參與了研究工作，畢業(yè)后，順利進入了位于紐約 Yorktown Heights 的 IBM T. J. Watson 研究中心，1965 年開始參與 IBM 高度保密的超級計算機項目（Advanced Computing Systems，ACS），雖然 ACS 項目失敗，被 IBM SYSTEM 系列取代，但是 Lynn 提出了在超級計算機每個機器循環(huán)周期發(fā)布多重無序指令的有效方法，該方法涉及數(shù)學、微體系結(jié)構(gòu)、邏輯、電路級，這就是動態(tài)指令調(diào)度（DIS，dynamic instruction scheduling），DIS 讓超級計算機誕生成為可能。
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MRX30：1971 年，Lynn 加入 Memorex，負責 Memorex 30（MRX30）的 CPU 體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計，MRX30 的市場競爭對手是 IBM System 3。Lynn 設(shè)計了一款 TTL 電路，并使用 DIS 方法構(gòu)建了寄存器傳輸級別模擬器，得以協(xié)調(diào)總體設(shè)計工作，并于 1972 年勝利推出 MRX30 的原型機 Memorex 7100。就在原型機推出后，作為 IBM 壟斷市場價格的受害者，Memorex 被迫放棄進入計算機市場。
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MRX30 項目取消后，此時的 Lynn 欲器無淚，IBM 不僅解雇了她，還淘汰了許多讓她獲得生活保障的競爭對手。
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就在此時，她獲得了兩個極佳的工作機會，一個是仙童半導(dǎo)體的微處理架構(gòu)師，一個是施樂位于帕洛阿圖的研究工作。Lynn 在回憶錄寫道：仙童似乎是個巨大的機會，但我對 MOS 電路一無所知，而且還對自己一個女性進行以男子漢著稱的半導(dǎo)體行業(yè)心存疑慮。而施樂正在進行通過創(chuàng)建交互式個人計算機和相關(guān)存儲設(shè)備、掃描儀、復(fù)印機、激光打印機和網(wǎng)絡(luò)通信的新世界來徹底改變計算機產(chǎn)業(yè)。
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Sierra：加入施樂后，Lynn 負責創(chuàng)建一個復(fù)合的 OCR/FAX 系統(tǒng)，就是有名的 Sierra 項目。Lynn 在 TTL 設(shè)計上花費了兩年的時間，進行字符識別算法、體系結(jié)構(gòu)、邏輯和新型圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計。由于功能多，性能高，使得 Xerox Sierra 原型機的造價非常高，導(dǎo)致 1975 年項目取消。
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VLSI 革命
就在 MRX30 項目取消的同時，英特爾推出了 4004 和 8008，引發(fā) Lynn 極大的興趣。但也給 Lynn 帶來極大的困惑。計算機架構(gòu)師是否必須了解 MOS 電路和器件，芯片設(shè)計人員是否要有必要了解計算機架構(gòu)？這讓 Lynn 有了更多的創(chuàng)新。而 Sierra 項目的經(jīng)歷，更是讓 Lynn 獲得了豐富的經(jīng)驗。
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1970 年代中期，集成電路的發(fā)展陷入了困境中：正如摩爾定律所預(yù)言，到 1970 年代末，一片集成電路要集成 30000 枚晶體管。當時，無論是學術(shù)界，還是工業(yè)界都缺乏設(shè)計如此大規(guī)模的集成電路的能力。
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而隨著集成電路的發(fā)展，晶體管變得廉價而快速，成為計算瓶頸的是晶體管之間的鏈接，因而芯片上的晶體管布局變得尤為關(guān)鍵。
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Sierra 項目取消后，施樂建立了 LSI 研究部門，以探索 LSI 的設(shè)計方法和工具，鑒于 Lynn 的表現(xiàn)，成為了 LSI 研究部門經(jīng)理。幸運的是，此時 Lynn 結(jié)識了加州理工（California Institute of Technology，Caltech）教授 Carver Mead。
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Carver Mead 在加州理工畢業(yè)后，就一直留校教書和從事研究工作，他是超大規(guī)模集成電路（VLSI）的祖師爺，是摩爾定律的命名者，同時發(fā)明了神經(jīng)形態(tài)工程學，稱為神經(jīng)形態(tài)計算機之父。在加州理工是學生心目中的神。
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英特爾成立時，Mead 擔任其顧問，開始在加州理工講授有關(guān)當時英特爾的 MOS-LSI 電路和布局設(shè)計方法的課程，包括新型英特爾微處理器中實際使用的設(shè)計 ALU 設(shè)計等。當時 Mead 的課程在美國是獨一無二的，并且可以使用英特爾的生產(chǎn)線來生產(chǎn)他和學生的作品。
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當時雙方建立聯(lián)系后，Mead 對施樂 PARC 當時的設(shè)計環(huán)境非常贊賞，而 Lynn 對 Mead 也是無比崇拜。1976 年，施樂 PARC 和加州理工建立聯(lián)合半導(dǎo)體實驗室，利用施樂 PARC 的設(shè)計環(huán)境和 Mead 的經(jīng)驗，來實現(xiàn)更快速的電路。
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當時，所有的芯片都是通過手工來完成，而要完成數(shù)萬、數(shù)十萬以至現(xiàn)在的數(shù)十億晶體管要通過手工來完成，不知集成電路會是什么樣。
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Lynn 和 Mead 在合作中發(fā)現(xiàn)，芯片大部分面積不是被晶體管占有，而是被各種連接線所占用，都被占用，如何通過改變布線一定要實現(xiàn)更大面積的布滿晶體管，成為關(guān)鍵。這時強大的 PARC 計算能力發(fā)揮了作用。
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Lynn 和 Mead 開創(chuàng)性提出 VLSI 設(shè)計的結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法，結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法就是，利用現(xiàn)代化的 CAD 技術(shù)，由版圖設(shè)計工程師從每個半導(dǎo)體器件的圖形、尺寸開始設(shè)計和優(yōu)化，直至整個版圖的布局和布線，以便讓每個器件 以及內(nèi)連線安排的最緊湊、最合適，從而得以最大化的利用芯片面積。說到底就是讓對于沒有集成電路設(shè)計經(jīng)驗的系統(tǒng)設(shè)計人員來說也可以輕易完成，直到把系統(tǒng)級結(jié)構(gòu)和器件級制造融為一體。
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這一方法被完整的寫在了由 Lynn Conway 和 Carver Mead 合著的、1980 年出版的《VLSI 系統(tǒng)導(dǎo)論 Introduction to VLSI Systems》一書中。該書一問世，立即引起了集成電路界的關(guān)注，全球各個大學把它奉為圭臬。

至今 40 年來，在結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法引導(dǎo)下，在不斷改進的半導(dǎo)體工藝技術(shù)以及產(chǎn)品市場壓力之下，設(shè)計更復(fù)雜的、高性能的電子器件需要將模擬和數(shù)字兩個集成電路世界結(jié)合起來，從而形成一個新的集成電路范疇，那就是數(shù)?；旌闲盘栃酒?/p>

Lynn 的另一個成就是創(chuàng)新了基于互聯(lián)網(wǎng)的快速芯片原型開發(fā)基礎(chǔ)架構(gòu)，該架構(gòu)得到 DARPA 支持，并被 DARPA 稱為“MOSIS”系統(tǒng)，該架構(gòu)從 1981 年開始運行，在當時支持了數(shù)千種芯片設(shè)計的快速開發(fā)，并在 1980 年代導(dǎo)致了許多硅谷初創(chuàng)企業(yè)的誕生。MOSIS 至今還在運行中。MOSIS 在當時就是一個芯片設(shè)計孵化器。
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后記
1985 年幫助 DARPA 運行 MOSIS 兩年后，Lynn 加入密西根大學（University of Michigan）擔任 EECS 教授和工程學院副院長，繼續(xù)奉獻她的設(shè)計方法，直到 1998 年退休。1987 年 Lynn 邂逅了她現(xiàn)在的丈夫 Charlie，她們于 2002 年結(jié)婚（就在那時，國內(nèi)很多人都稱 Lynn 和 Mead 為夫婦）。
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在 2012 年，IEEE 在《固態(tài)電路》雜志的特刊中發(fā)布了 Lynn 的“ VLSI 回憶錄”。

Lynn 的 VLSI 結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法使得如今包含數(shù)十億顆晶體管的處理器能被制造出來，未來總是有希望的。

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2008 年 10 月攝于麻省理工

退休后，Lynn 成為了有影響力的跨性別活動家，投入到跨性別者獲得平等權(quán)利的運動中。