對話周祖成教授：中國集成電路產業(yè)的兩個時代

始于 1996 年的中國研究生電子設計大賽，是中國集成電路教育領域每年最重要的活動之一。在最新的一屆大賽上，我們仍然能看到一位年近八旬的老人的身影，這位懷揣著對中國集成電路人才培養(yǎng)熱情的老人便是清華大學退休教授、中國研究生電子設計大賽的創(chuàng)辦者——周祖成教授。

《芯路》系列對周教授進行采訪時，恰逢疫情剛剛得到全面控制的時候，因此在談及中國集成電路教育之前，周教授先分享了他因 2020 年這場疫情引起的對中國高校教育的反省和思考。在他看來，這場疫情中雖然我國防控得當，讓疫情在短時間內得到了有效控制，但在疫苗的研制這一根本問題上，仍然面臨著眾多挑戰(zhàn)，暴露了我們在醫(yī)學、生物相關的基礎學科和基礎研究上的不少短板。這些短板看上去是一個社會學、歷史學或是自然科學的問題，但根本上反映出的還是教育領域的問題，“我們在人才培養(yǎng)上問題比較大，尤其是尖端人才的培養(yǎng)?！敝芙淌谡劶斑@一話題時，頗有些痛心疾首。

?

高校教育的根本是
培養(yǎng)出能提出問題的尖端人才

“1000 萬、100 萬、10 萬”，在談及中國高校人才培養(yǎng)的問題時，周教授強調了這三個數(shù)字——“改革開放以來，我們培養(yǎng)了近 1000 萬包括工程和工學碩士在內的工科研究生，以及近 100 萬名博士，但實際上我們培養(yǎng)出的科學家不到 10 萬人?！闭缤稍L開始提到的醫(yī)學領域，工科人才問題的根源是一樣的，那便是我們在尖端人才培養(yǎng)上做得遠遠不夠。

同時，周教授也提到一個科學體系的建設問題：“什么是科學？就是發(fā)現(xiàn)一個問題，解決一個問題，再提出一個問題。國內的高等教育只注重學生分析問題和解決問題能力的訓練，卻忽略學生提出問題和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)?！痹谥芙淌诳磥?，最根本的解決之道在于“在保證國民經濟需求的情況下，讓一些學術實力較強的高校轉型成科學研究型高校?！奔床灰晃蹲非髴?，而重新加強基礎研究，回歸科學的本源。

本土人才是
中國集成電路行業(yè)的基石

在周教授看來，科學引導創(chuàng)新，而創(chuàng)新的基石則是本土培養(yǎng)的人才?；氐郊呻娐奉I域，過去幾十年國內集成電路人才的培養(yǎng)雖然存在明顯斷層，但本土人才仍然為中國集成電路產業(yè)打下了堅實的基礎。1956 年以后由黃昆、王守武、謝希德等開創(chuàng)的半導體學科曾為中國集成電路產業(yè)培養(yǎng)了最初的一批人才，然而 1966 年之后，中國集成電路人才培養(yǎng)遭遇了長達 10 年的斷崖。

可以將 1977 年視為中國集成電路產業(yè)的一個拐點的開始，因為從這一年恢復高考開始，包括清華在內的多所學校開始重建半導體或微電子專業(yè)，重新開始為國內的半導體和集成電路產業(yè)輸送人才?！皟H以周教授所在的清華大學為例，包括 1977 屆的陳大同、1979 屆的武平和 1983 屆的趙海軍等，培養(yǎng)出一批集成電路產業(yè)的積極推動者，1985 年則達到一個高峰，包括趙偉國、虞仁榮、舒清明、趙立新、任志軍、趙立東、馮晨暉、高峰、劉衛(wèi)東、呂煌、郁群慧等一批如今已成為國內集成電路產業(yè)中流砥柱的新生都來自這一屆。據(jù)不完全統(tǒng)計，在中國集成電路產業(yè)過去十幾年的突飛猛進中，至少半數(shù)公司的核心高管與團隊成員都畢業(yè)自清華大學。周教授稱，“半導體是一門科學，而集成電路是信息產業(yè)的一項尖端技術?？茖W關注發(fā)現(xiàn)，技術重在實現(xiàn)！有了 77 年以后我們逐漸培養(yǎng)起來的第二代產業(yè)人才的出色接棒，加之 2000 年左右一批敏銳、有擔當?shù)念I導干部的積極推動，如當年上海市經委主任江上舟，給回國在上海張江創(chuàng)業(yè)的‘展訊’、‘中芯國際’、‘中微’和‘格科微’的大力支持，才有了今天中國集成電路產業(yè)的一次全面加速，并讓國內集成電路產業(yè)開始在全球產業(yè)中占有一席之地?！?/p>

兩次合作順應
集成電路設計產業(yè)兩個時代的開啟

工欲善其事，必先利其器，集成電路的設計創(chuàng)新以及人才培養(yǎng)也離不開 EDA 工具的支持，“現(xiàn)在不能把 EDA 簡單看成是一個設計工具，而是一個重要的工業(yè)軟件。”在過往接受的采訪中，周教授多次強調。周教授也特別提到清華大學與新思科技（Synopsys）之間的緊密合作。包括緣起于 1995 年，新思科技向清華大學贈送 Design Compiler 工具并成立高層次電子設計中心，到 2019 年，雙方第二次握手，基于新思科技 AI Compiler 開展人工智能合作項目，這兩次合作都離不開周教授在其中的推動。

▲“清華大學——新思科技高層次電子設計中心”掛牌儀式

有意思的是，這兩次合作的時間節(jié)點恰好順應了國內集成電路設計業(yè)兩個重要時代的開啟。

1990 年以后，國內集成電路設計業(yè)打破以往多由科研院所和組織機構進行集成電路研發(fā)的局面，開始加速市場化，包括士蘭微在內一批優(yōu)秀的本土集成電路設計企業(yè)在 20 世紀 90 年代紛紛成立，隨之而來的對相關設計人才的需求也迅速提升。周教授提到，1995 年引入新思科技先進的 EDA 優(yōu)化工具以及成立的高層次設計中心“是非常關鍵的一步，讓清華的學生有條件從集成電路的設計輸入，提高到設計優(yōu)化?！辈⒃诠ぞ咭M的第二年，清華開始將實驗室的工具對外開放給更多的高校，促成了全國高校研究生的 EDA 競賽，讓更多國內高校和學生獲益。

無疑 2000 年以后中國集成電路產業(yè)的迅速發(fā)展，是與先進 EDA 設計工具的引進+第二代本土人才的上位相關聯(lián)的，而清華 - 新思的合作為此提供了助力。本土集成電路設計力量逐漸從電路與系統(tǒng)設計，轉向電路協(xié)議和標準的開發(fā)，無論紫光展銳在手機信道標準上的研發(fā)，還是華為海思半導體 5G 標準的專利（數(shù)位居全球第三），周教授頗為自豪的說：“我們的集成電路設計業(yè)在集成電路產業(yè)中開始有話語權了”。

人工智能
開啟設計方法學的創(chuàng)新

到 2015 年以后，“整個電子設計已經發(fā)展到了新的階段，”周教授如是說。人工智能的興起，不只影響了系統(tǒng)和電子產品的智能化設計，也給集成電路的設計帶來變革，周教授稱之為“設計方法學的創(chuàng)新?！?/p>

這種創(chuàng)新一方面是指 IP 的復用會越來越有價值，從高層次綜合的角度，以及市場定義產品的角度，都是如此。在周教授看來，這一趨勢同時還會帶來一個很大的變化和好處，就是去中心化，可以避免壟斷和資源集中。

另一方面則是人工智能的引入。憑借人工智能對數(shù)據(jù)的處理能力，可以讓后端的設計資源包括 CPU 等被充分利用；同時在前端，人工智能也可以幫助改善和優(yōu)化 EDA 工具，提高設計的效率和效果。周教授表示，“這里面有很大的發(fā)展余地，也是給中國帶來的機會。”因為新的設計方法學的背后是以市場為主導，而“我們有如此豐厚的國內應用市場?！?/p>

到 2019 年清華引入 AI Compiler，以清華大學在集成電路相關人才培養(yǎng)方面的厚重積淀，相信也會在未來本土集成電路產業(yè)的智能化和 AI 化中起到重要的人才輸送的作用。

▲“清華大學——新思科技人工智能聯(lián)合教學實驗室”成立儀式

正因如此，周教授才會用“共贏”來形容過去的 25 年——“清華大學與新思科技的合作就是這樣，相互之間非常信任。借助新思科技的工具我們可以培養(yǎng)人才，而這些人才主要服務于國內集成電路產業(yè)，也會支持新思科技，是共贏的關系?！痹?2019 年底，新思科技總裁兼聯(lián)席 CEO 陳志寬博士受聘清華大學顧問教授，以表彰其二十余年來對清華大學電子工程人才培養(yǎng)，乃至中國集成電路設計人才建設作出的貢獻，成為這一“共贏”的最佳注腳。

每每談及中國集成電路的未來，周教授都不吝表達他作為一位中國集成電路人的堅定信心，在他看來，隨著芯片工藝邁入 7nm 以后，未來的挑戰(zhàn)來自于半導體工藝、器件和材料、設計規(guī)模以及市場成本。除了工具本身的研發(fā)要和工藝同步，還可以積極探索 EDA 工具與 AI 和云技術的融合，市場驅使芯片開發(fā)者注重將各種 AI 的 IP 轉移到不同的可實現(xiàn)的 IC 架構，設計前端優(yōu)化的方法學可能是 THEE-Synopsys 合作的優(yōu)勢。清華信息學院 THCS 在 AI 和 THME 半導體學科的綜合優(yōu)勢會促成雙方共同在新的拐點上的引領！只要中國集成電路產業(yè)堅持合作、共贏的發(fā)展模式，一個屬于我們的全新時代“大有可期”。