“我这一辈子最大的心愿,就是匍匐在地上,擦干祖国身上的耻辱!”

22岁进入微电子领域,66岁放弃安度晚年的机会,重新回到研究所,只为研发出完全自主产权的芯片,摆脱西方国家的控制。

她,就是“中国龙芯之母”黄令仪。

研制出我国第一台微型计算机

1936年,黄令仪出生在广西全州,那个时候正值日军侵华时期,黄令仪小时候最大的记忆,就是冒着被日军飞机扫射或轰炸的危险,跟着父母东躲西藏。那个时候,年幼黄令仪不止一次地问母亲,为什么日军要来轰炸我们?母亲只能含泪告诉她,因为我们的国家太贫穷,太落后。

自此,一颗小小的种子就埋在了黄令仪的心中,长大之后一定要好好读书,用知识报效国家,让祖国不再挨打。

新中国成立的时候,黄令仪正在读中学,但由于父母亲旧时代的身份问题,工作一时间难以落实,一家人连吃饭都成了问题,更别说拿钱来供黄令仪读书。走投无路之际,不甘心的黄令仪找到了学校的团委书记。

当时团委书记知道黄令仪学习成绩优秀,在学校的表现良好,就顶着压力为她开具了免学费和发放助学金的证明。当黄令仪拿着证明高兴地跑回家时,母亲搂着她喜极而泣,告诉她是国家给了她继续读书的机会,叮嘱她努力学习报答国家。

中学毕业之后,黄令仪如愿考上了华中工学院。好不容易奋斗得来的上学机会,让黄令仪在大学期间学习更加刻苦,也因此在毕业之后,被学校选派到清华大学进修。

当时清华大学响应国家号召,开设了半导体专业,黄令仪成为清华半导体专业的第一届学生,因此与“微电子学”结下了终身之缘。

1960年,黄令仪从清华大学毕业,回到华中工学院创建半导体专业。除了亲自讲授半导体的课程外,黄令仪还带领一批教师和学生,创建了华中工学院的第一个半导体实验室。

直到很多年过去,黄令仪还清晰地记得自己第一次走进实验室的样子。整个实验室空空荡荡,只有一个身穿白大褂的小伙子蹲在电炉旁,电炉上架着一个玻璃烧杯,里面放着几块指甲盖大小的紫蓝色硅片,这就是当时要做的二极管。

条件虽然简陋,却没能阻挡黄令仪科研的脚步。她带着助手亲力亲为,经常为了攻关,几天几夜不睡觉。短短几个月过后,黄令仪就研制出了半导体二极管。就在黄令仪为研究上有所突破而兴奋,准备卯足劲儿大干一场时,噩耗却接踵而至。

当时正值国家困难时期,粮食供应紧张,全国上下共克时艰,半导体项目不得不被迫叫停。黄令仪得知这个消息后,大哭着跑到领导办公室,为实验项目据理力争。但任凭黄令仪如何争取,国家困难是摆在眼前一道难以逾越的鸿沟。

就这样,黄令仪被分配到中科院计算所工作,但黄令仪心中非常清楚,那些小小的晶体管,终有一天要成为国之重器。

1965年,中科院计算所二部正式成立,这是中国第一个芯片团队,专攻微型计算机,黄令仪被任命负责研制半导体三极管。初期的工作困难重重,黄令仪将全体组员排成三班倒,作为组长的她更是每天工作十三、四个小时。

在黄令仪带领全组成员夜以继日的不懈努力下,我国第一台微型计算机研制成功。就是靠着这台计算机,我国第一颗人造卫星顺利上天。当收音机中传来卫星传回的《东方红》乐曲时,黄令仪整个团队都哭了……

1977年,中科院引入“电路预研”项目,黄令仪被点名负责集成电路、器件工艺和芯片研制几项工作。由于当时国外封锁严密,很难找到资料,黄令仪就带领团队采用“笨办法”,将集成电路的关键环节逐一拆解,逐个攻破。

那个时候,黄令仪和研究小组几乎整天泡在办公室,拿着几个版图来回比对,直到把主流集成电路的原理完全摸透,才研究出性能稳定的存储器,并拿下了1978年全国科学大会重大成果奖,

这一成果,在当时已经非常接近世界先进水准了。如果继续发展下去,很有可能追上欧美国家,让中国的芯片跻身世界尖端芯片之列。只可惜时不我待,黄令仪的研究再次被迫中断。

艰难坎坷的集成电路事业

从1980年开始,为了控制宏观经济的严重混乱局面,压缩投资金额,中央相继停建、缓建了四百多个大中型项目,其中包括一大批尖端高科技项目,包括军用项目和众多的重大民用工业科技项目。

1984年中科院召开会议,讨论要不要研究大规模集成电路,黄令仪斩钉截铁地表示支持,如果做计算机设计的人只知道用芯片,却不懂如何制作芯片,怎么能设计一台好的计算机呢?

但当时的领导完全没有听进去黄令仪的建议,只是淡淡地说所里经费紧张,拿不出钱来继续支持大规模集成电路的研究。任凭黄令仪如何争取,中科院还是关闭了大规模集成电路项目。

这对于黄令仪来说是一个巨大的打击,她深刻地知道项目取消,不仅仅意味着之前的努力全部付之东流,同时也意味着我国在芯片技术上,将会和世界水平越差越多。

可以说当时我国虽然面临欧美技术封锁,但芯片水平与欧美相比,已经不相上下,更是领先韩国、台湾多年。

在安顿好最后一名同事后,黄令仪独自走出办公大楼,忍不住失声痛哭起来。十几年的研究,就这样被一句话结束了。

万般无奈之下,黄令仪转到微电子中心工作,年过半百的她开始了CAD的研究。

1989年,黄令仪公派到美国,和当地的一家公司洽谈合作。当时正好有一个国际芯片的展览会,黄令仪听说之后立刻前去参观。整整一周的时间,黄令仪转遍了参展的所有展台,没有找到一家中国公司。

正当黄令仪失望之际,突然在人群中发现了几名中国人,她立刻兴奋地上前询问他们的展台在哪里,结果却被告知他们也是来参观的。黄令仪听罢心中一震,当年我国集成电路的研究水平,和国外是相当的,几十年下来居然没有立足之地了。

在那一天的日记中,黄令仪写下了这样一句话:“琳琅满目非国货泪眼涟涟。”当时黄令仪就暗下决心,一定要设计出一款高水平的芯片来参展,让中国重新站起来。

1990年回国之后,黄令仪开始潜心钻研各种集成电路的设计方法,并获得了两项专利。随着黄令仪在业界的知名度越来越高,2000年,有关单位推荐她带着专利前往德国,参加国际发明专利博览会。

这是我国第一次向外界展示芯片类产品,也是德国第一次邀请我国科研人员参加。

那一次的展会,外国友人见识到了中国的崛起,也感受到了中国人的坚持和毅力。回国途中,黄令仪接到组委会电话,她设计的产品被评为银奖。

得知自己设计的产品获奖,黄令仪特别兴奋,当即写下一首小诗抒发自己的感情。但在兴奋之余,黄令仪又想,中国有了设计芯片的工艺,但没有制造芯片的设备,依旧无法自主制造属于自己的芯片。

因此,当上级领导视察微电子所时,黄令仪在座谈会上坦言,一个科技工作者最大的痛苦,就是他用心血灌溉的珍贵芯片做不出来,没有用。有好心人说黄令仪只会干活不会说话,但那些话却是黄令仪的肺腑之言。

就在黄令仪苦恼自己的设计无法落地,无法为祖国做出贡献时,新一任的中科院计算技术研究所所长上任了,他就是我国著名计算机专家夏培肃院士的学生,李国杰。

在国外芯片飞速发展的年代,关于中国要不要做通用CPU芯片,有两种不同的意见。一种意见是不能做,因为我国的芯片核心技术和国外差距实在太大,中国没有实力参与竞争;另一种意见是无论花多大成本都要做,不能在核心技术方面受制于人。

李国杰作为中国计算机技术领域的领军人物之一,身上肩负着打破国际巨头控制的重大使命。因此他上任之后做出的重大决策之一,就是研制和生产我国通用CPU芯片的工作即刻上马!

首先,李国杰大胆其中了一批青年科学家,其中就包括他的两名师兄弟,唐志敏和胡伟武;随后他毫不犹豫将芯片定位于高性能、通用、一步到位;最后他向全社会公开宣布计算所研制芯片的计划,让全国人民都来监督、督促。

芯片研制分为两大步骤,逻辑设计和物理设计。在第一块实验芯片的逻辑设计完成之后,很多人劝说课题组将物理设计交出去,毕竟计算所没有做过这方面的工作,但胡伟武坚持“一竿子插到底”,除了查阅大量的资料外,胡伟武想到了微电子中心的黄令仪老师。

2002年,黄令仪接到计算所的邀约,请她一起参与芯片设计。当听到胡伟武那句“我要让全体中国人都会设计CPU”的话时,黄令仪被感动了。但得知全实验室的可用经费只有100万元时,黄令仪差点就要说出“拒绝”两个字。

经历过之前因为经费短缺而项目夭折的事情后,黄令仪对于这种经费紧张的项目十分慎重,她实在不想承受第二次半途而废的打击。但黄令仪转念一想,如果自己有生之年还想做出让自己骄傲的芯片,错过这次机会,还会有更好的机会吗?

经过反复衡量之后,66岁的黄令仪毅然决定放弃退休,毫不犹豫敲开了计算所负责人办公室的门:

“我来和你们一起加油干!”

为“中国芯”奉献一生

虽然黄令仪过去有过研究芯片的经验,但毕竟已经过去了十几年,她所熟悉的那一套工艺规范,早已经不适用于当下。于是黄令仪抓紧时间恶补相关知识,虽然偶尔也觉得力不从心,但课题组的工作氛围,总能让她找回年轻时候拼搏的感觉。

设计之初,黄令仪就提出了一个要求,要同时设计两款芯片,两个芯片互为备份,并且都要试产。只有这样,设计出的芯片才能投入使用,研究才有意义。

课题组高强度的工作压力,让计算所的年轻人一个个都面无血色,更别说黄令仪这位66岁的老人。但在这齐心奋战的日子里,让黄令仪找到了当年在华中工学院奋斗的感觉。

这正是她热爱了一生的事业,为此她愿意付出所有。黄令仪的加入,让芯片物理设计的进程大大加快,实现了课题组自己进行物理设计的梦想。

在那一段日子里,黄令仪经常做噩梦,梦里实验到处都是错误,醒来一查发现又没有错。虽然每天都心惊肉跳,但黄令仪丝毫不给自己留退路,她知道如果芯片做不出来,中国人将永远无法改变低头求人买芯片的日子。

长时间的伏案工作,让黄令仪的身体难以承受,医生叮嘱她必须要卧床休息。整整一个月时间,黄令仪在床上不安地度过,一块芯片回来了,她也不敢去看,直到计算所给她打电话,告诉她成功的好消息,黄令仪的身体也奇迹般地好了。

紧接着另一块芯片也传来了捷报,这就是中国自主研发的第一块CPU芯片。

2004年,在龙芯研发进入新的阶段后,黄令仪选择了告老还乡。这一年,黄令仪已经68岁了。然后黄令仪回到老家没多久,龙芯研发又陷入了僵局,在这种情况下,院里领导、骨干全体出动,又把黄令仪请了回去。

在往后的十多年时间中,每一张设计版图,每一项设计,黄令仪都要一一过目,绝对不允许出现任何的闪失和偏差。在黄令仪的努力下,龙芯芯片快速迭代,每一块芯片都凝聚了她的心血。

随着“龙芯一号”“龙芯二号”相继诞生,我国自主研发的芯片被广泛应用到各个领域。特别是2015年,我国发射了首枚搭载“龙芯”芯片的北斗卫星,彻底摆脱了美国人对中国芯片领域的掌控。

2018年,82岁的黄令仪带领团队研发出了“龙芯3号”,打破了美国封锁多年的技术,让高铁“复兴号”实现了百分之百国产,歼-20的雷达和北斗卫星也装上了中国芯。

“龙芯3号”的诞生,让我国每年能够省下几万亿从国外购买芯片的钱。

2019年,黄令仪带领团队再次取得重大突破,研制出的芯片性能,已经能够追上美国AMD挖掘机CPU的水平。黄令仪因此也获得了CCF夏培肃奖项,以表彰她在芯片发展过程中做出的突出贡献。

2023年4月20日,中科院微电子所发布讣告,86岁的黄令仪因病抢救无效去世。黄令仪的离世,成为中国芯片事业的一大损失。回顾黄令仪走过的50多年的芯片长征路,有失望,有遗憾,更有无数的困难,但黄令仪都不曾放弃心中的信念。

黄令仪先生为国家芯片事业发展做出的巨大贡献,将会被历史和人民永远铭记!谨以此文沉痛悼念黄令仪先生。

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