她的一生,只为一颗跳动的“中国芯”
“龙芯”团队成员都知道有这样一个老人:她衣着简朴、身形瘦削、满头白发,时常拎着保温桶在食堂排队;“我不要大概,是什么样就是什么样”是她常说的话,她的哭和笑大多和研发任务相关。她的名字就是,黄令仪!
在第39个教师节到来之际,中央宣传部、教育部授予中国科学院微电子研究所(以下简称“微电子所”)研究员黄令仪“最美教师”特别致敬人物。
黄令仪是我国微电子领域的元老级专家,六十余年始终坚守研发一线,倾其全力打造出中国自己的芯片,为我国半导体事业做出了重要贡献。今天,我们一起走进“中国龙芯之母”黄令仪的人生。
爱国是骨子里的信念
黄令仪1936年12月出生于广西桂林,在家中9个兄弟姊妹中排行第三,父亲是广西博物馆的创始人、首任馆长,母亲是广西化学纤维所的一名研究人员。生于战火纷飞的年代,黄令仪幼年便随父母辗转多地、躲避战乱,在“亲眼见过同胞被日本鬼子的飞机炸死”后她悲愤交加、含泪发誓:一定要好好读书、报效祖国,不让民族和同胞再受欺辱。自此,立志报国的种子就在少年的黄令仪心中深深扎根。
在家庭教育的熏陶下,黄令仪从小品学兼优,于1949年2月考入汉民中学(现桂林一中)。在就读中学期间,黄令仪刻苦学习、钟爱数理化,因为她认为以数理化为基础的科技和工业是改写民族命运的重要途径。桂林解放前夕,黄令仪曾为中共地下党和外围组织传递过重要消息、参加站岗放哨等活动,用实际行动表达自己的爱国情。
1954年9月,黄令仪以优异的成绩考入华中工学院(现华中科技大学),学习电机及电器专业。中学时曾因家庭困难、不得不通过组织协调帮助得以继续学习的经历让她印象深刻,因此她格外珍惜来之不易的上大学的机会,更加刻苦努力。步入大学的黄令仪不曾忘记自己爱国报国的志向,在各方面表现突出、积极向党组织靠拢,于1955年12月加入中国共产党。
从独立器件到集成电路,她一直在攻关
1958年,黄令仪以优异的成绩从华中工学院毕业并被推荐到清华大学半导体材料与器件专业进修学习,从此开启了她在我国半导体事业中六十余年的耕耘。黄令仪在进修结束时毅然放弃留在清华任教的机会,回到母校华中工学院创办半导体专业。在教学育人的过程中,黄令仪对半导体研究的理解更加深入、学术功底愈发坚实,在半导体领域探索的追求更加坚定,创建了全国首个半导体实验室。在她的带领下,人数不多的研究团队面对极端恶劣的情况丝毫不退缩、凡事都尽量自己动手,只用半年多的时间就研发出中国的半导体二极管。
20世纪60年代初,华中工学院的半导体专业停办,黄令仪深知“半导体是未来工业的‘粮食’”,不愿停滞团队的科研攻关;但对于国家政策调整,她服从分配、调入中国科学院计算技术研究所(以下简称“计算所”)工作。1965年,黄令仪临危受命,带领中国第一个芯片研究团队开始科学研究,专攻微型计算机和三极管项目。为了把握住一天中宝贵的24小时、保证“两弹一星”的研发不受影响,黄令仪将团队成员分为3组,每天三班倒,而她作为组长每天至少有14个小时在实验室度过。在缺资料、缺人才、缺设备、缺材料的情况下,研究团队艰难攻关、仅1年就成功制造出半导体三极管,组装得到我国首台空间计算机——“156组件计算机”,并用于“东方红一号”人造地球卫星,这一突破性成果获得周总理的表扬。黄令仪将这段为微型计算机的研发而不舍昼夜地奋斗的日子称作“激情燃烧的日子”,曾回忆道:“当从收音机里听到卫星上传回地球的《东方红》乐曲时,我们整个团队都哭了。”
“156组件计算机”项目完成后,黄令仪没有完全沉浸在项目成功的喜悦之中,而是产生了隐忧:国外买来的微机零部件一旦被断供,我们就会被卡住发展的脖子,所以必须研制出自己的“中国芯”。于是,黄令仪带领科研团队将研究方向瞄准集成电路和芯片制造,并不停地与半导体领域的专家讨论、表达自己的观点。1973年,中国科学院决定研制大型通用计算机,芯片作为集成电路的载体,其研究与应用也得到加强。黄令仪和团队成员面对来自国外的资料和技术封锁,顽强地开展科研攻关,一点一点探索、一步一步突破,终于研制出性能稳定的储存器,所研制的芯片也接近世界先进水准。团队所研究的“013大型通用计算机”项目在1978年获得全国科学大会重大成果奖。
然而,由于经费紧张,中国科学院于1984年叫停大规模集成电路研发。得知这一消息后,黄令仪不知所措、步履蹒跚,走出计算所大楼后失声痛哭。1986年,中国科学院组建微电子中心(现微电子所),黄令仪在这里继续开展半导体研究。
“匍匐在地,擦净祖国身上的耻辱”
虽然大规模集成电路的研发被叫停,黄令仪也开始了新的研究工作,但要研制“中国芯”这件事一直深藏在她的心中。1989年,53岁的黄令仪被公派到美国进行技术合作,她充分利用这个机会,主动学习了解集成电路和芯片制造的进展与技术。在一次国际芯片展览会中,黄令仪跑遍偌大会场中的所有展台都没有发现一家中国企业,一时震惊与心痛交织,她不敢相信十年前集成电路研究还逼近国际前沿的中国竟然没有一家芯片企业,在当天的日记中写下“琳琅满目非国货,泪眼涟涟”。
回国后,黄令仪潜心集成电路的设计方法:从建立版图、时序库开始,研究寄生参数对性能的影响,生成时钟树,进行全局规划……黄令仪带领团队一点一点钻研集成电路技术、一块一块解决方法难题,在不懈的努力后终于成功完成芯片的设计。所设计的芯片在2000年代表中国首次参加国际发明专利博览会并获银奖。
但是受限于制作芯片的光刻机,2001年黄令仪退休时,“中国芯”的自主研发制造仍未能实现,她带着这样的遗憾回到广西老家进行修养。没过多久,中国科学院就向全国发出打造“中国芯”的号召并建立“龙芯”实验室,希望黄令仪能主持物理设计等工作。面对经费的严重不足和即将到来的重重困难,已经66岁的黄令仪表示自己愿意为祖国的芯片研发贡献出全部力量,毅然加入“龙芯”研发团队并将自己和老伴积攒多年的11万元全部投入研究。
“‘龙芯一号’研制时,我们每天都能看到黄老师在实验室里忙碌的身影,她穿着花布衣、一头干练的短发,坐在电脑前拖着鼠标一丝不苟地对着电路版图,”黄令仪的学生蒋见花回忆道,“黄老师一心实现芯片国产化,对待工作极致认真,对每一个任务项都要详细讨论、仔细检查才算过关……”是的,黄令仪对“中国芯”的研制就是这样的尽心竭力,身体力行地为学生做示范。在黄令仪的带领下,“龙芯”团队不到两年的时间就成功研制出我国首款通用CPU,“龙芯一号”于2002年8月10日问世,终结了中国“无芯”的历史。整个研发团队激动难耐,集体到天安门广场观看升旗仪式;当五星红旗冉冉升起,他们紧紧攥着手、眼中闪着激动的泪水。
黄令仪对于芯片设计的精益求精没有随着“龙芯一号”的问世而有丝毫松懈,她继续带领团队、经过一年多的努力研制出超过当时国际平均水平的“龙芯二号”。黄令仪的学生杨献对这段经历印象深刻,曾写道:“开展‘龙芯二号’的物理设计时,黄老师丝毫不顾及自己的年龄,每天坚持到10点半才下班、就睡在楼上的办公室沙发上。在流片的前一天,我们发现版图还存在错误,黄老师让我们分三波轮班,而她自己却一直坚持通宵加班到清除所有错误……”杨献表示自己的导师黄令仪在工作上严谨又拼命,散发着坚韧、朴实等优秀品质,‘俯首甘为孺子牛’是她一生的真实写照。
黄令仪总是提醒同事和学生们注意规律作息和身体健康,而自己却没有。2004年,完成“龙芯二号”研制后,黄令仪深知自己的身体不足以完全支持后续的研发任务,在整理上交全部资料后她申请了退休。然而,她始终放心不下“中国芯”的研制,仅仅修养了几个月后就再次回到“龙芯”团队开展研究。
连续多年、没日没夜、全身心投入“中国芯”研制之中,黄令仪已经满头白发、身体透支。但是,年过古稀的她依然坚守在研发一线、攻坚克难。胡伟武等人劝她将一些基础的工作交给年轻人、只进行校对与指导,黄令仪摇了摇头、发自肺腑地说道:“我此生最大的心愿就是:匍匐在地,擦净祖国身上的耻辱!”
2009年,首款“龙芯三号”研制成功,标志着“中国芯”取得了重要进展,近年来该系列芯片的设计与性能在“龙芯”研发团队的努力下得到不断提升、取得新突破。这背后是年近耄耋之年的黄令仪带领年轻的芯片人在中国芯片事业“匍匐前进”的道路上坚定初心、不忘使命,奋力前行。对于黄令仪而言,参与“龙芯”研发的十八年时光又是一段“激情燃烧的日子”,她曾经说过“我在想自己的第三段‘激情燃烧的岁月’做点什么”,但未能实现。
2023年4月20日,黄令仪纯粹的中国心停止了跳动,因医治无效,在北京与世长辞,享年86岁。
回顾黄令仪老师的人生经历,她在半导体、计算机核心器件等领域耕耘长达半个多世纪。作为一线研发人员,她参与并见证了中国半导体分立器件、大规模集成电路和“龙芯”的研发历程并做出了突出贡献。黄令仪老师以自己的柔弱之躯打破国外的芯片垄断,一生都在用最纯粹的中国心打造最硬核的“中国芯”。
如今,中国芯片的发展如您所愿,正在热火朝天地进行着,涌现出一大批芯片研发人才,不断智造出高性能芯片。黄令仪老师,请您放心!