我国首颗由高职院校师生自主研发的32位MCU“苏信一号” 流片成功,该项目与龙芯中科合作,基于国产CPU内核。早年间,产学合作这种事都是国外芯片公司在做,也为他们收获了大量创新人才和口碑,如今本土企业也意识到了这一点……

在国家大力发展集成电路产业的背景下,许多高校的微电子、集成电路学院也加入了芯片研发的行列。但集成电路产业链环节多,分工精细,科研项目对产业链资源的配套整合依赖较大,是否能迅速及时地匹配恰当的产业资源,对项目的成功与否起了关键作用。

以芯片设计项目为例,需要涉及到芯片的高性能服务器集群和网络架构搭建,数字或模拟芯片设计的EDA环境的配置,电路设计、IP采购、MPW流片、快速封装和测试等产业链环节,涉及到十几个不同的工种相互间的流畅配合,根据芯片种类和工艺的不同,还需要无缝对接到各大晶圆代工厂、封装测试厂以及IP供应商的账号开立、技术资料的获取和下载、技术问题的讨论和支持、财务支付款等。

高校通常没有完善的芯片设计研发环境、芯片前后端设计流程、流片封装测试等供应链体系,导致芯片设计科研项目无法有效开展。带项目的高校老师经常因此顾此失彼,心力交瘁,造成项目的延误甚至失败。

不过这一情况近年来得到了改变。

近期,在江苏信息职业技术学院牵头成立的无锡集成电路产业学院,国产32位MCU芯片“苏信一号”( JSIT-M3201)成功流片,标志着我国高职院校在芯片自主研发领域迈出了坚实的一步。

关于“苏信一号”

作为我国首颗由高职院校师生自主研发并流片成功的32位MCU,“苏信一号” 与龙芯中科技术股份有限公司合作,基于开源龙芯指令架构(LoongArch),围绕车载多传感互联控制应用背景而开发。

资料显示,“苏信一号”芯片全面支持龙芯LoongArch 32位精简版指令集,配备SDRAM、SDIO、MAC、SPI、I2C、UART、PWM、GPIO等一系列丰富外设,平均功耗控制在0.5W以内。优秀的运算能力和低功耗特性,以及针对车载应用领域的优化,使其在车载、工业控制及消费类等领域具有广泛的应用前景。

目前,“苏信一号”已成功通过中芯国际(SMIC)180nm标准CMOS产线流片并通过FT测试,意味着在技术上已达到可生产状态。

职校中的集成电路王者

江苏信息职业技术学院有着70多年的办学历史,在我国电子信息领域人才培养方面取得佳绩。早在上世纪80年代初,这里就曾诞生我国自主研发的第一块3.5英寸硅晶片。作为全国集成电路类专业办学中的“佼佼者”,江苏信息职业技术学院在今年初发布的第五次“金平果”年度高职专业排行榜中,蝉联“集成电路类”竞争力第一名,学校的微电子技术专业连续5年排名全国第一。

2021年,全省高职院校首家由政府主导的现代产业学院——无锡集成电路产业学院落户江苏信息职业技术学院。如今,学校正以前瞻性的眼光在无锡集成电路产业学院这个新平台上大展身手,以服务国家战略和地方产业为己任,在教育、科技、人才等领域搏浪前行,为发展新质生产力贡献苏信人的智慧。

“苏信一号”研发团队由江苏信息职业技术学院微电子学院的教授、高层次人才、专任教师、本专学生等组成,他们完成了从RTL coding、系统仿真、FPGA验证、后端布局布线到流片、封测等一系列集成电路设计/制造/测试任务。这一过程不仅锻炼了学生的实践能力,也促进了教师团队在芯片设计科研上的创新。

基于“苏信一号”芯片,研发团队进一步开发了应用开发平台,该平台具备液晶显示、以太网、VGA、SD卡、USB、串口通信等硬件功能,能够实现各种基于“苏信一号”的开发应用软件,为教育和产业界提供了一个强大的实验和开发工具。

让学生习惯用国产芯做项目,意义重大

江苏信息职业技术学院表示,未来“苏信一号” 将不断迭代,学院也将继续围绕车用芯片领域,设计开发MCU处理器、高精度ADC、高耐压驱动、先进存储器等一系列车用芯片,形成具有苏信特色的车用芯片系列成果。

“苏信一号”的成功流片不仅展示了江苏信息职业技术学院在集成电路设计领域的教学与科研实力,也为我国高职教育在产教融合、项目式教学等方面提供了新的思路和实践案例。教师团队在这一过程中总结创新了芯片设计科研成果,凝练了集成电路教学方法;学生团队全程参与,并在老师的指导下承担设计任务,从一个个子任务中熟悉、学习、掌握集成电路设计技术。

无锡集成电路产业学院院长居水荣教授强调,“基于国产CPU(龙芯)来进行人才培养,是具有一定的引领性和示范性作用的。”这颗芯片的自主产权属性,使得学院能够围绕其设计教学方案,让学生在真实的芯片设计与应用开发环境中学习,直接接触并掌握龙芯芯片开发环境,这对于探索教育层面的关键核心问题解决方案具有重大意义。

江苏信息职业技术学院院长张瑜介绍,学校积极实施“从企业中来,到企业中去”的策略,不仅引进企业技术骨干充实师资队伍,还定期送教师赴企业实践,确保教学内容紧贴行业前沿。以“苏信一号”为核心,学院与多家企业合作,推进多个研发项目,如“超低功耗RTC芯片开发”、“车规级LIN总线收发器芯片开发”等,让学生在实战中学习,为企业输送即插即用型人才。

CPU核与设计工具来自龙芯中科

据悉,本次“苏信一号”项目由龙芯中科的“百芯计划”提供CPU的IP核与设计工具。百芯计划的主要内容是:计划在5至10年内,在全国范围选择百所高校,以校企合作的模式,共建百个“芯片联合实验室”。联合实验室将基于龙芯高校计划免费提供的IP,可联合第三方共同研发实用型的自主芯片,并形成产业化应用。

龙芯中科技术股份有限公司教育事业部总监张双在接受无锡广电采访时表示,“(苏信一号的成功流片)代表着国内高职院校也可以参与到国产芯片的设计过程中,双方将进一步加大合作力度,共同开发国产32位MCU系列产品。为产业提供技术支撑的同时,培养自主可控信息技术应用创新的芯片设计人才。”

百芯计划开源了两款升级版的CPU核心,分别是OpenLA500和OpenLA1000。这两款CPU核心都源自龙芯产品级的成熟设计,并允许学校联合其他企业用于产品研发。除了两款CPU核,龙芯还提供了其它各种IP核,可以用这些IP核整合出商业级的产品。

除了“苏信一号”,河海大学2023年8月19日发布的“河海智慧水利1号芯”BX100E-HHU也基于“百芯计划”, 主要应用于水利、交通及能源等重点行业的嵌入式、物联网以及智能控制等领域的实际工作中。

芯片厂商企校合作已成趋势

像龙芯中科这样的企校合作、产学融合案例如今已经有很多,尤其是近两年已经形成了规范化的组织。

2023年10月12日,在中国高等教育学会、工业和信息化部中小企业发展促进中心指导下,由中科芯集成电路有限公司、南京邮电大学、无锡科技职业学院3家单位共同牵头,联合行业组织、学校、科研机构、上下游企业等单位共同组建“全国半导体行业产教融合共同体”

2023年10月17日,由江苏长电科技股份有限公司、复旦大学、苏州市职业大学牵头,联合有关院校、行业组织、上下游企业、科研机构等共同组建的“全国先进半导体行业产教融合共同体”在苏州成立;

2024年5月,在工信部教育与考试中心、机械工业教育发展中心、甘肃省教育厅、甘肃省工信厅指导下,由京东方科技集团股份有限公司、北京信息科技大学、甘肃机电职业技术学院牵头发起,集结了包括行业组织、学校、科研机构、上下游企业等100余家成员单位,成立“全国半导体显示行业产教融合共同体”

虽然现在看着如火如荼,但其实在早年间,中国本土芯片行业并未得到足够重视,所以绝大部分企业的首要目标只是活下去,而不是培养生态和年轻用户群。

尤其是在最讲求生态的MCU领域,意法半导体(ST)的STM系列、瑞萨电子(Renesas)的RA/RL/RX系列MCU现在之所以有着广泛的用户群,就是多年持续在高校投入资源的结果,一旦高校EE相关专业的学生习惯了某款MCU的生态和工具,那么将来他成为工程师后也会优先选择这些产品。

随着国家对集成电路产业的加大投入,近几年,国产MCU公司在快速发展的同时,也越来越重视与高校的合作。

2023年底,极海半导体申报的教育部产学合作协同育人项目正式获批。该项目旨在推广国产APM32系列及G32A系列MCU的应用创新及实践,搭建国产通用芯片生态平台,重点支持高校师生课程建设及教学改革工作,深入校企合作产教融合,实现国产芯片在工业自动化、智慧农业、新能源、电力电网、汽车电子等领域的应用创新及应用技术领域的深入研究。

极海半导体产学合作协同育人项目流程

珠海极海半导体已深耕校企合作20余年,开展的“极海大学计划”以APM32系列MCU生态体系为核心,致力支持国产芯片在不同领域的创新研究与开发实践,旨在通过打通产业链、创新链、人才链、教育链,持续深化产教融合为中国芯片产业技术发展培育新型工程师,助力打造国产芯片的产学研发展生态圈。极海大学计划由学科竞赛、联合实验室、育人项目三部分组成,每个部分环环相扣,匹配工程师能力增长曲线。

2024年,武汉芯源半导体有限公司与上海科学技术职业学院、长春理工大学共建的 “CW32嵌入式创新实验室”陆续揭牌。武汉芯源专注32位MCU芯片设计,致力于提供本土化、工业级、高品质、低成本的集成电路产品,其CW32通用及超低功耗系列产品已在广泛的行业中实现量产应用。

大学计划是CW32品牌生态建设中的重要一环,CW32嵌入式创新实验室将为学生提供一个理论与实践相结合的学习平台。

国民技术也与国内多家高校合作共同进行人才培养,开展信息安全和嵌入式系统的教学与研究,培养相关领域的专业人才。

除了MCU原厂,作为IP设计与服务提供商的安谋科技(Arm China)也积极推动产学合作。在2018年成立之初,就与高校共建了“南方科技大学—Arm中国先进芯片设计联合实验室”, 支持南科大围绕人工智能、物联网和嵌入式等热门应用开展课程建设和学科建设。公司向实验室提供各种资源,支持培养本地芯片开发设计人才,打造产学研一体的合作模式,推动中国芯片设计自主创新。

安谋科技也参与了教育部产学合作协同育人项目,在中国推出Arm创新教育计划支持高校在SoC设计、SoC应用、大数据、服务器、人工智能等领域的课程建设和教学改革工作,将Arm技术融入教学和研究中,同时建设成果向社会开放,任何高校都可以参考借鉴用于教学和人才培养目的。

值得一提的是,安谋科技、瑞萨电子、极海半导体、国民技术、芯源半导体也将参加7月25日AspenCore在深圳罗湖君悦酒店举办的“第五届全球MCU及嵌入式生态发展大会”,除了精彩的演讲,现场还会有最新解决方案展示。欢迎点击这里或扫描下图二维码报名参会。

此外,兆易创新与电子科技大学合作建立了“兆易创新-电子科技大学联合实验室”,专注于存储技术的研究与开发,同时也在MCU领域进行合作;华大半导体与上海交通大学合作,建立了联合研究中心,致力于MCU及其它半导体技术的研究;中颖电子与复旦大学合作,开展MCU技术的研究,并为学生提供实习和就业机会;上海贝岭与东南大学合作,共同开发新型MCU产品,推动产学研一体化发展……类似的例子数不胜数。

结语

国产MCU企业们已经充分意识到,高校具有强大的研发能力和创新精神,通过与高校合作,不但可以更早地接触到优秀的学生,为公司培养和储备人才,还可以利用实验室、研究资料等资源共享,帮助公司加速产品的研发进程。更重要的是,多年来国内企业普遍忽略的品牌建设,可以通过与知名高校合作来提升公司的品牌形象,增强公众对其技术实力和创新能力的认可。

对于高校而言,通过校企合作,高校的科研成果能更快地转化为市场应用,同时为学生提供了宝贵的实践机会,增强了其解决实际问题的能力。

7月25日当天,除了“全球MCU及嵌入式生态发展大会”,还将举办2024第五届国际AIoT生态发展大会,以及工业物联网、智能家居与可穿戴分论坛。业界精英齐聚一堂,共话行业前景,如此盛会怎能错过?欢迎点击这里,或扫描下图二维码组团报名,最高可领取500元奖励哦。

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