一個柔弱的女性，一塊最硬的骨頭

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這並不是一個為大眾所知曉的名字。直到2023年6月，黃令儀去世兩個月後，中國科學院大學的畢業典禮上，校長周琪才在致辭中提到了她。

“不久前剛剛離開我們的微電子所研究員黃令儀老師，為了解決國家芯片‘卡脖子’問題，年近八十依然堅守在龍芯研發中心。她說，我這輩子最大的心願——”周琪哽咽地停頓了，“就是匍匐在地，擦幹祖國身上的恥辱。”

晚年的黃令儀，身形瘦削，穿著粗布衣，短發銀白，走起路來行動有些遲緩。旁人很難將這位其貌不揚的老太太同高精尖的芯片聯係起來。可是她的學生知道，黃老師到了實驗室，坐在電腦前拖著鼠標查看版圖時，目光犀利，一絲不苟。那是一名頂尖科技工作者的風範。

1936年，黃令儀出生在廣西南寧。她來自一個知識分子家庭，父親是廣西博物館創始人，母親則是廣西化學纖維所的元老。

4年後，在美國新澤西州的貝爾實驗室，科學家發現了矽中的P-N結和光伏效應，為晶體管和集成電路的發明奠定了基礎，掀開了半導體波瀾壯闊的發展史。

與半導體技術近乎“同齡”，黃令儀的一生與這項事業緊密纏繞。

從1960年進入清華大學進修半導體算起，黃令儀在半導體和集成電路領域躬耕了60年。她的同事、學生中有很多院士，而她退休時的職位依然是中國科學院微電子研究所的一名研究員。她不愛做項目負責人，隻鍾情於一件事：俯下身子，踏踏實實做芯片。

翻開黃令儀的人生篇章，也就翻開了一本厚重的中國集成電路事業發展史。她屬於我國第一批半導體專業人才，參與研製用於“兩彈一星”的第一台航天計算機，研發我國第一台大型通用集成電路通用電子計算機、第一台大型向量計算機的核心器件，直到研製出我國第一款具有自主知識產權的CPU龍芯一號，結束中國計算機“無芯”的曆史。她也由此被後人稱為，“中國龍芯之母”。

跨越半世紀，在題為“自主”的曲折求索中，這顆赤忱的“中國芯（心）”經曆呐喊與彷徨，始終澎湃有力地跳動著。

1999年，黃令儀（前排正中間）和家人在一起/圖源：中國科學院大學

01

“向科學進軍”

1958年，黃令儀從華中工學院（現華中科技大學）電機及電器專業畢業，隨即被派往清華大學新開設的半導體器件及材料專業進修。

老照片裏，年輕的她紮著兩條烏黑的麻花辮，黑白分明的大眼睛直視前方，眼神清澈、堅定。22歲的她和新中國剛剛起步的半導體事業，都一樣風華正茂。

此次進修，可謂恰逢其會。

黃令儀（前排左一）和兄弟姐妹合影/圖源：中國科學院大學

1950年代，國外的半導體研究正飛速進展，西方國家對我國進行了嚴密的技術封鎖。時不我待，黃昆、王守武、湯定元、洪朝生等最早一批回國的半導體專家，籌辦了“全國半導體物理學討論會”，希望引起國家層麵的重視。

1956年，新中國吹響了“向科學進軍”的號角。周恩來總理在《關於知識分子問題的報告》中疾呼：“要在第三個五年計劃期末，使我國最急需的科學部門接近世界先進水平。”

半導體被列為國家發展新技術的“四大緊急措施”之一，一批專門的研究機構和高校專業很快建立起來，清華大學的半導體專業就在其中。

在清華時，黃令儀師從當時剛從蘇聯學成歸來的李誌堅教授，在晶體管組進行合金P-N結（半導體器件中的一種基本結構）的研究。理論與實踐高度結合，李教授在課上講完P-N結，學生馬上就能在科研中實測觀察。

1960年，黃令儀返回華中工學院，帶領一批比她還年輕的學生，風風火火地創建了半導體實驗室。“什麽都自己幹”，她（他）們用半年多時間研製出了二極管。但很快，三年困難時期來了，華工隻得下馬包括半導體在內的一批新建專業。1962年，黃令儀被分配到了中國科學院計算技術研究所二室101組（固體電路組）工作。

黃令儀回憶，進實驗室的第一天，四壁空空，隻見一個穿白大褂的年輕人蹲在電爐邊，爐上有一個玻璃燒杯，裏麵有幾塊指甲蓋大小的紫藍色矽片。年輕人告訴她：“這是要做二極管的。”

黃敞

這名年輕人就是1959年從美國歸來的青年科學家黃敞。他曾在美國電化學與半導體會議上發表外延模型，預言其可以改變晶體管特性，其研究成果至今仍是世界半導體開發研製的重要基礎。

在黃敞的帶領下，101組正在研究厚膜電阻譯碼器二極管矩陣（混合集成電路）及外延技術，這不僅在國內領先，也與世界相同步。黃令儀被分配研製平麵二極管、外延小功率開關三極管，“一切都很吸引人，開始埋頭苦幹”。

02

燈火輝煌156

1965年8月，中國科學院黨組書記、副院長張勁夫在台上來回走動，激動地揮著雙手說：“我提著腦袋把任務給你們要來了，你們要好好幹！”

這個任務，指的是研發適用於航天領域的箭載微（小）型計算機。20世紀60年代，“兩彈一星”戰略武器的研發迫在眉睫。火箭是遠程導彈的載體，製導計算機則是火箭導航和控製係統中的核心部件，用於控製火箭的飛行路徑和姿態，調整發動機推力等。“兩彈一星”要保證射程，就必須讓箭載微型計算機作為“大腦”有效指揮。

為集中攻關，中國科學院抽調技術人員，組建“156工程處”，專攻集成電路和微型計算機。張勁夫立下了軍令狀，要用一年時間，研製出航天計算機。黃令儀負責研製半導體器件——外延中功率開關三極管，它是實現電路通斷、構建計算機集成電路的基礎之一。

燈火輝煌的一五六

當時，我國的計算機還處在電子管時代，體型龐大。箭載嵌入式計算機，必須體積小、重量輕，性能高，可靠性強，能夠抗擊惡劣的空間環境。微型計算機要用集成電路組建，但國內在此領域幾乎空白，麵臨技術封鎖，唯有自力更生。

黃敞的學生、展訊通信創始人武平聽那一代科學家提起，在沒有高精密器件的情況下，當時隻能拿著鋸子從矽晶上切下矽片，手工打磨，磨平後再在上麵做精密的半導體元件。

中國科學院院士吳德馨跟隨導師王守覺從事高速開關晶體管研製，“一無資料，二無圖紙，實驗設備一窮二白”。國內沒有光刻機設備，王守覺就巧妙地用兩台顯微鏡、一個紫外曝光燈，搭建了一台“土光刻機”。

黃令儀的科研任務難度也很大，和小功率三極管相比，中功率三極管用於承擔更高的電流及功率輸出，在製造工藝上需要考慮更大的散熱結構和相應的熱管理措施。

年輕時的黃令儀與同事們

那時，全組排成三班倒，常常一天幹13～14個小時，不斷更換參數和版圖設計試錯。同室的韓景春負責集成電路封裝，沒資料、沒經驗，試驗要用到的化學藥品，隻能靠舌頭去嚐，感到不對勁，就跑到水龍頭馬上用水衝。就這樣，“硬”把研製出的組件給封好了。

在中關村計算所南樓，156項目組所在的樓層夜間經常燈火通明，“燈火輝煌156”，成為156參與者難忘的記憶。1966年7月底，整機調試完成，計算機中傳來《東方紅》的曲調——研製成功了。

我國第一台自行研製的空間計算機156計算機/圖源：中國計算機協會

156計算機，自此跟隨“東方紅一號”人造地球衛星遨遊太空。這也是中國集成電路與計算機史上濃墨重彩的一筆，揭開了我國航天微電子的新紀元。不止“兩彈一星”，航天計算機也是一個民族航天事業的戰略基礎。

2007年的一天，黃令儀偶然從研究所的長廊畫卷上，看到了自己和同仁們用青春和熱血澆灌過的156計算機。旁邊的注釋寫著：156組件（集成電路）計算機是1966年8月研製出的我國第一台自行研製的空間計算機，1966年國慶，向國家報喜，得到周總理的表揚。讀罷，她不禁熱淚盈眶。

03

“琳琅滿目非國貨”

時間來到1970年代，半導體編年史步入大規模集成電路（LSI）階段。1971年，美國公司英特爾推出了世界上第一個商用微處理器4004，上千個晶體管集成在一枚小芯片上，接近大眾認知的輕便的現代計算機有了雛形。芯片產業的國家競爭，來到了加速期。

1971年，美國Intel公司推出全球第一個微處理器4004芯片，圖中人物為第一顆微處理器的發明者——特德·霍夫

1973年以來，黃令儀和團隊接到為013機、757機等重大計算機項目研製“咽喉”核心器件的任務。她（他）們成功研發出性能穩定的半導體通導存儲器，改造出高速的I2L新結構電路等，後者還獲得了1980年中國科學院科技成果二等獎。

集成電路的研製在一次次摸索中穩步推進。1983年，計算所成立大規模集成電路研究室，黃令儀團隊與北京師範大學正合作一個高性能晶體管研發項目，準備甩開手“大幹一番”。但是，壞消息傳來了。

黃令儀記得，那是1984年末，領導來問她，計算所要不要研究大規模集成電路。她沒想到這會成為一個有餘地的問題，斬釘截鐵地回答：“計算所若不進行芯片研究，今後隻知道用芯片，不知道造芯片，怎麽能設計一台好的計算機呢？”

然而不久，上級下達了裁撤大規模集成電路研究室的通知。黃令儀走出辦公樓，忍不住失聲痛哭。她隻有一個想法：“難道計算所今後真的走向了‘無芯’的未來？”

那是一段眾多芯片工作者難挨的日子。“七五”到“九五”期間，限於國內經濟條件和國際技術封鎖，再加上國外芯片產品的湧進，國家對自主研發CPU（通用處理器）的支持力度有所下降，很多技術人員選擇了轉行。

但黃令儀不甘心。1986年底，她進入新成立的中國科學院微電子研究中心，轉身開始研究用CAD（計算機輔助設計）研製芯片。集成電路技術一日千裏，人工繪製版圖難以適用日漸複雜的電路形態，使用工具軟件綜合布線成為主流。50歲的黃令儀從頭開始學習如何使用硬件描述語言來呈現數字電路，“像讀天書”，然而終究一句一句地啃下來了。

1989年11月，黃令儀在美國拉斯維加斯的一場國際芯片展覽會上，迎來“一生中最大的刺激”。她待了一周，幾乎跑遍展會成千上萬個攤位，但找不到一顆來自中國的芯片。好不容易在人群中看到幾個中國人，手裏拿著長城公司的塑料袋，她懷著希望上前詢問，才知道對方也是來參觀的。

“隻有我最明白，1963年我國集成電路的研究水平與國外是同步的啊！琳琅滿目非國貨，淚眼漣漣。”黃令儀下決心，一定要設計一塊高水平的芯片參展，洗刷恥辱。

回到國內，她愈加潛心地學習各種集成電路的設計知識：建立版圖庫、時序庫，時鍾樹的生成、時序驅動布線、寄生參數對性能的影響等等。2000年，黃令儀設計的芯片在德國紐倫堡國際發明專利博覽會上獲評銀獎。

可是高興過了，她回頭一想，芯片做出來了，但“沒有用”——停留在實驗室樣品階段的設計成果，根本無法同已經統治了全球市場的國外芯片相提並論。耿直的黃令儀對前來視察的領導說：“一個科技工作者最大的痛苦，就是她用心血灌溉的珍貴芯片做出來了，沒有用！”

這份遺憾持續到了黃令儀從科研崗位上退休。

但不久，機會來了。

04

啃最硬的“骨頭”

到“九五”期末，我國已連續10年沒有部署CPU研製項目。信息革命的步伐在加速，自主可控的CPU是信息時代保證國家生命線的“兩彈一星”，中國科學院計算所所長李國傑心急如焚。

李國傑認為，芯片產業不能再走像個人電腦產業一樣以組裝為主的老路。在分析了技術儲備和優勢後，中國科學院計算所決定，就從CPU設計這塊最硬的“骨頭”啃起。龍芯的研發，就此拉開帷幕。

2000年11月，龍芯課題組建立。起初規模很小，隻有十來個人、100萬元經費、一間50平方米大小的實驗室。33歲的中國科學院計算所博士胡偉武是項目負責人。

2004年，黃令儀（右一）與胡偉武（右三）及龍芯課題組成員，在龍芯2C芯片設計運行成功後到天安門看升旗

CPU設計首先要選定一種技術“基座”，即指令係統，後者定義了處理器能夠理解和執行指令的方式，進而實現芯片的微架構。如最為人熟知的英特爾係列芯片，就是基於x86指令係統。

龍芯則選擇采用MIPS指令係統。與x86代表的複雜指令集相比，MIPS作為一種精簡指令集，指令數量更少，指令的解碼和執行更快，在硬件設計的成本和開放性上具有優勢。在此基礎上進行芯片的自主研發，一方麵繞過了x86的專利高牆，另一方麵能夠與MIPS有所應用的操作係統和軟件相兼容，不至於單兵無援。

真正意義上自主研發CPU核，而非在國外CPU核的基礎上做係統級芯片（SoC），是龍芯被作為我國首枚擁有自主知識產權之CPU的原因。

最開始，龍芯團隊和他們的前輩一樣，麵臨著一條沒有走過的路。經過大半年的努力，龍芯處理器的前端係統設計完成了，能夠在計算機上實現操作。但更難的在於後端物理設計——怎樣將電路的邏輯設計轉換為可以在矽片上製造的物理版圖。

芯片物理設計工藝要求高、人才極稀缺，龍芯找來的救兵，就是有著豐富經驗的黃令儀。

2002年春節前夕，66歲的黃令儀帶著4名研究生，重新回到她奮鬥的戰場。龍芯定位的規格是當時主流的0.18微米工藝，這是黃令儀未曾接觸過的，又是一場新的硬仗。學生楊獻回憶，龍芯研發期間，黃老師絲毫不顧及自己的年齡，每天都堅持到晚上10點半才下班，遇到緊急情況還會通宵排查。

到了龍芯1號交付流片（芯片試生產）前夕，這項複雜的係統工程，每出一個微小問題，都要投入千百倍的精力解決，“一天一個衝擊波”。課題組成員一個個疲勞得麵色蒼白，嘴唇沒了血色，眼睛充滿血絲。這樣沒有硝煙的戰鬥，黃令儀盡收眼底。

龍芯中科芯片

流片的一個多月裏，黃令儀心驚肉跳地度日，生怕收到失敗的消息。她建議龍芯1號設計1B、1C兩個版本以備意外，但成本飆升，“10萬美元啊！如何向計算所交代？”心理壓力下，脖子不能動了，醫生告訴她，不能再用電腦了。

2002年8月9日，胡偉武在傳達室看到了龍芯的信件——是日思夜想的芯片樣品。10日淩晨，經過一晚的調試後，“Login”的字樣終於出現在顯示屏上，龍芯1號，研製成功了。西方國家壟斷、國產計算機無“芯”可用的曆史，從此被打破。

得知1B、1C成功流片，黃令儀在自傳中回憶道：“不知怎的，脖子也不疼了。我完全沉浸在幸福之中。”

黃令儀加入龍芯團隊後

05

“匍匐在地，擦幹恥辱”

龍芯1號研製成功了，但性能和國際先進水平仍有很大差距。生態應用也是一道難關。

在個人電腦市場，“Wintel”體係幾乎牢不可破，英特爾引領著CPU的發展，微軟則在操作係統和應用軟件方麵同x86芯片進行緊密協作，形成壟斷。移動市場上，ARM-Android構成的“AA”體係同理。後發者如果走不同的技術路線，則需要麵臨與市場主流不具兼容性的挑戰，更遑論量產。

胡偉武也感到，判斷龍芯成敗的標準不在科研體製內的鑒定會上，而在市場和產業化上。“中國不缺院士，缺像英特爾這樣的企業。”

2010年，龍芯課題組集體脫離計算所編製，下海成立企業。當時，國產CPU曆經10年發展，整體成果並不顯著，質疑聲四起，龍芯遭遇了資金難題。一些國外芯片企業找上門希望“合作”，胡偉武拒絕了這條看似快捷的路徑。“其實就是四個字：繳槍不殺。”他不願放棄來之不易的自主性。

在最艱難的時刻，黃令儀找到胡偉武，掏出了11萬積蓄，無償支持龍芯。而生活儉樸的她，30多年來，始終住在上世紀90年代分到的一套中關村小房子裏。

直到生命的最後幾年，黃令儀仍堅持在龍芯的研發一線，拖著鼠標、盯著屏幕，仔細查看電路和版圖。胡偉武回憶，自己曾經勸她把工作交給年輕人做，把把關就好，但黃令儀很認真地對他說：“胡老師，我這輩子最大的心願就是匍匐在地，擦幹祖國身上的恥辱。”

2016年，80歲的黃令儀在工作

龍芯沒有辜負黃令儀的期待。

2015年，第17顆北鬥衛星裝載上了龍芯1E和龍芯1F抗輻照處理器。龍芯上天，意味著我國衛星導航係統在自主可控上邁出關鍵一步。能源、交通、金融、電信等關鍵領域，也陸續裝上國產心髒。

2019年，新發布的龍芯3A4000通用處理器，性能已經追平AMD公司28nm工藝最後一款CPU“挖掘機（Excavator）”。

2021年，龍芯推出了自主指令集係統LoongArch，放棄了以往的MIPS授權。這意味著龍芯實現了更為充分的自主可控，中國在CPU指令係統設計上具有了不再受製於人的能力。

胡偉武希望，終有一天，中國能夠建立起一套自主可控的信息技術與產業生態體係，與“Wintel”“AA”三足鼎立。他還記得，2016年時，80歲的黃令儀在一封寫給他的信裏說道：

“得知國家要在重要領域使用自主研發的CPU，我非常興奮。我那青少年之夢有望實現了。我清楚與龍芯人共同奮鬥的歲月不長了，格外珍惜。”