這門課學(xué)習(xí)芯片

潘偉濤

西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院的《專用集成電路設(shè)計(jì)》課程，

是通院唯一一門介紹芯片設(shè)計(jì)全流程的課程。

課程是為通信專業(yè)的同學(xué)介紹芯片是如何一步步設(shè)計(jì)出來的。

在每年第一節(jié)課的前幾頁P(yáng)PT上，我都會(huì)把最新的世界上半導(dǎo)體領(lǐng)域分類的企業(yè)排名為大家展示出來。

一個(gè)目的是告訴大家，目前幾乎所有的芯片設(shè)計(jì)巨頭都是跟通信相關(guān)的。

另外一個(gè)目的就是讓大家看到差距，在這些巨頭中，中國大陸的企業(yè)很少。

同學(xué)們，選《專用集成電路設(shè)計(jì)》課才有資格去談芯片設(shè)計(jì)，才能有能力去解決目前國家面臨的芯片困局！

選擇做自己的通信芯片也是一種最急迫的報(bào)國方式！

值得強(qiáng)調(diào)的是，學(xué)通信必須要懂一點(diǎn)集成電路，否則眼界實(shí)在是有限，畢業(yè)出去后甚至無法跟別人交流。講到一些foundry廠（芯片制造工廠）、wafer（晶元）、最小線寬、工藝線等之類的名詞都聽不懂，還談何做通信芯片，更談不上報(bào)國。

另外，在國外，很多通信專業(yè)的學(xué)生都學(xué)微電子，西安電子科技大學(xué)專業(yè)劃分很細(xì)，強(qiáng)烈建議同學(xué)們選修集成電路課程。目前新興的人工智能、機(jī)器人行業(yè)等等，都需要掌握跨學(xué)科的知識技能，在這種跨度上來看，通信和微電子就是一個(gè)方向。

另外，也是最重要的，通信行業(yè)仍然是目前最有可能也是最有希望做出芯片的專業(yè)。反過來，如果通信的研究能夠達(dá)到做出芯片的地步，也代表著真正具有了核心技術(shù)，能推動(dòng)通信行業(yè)的發(fā)展。

在這門課上，我重點(diǎn)介紹的是硬件開發(fā)語言和軟件開發(fā)語言的重大差別。這門課，是唯一一門可以實(shí)實(shí)在在接觸到軟件和硬件緊密關(guān)系的課程，從本質(zhì)上理解為什么有硬件和軟件之分。C語言最終在硬件上是如何運(yùn)行的，硬件上，比如CPU是如何執(zhí)行指令的，指令在芯片上是什么樣子，什么是芯片上的寄存器等等。這一切對于打下良好的軟硬件概念基礎(chǔ)，具有非常重要的意義。

再說說FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列，是一種可以運(yùn)行硬件描述語言電路功能的一種可編程芯片，跟軟件編程的概念類似，不過它是一種可實(shí)現(xiàn)硬件編程的芯片。是設(shè)計(jì)數(shù)字芯片的過程中必不可少的一個(gè)驗(yàn)證環(huán)節(jié)），這門課會(huì)反復(fù)強(qiáng)調(diào)，硬件描述語言跟軟件編程語言的重要差異，會(huì)徹底改變采用軟件思想設(shè)計(jì)硬件電路的壞習(xí)慣。在微電子領(lǐng)域，F(xiàn)PGA不過是ASIC（應(yīng)特定用戶要求和特定電子系統(tǒng)的需要而設(shè)計(jì)、制造的集成電路。特點(diǎn)是面向特定用戶的需求）設(shè)計(jì)流程中的一個(gè)驗(yàn)證階段而已，但對于通信領(lǐng)域，F(xiàn)PGA可以實(shí)現(xiàn)通信專業(yè)任何一門專業(yè)課上的幾乎所有知識點(diǎn)：調(diào)制解調(diào)、計(jì)算技術(shù)網(wǎng)絡(luò)通信、交換等等，這也是為什么現(xiàn)在見到的芯片幾乎都是通信芯片的原因。

我們學(xué)習(xí)芯片，要遠(yuǎn)比學(xué)習(xí)如何用芯片有價(jià)值得多。也只有通過FPGA這樣的平臺，才能接觸到這些最核心的東西。

有了FPGA，才開啟了人工智能領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用，在某些情況下，一個(gè)數(shù)千元的FPGA開發(fā)板達(dá)到的加速效果可以遠(yuǎn)超過一臺數(shù)百萬元購買的高性能多核并行計(jì)算機(jī)。這門課上會(huì)詳細(xì)介紹FPGA開發(fā)語言的規(guī)范性寫法，這在目前市面上參考書中是找不到的，也是十幾年來調(diào)試FPGA經(jīng)驗(yàn)的積累。