中學(xué)生也能玩轉(zhuǎn)RISC-V？揭秘中國“芯”教育與人才培養(yǎng)
7月18日，第五屆RISC-V中國峰會同期舉辦了教育與人才培養(yǎng)分論壇，多家高所院校的教授和學(xué)者與RISC-V企業(yè)代表們共談人才話題，助力構(gòu)建具有全球競爭力的RISC-V人才培育和發(fā)展體系。
高所院校：培養(yǎng)實(shí)踐型、開放式、大規(guī)模人才
在論壇現(xiàn)場，一位年輕靦腆的男同學(xué)引來一陣掌聲。他來自北京市第一〇一中學(xué)，是一位普通的高中生。兩年前他參加“一生一芯”計劃，如今他的芯片已進(jìn)入流片階段。
這絕不是個例。數(shù)據(jù)顯示，截至2024年12月，“一生一芯”累計參與人數(shù)超過1萬人，覆蓋了國內(nèi)外800余所高校，累計官網(wǎng)可查正式學(xué)員1163名、流片學(xué)員90名。
據(jù)中國科學(xué)院計算機(jī)研究所博士、北京開源芯片研究院工程師余子濠介紹，于2019年8月啟動的“一生一芯”計劃是高標(biāo)準(zhǔn)、低門檻的教學(xué)方案，覆蓋從中學(xué)到研究生的知識。不限學(xué)校、年級、專業(yè)、基礎(chǔ)，只要學(xué)生對處理器芯片設(shè)計感興趣，都能免費(fèi)報名參加，并資助完成學(xué)習(xí)計劃的在校生免費(fèi)流片。該計劃通過開放式教育，打破教育資源壁壘，加速培養(yǎng)我國處理器芯片緊缺人才。
據(jù)介紹，“一生一芯”的組成包括教學(xué)方案、技術(shù)支撐、組織運(yùn)營、社區(qū)合作四方面，其中覆蓋了包括SoC、EDA、PCB等諸多關(guān)鍵詞，不僅培養(yǎng)學(xué)生對于軟硬協(xié)同方面的能力，還會培養(yǎng)學(xué)生處理器芯片前后端全鏈條能力。
面向不同學(xué)段的學(xué)生群體的培養(yǎng)計劃還有“東山計劃”。
山東大學(xué)智能創(chuàng)新研究院/軟件學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師戴鴻君介紹了即將推出的“東山RISC-V人才培養(yǎng)計劃”。目標(biāo)到2030年以前，計劃讓超過1萬名中學(xué)生、本科生和研究生使用RISC-V相關(guān)資源，并實(shí)現(xiàn)10萬次基于RISC-V開源項(xiàng)目的代碼提交，讓學(xué)生親身體驗(yàn)RISC-V的開源生態(tài)。
戴鴻君強(qiáng)調(diào)，“東山計劃”面向不同學(xué)段的學(xué)生群體。對于初中生，主要以培養(yǎng)興趣為主。針對高中生，山東大學(xué)已與山大附中探討啟動“芯苗計劃”，并與“一生一芯”項(xiàng)目進(jìn)行對接。準(zhǔn)大一新生將獲得相關(guān)材料，大一新生將完成基于“東山派”的實(shí)驗(yàn)作業(yè)。大二學(xué)生將深入學(xué)習(xí)組成原理和操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程。從大三開始，學(xué)生可以參加各類比賽。研究生則有機(jī)會參與更深入的研究和實(shí)習(xí)。這是一個完全面向教學(xué)和學(xué)生的培養(yǎng)計劃。
接下來，高校教授們談到RISC-V應(yīng)用于實(shí)際教育課程中的經(jīng)歷和心得。
上?？萍即髮W(xué)信息學(xué)院副教授劉思廷將RISC-V應(yīng)用于其所教授的計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和AI芯片設(shè)計這兩門核心課程中。他指出，傳統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)課程通常采用非開源指令集如x86或Arm，嚴(yán)重限制了學(xué)生對體系結(jié)構(gòu)知識的實(shí)際掌握，因?yàn)閷W(xué)生無法親手設(shè)計這些處理器的內(nèi)核。為此，課程引入了RISC-V這一簡潔、開源且優(yōu)雅的指令集，通過實(shí)踐深化學(xué)生對計算機(jī)工作原理、存儲系統(tǒng)以及優(yōu)化手段的理解。
目前，上?？萍即髮W(xué)的集成電路課程大綱完整覆蓋了從底層器件到電路設(shè)計、芯片制造流程，直至完整的系統(tǒng)設(shè)計，其中包括體系結(jié)構(gòu)、EDA、FPGA系統(tǒng)設(shè)計等多個方面。
盡管前景廣闊，RISC-V在全球開發(fā)者和高校課程中的普及率仍有待提高。“教學(xué)環(huán)節(jié)是推廣RISC-V處理器、發(fā)展RISC-V生態(tài)的重要環(huán)節(jié)。”北京大學(xué)軟件與微電子學(xué)院教授林金龍表示。目前他已經(jīng)設(shè)置了面向研究生的RISC-V課程，其核心目標(biāo)是“用好處理器”。
林金龍強(qiáng)調(diào)，為了克服這一挑戰(zhàn)，需要加強(qiáng)RISC-V在嵌入式設(shè)備開發(fā)、開發(fā)者社區(qū)建設(shè)以及高等教育課程中的融入。他介紹了北大開設(shè)的“嵌入式微處理器系統(tǒng)”課程，這門48課時的專業(yè)必修課不僅涵蓋了從基礎(chǔ)的處理器程序開發(fā)到高級的GPU編程等多方面內(nèi)容，還設(shè)置了針對RV32和RV64兩種RISC-V架構(gòu)的教學(xué)模塊。
林金龍預(yù)告了即將在2025年8月出版的《深入理解RISC-V程序開發(fā)》第二版，并表示希望通過更新線上講座和課件資源，進(jìn)一步推動RISC-V技術(shù)在國內(nèi)乃至國際上的傳播和發(fā)展。他呼吁更多的高校加入到RISC-V的教學(xué)行列中來，共同促進(jìn)這一新興技術(shù)的成長與繁榮。
上海交大早在2017年舉辦中國首次RISC-V研討會時，就已開始將RISC-V平臺融入數(shù)字邏輯設(shè)計的前沿教學(xué)。上海交通大學(xué)集成電路學(xué)院副教授孫亞男介紹，上海交大構(gòu)建了理論教學(xué)、開源平臺和產(chǎn)業(yè)案例三位一體的教學(xué)框架，貫穿RISC-V SoC芯片全鏈路教學(xué)。
孫亞男還強(qiáng)調(diào)了校企共建平臺在人才培養(yǎng)中的重要作用。在學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)支持下，自2016年開始策劃，于2017年正式設(shè)立校企共建課程。至今，已有30多家頂級芯片龍頭企業(yè)和超過130位企業(yè)骨干專家參與授課。
隨著RISC-V生態(tài)系統(tǒng)的快速擴(kuò)展，市場對具有RISC-V架構(gòu)和DFT技能的復(fù)合型人才需求激增。然而，目前學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界之間存在脫節(jié)，傳統(tǒng)微電子課程往往側(cè)重于理論知識，缺乏基于RISC-V架構(gòu)下的DFT實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練。西安交通大學(xué)微電子學(xué)院梁峰教授指出，這種脫節(jié)導(dǎo)致高校畢業(yè)生難以迅速適應(yīng)企業(yè)實(shí)際工作環(huán)境中的DFT工具鏈和流程要求。
為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，梁教授分享了西安交大針對研究生的課程，涵蓋了掃描鏈插入、自動測試向量生成（ATPG）、以及測試覆蓋率分析等總計32課時的章節(jié)內(nèi)容。課程旨在通過全流程DFT設(shè)計實(shí)踐和真實(shí)案例教學(xué)，如來自芯來科技和平頭哥的合作項(xiàng)目，幫助學(xué)生掌握從概念到實(shí)現(xiàn)的全過程，從而為國產(chǎn)RISC-V芯片產(chǎn)業(yè)儲備關(guān)鍵技術(shù)人才，解決 RISC-V DFT 領(lǐng)域人才短缺問題。
企業(yè)助力：推動人才培養(yǎng)與技術(shù)創(chuàng)新的核心引擎
在當(dāng)代教育與產(chǎn)業(yè)深度融合的大潮中，企業(yè)不僅是市場的主體，更是推動人才培養(yǎng)與技術(shù)創(chuàng)新的核心引擎??。在教育與人才培養(yǎng)分論壇現(xiàn)場，還邀請到兩家深度參與人才培育的企業(yè)代表來分享成功經(jīng)驗(yàn)。
作為國內(nèi)首批采用RISC-V技術(shù)的公司之一，賽昉科技在教育領(lǐng)域提出了三個主要板塊的方案：智慧校園、高等教育及創(chuàng)客競賽。通過AI實(shí)驗(yàn)室、科技館等形式讓學(xué)生體驗(yàn)前沿科技的魅力；為高校提供教材、課程和實(shí)驗(yàn)裝備，幫助學(xué)生深入理解并掌握RISC-V技術(shù)；同時，針對創(chuàng)客和競賽需求開發(fā)了專門套件，促進(jìn)學(xué)生的實(shí)際動手能力和創(chuàng)新能力的發(fā)展。
賽昉科技銷售總監(jiān)范健提到了幾個實(shí)踐案例，如與無錫某中學(xué)合作開展的RISC-V+AI課程項(xiàng)目，學(xué)生們利用傳感器采集數(shù)據(jù)并通過AI應(yīng)用實(shí)現(xiàn)自動化智能生態(tài)魚缸管理；此外，賽昉科技還與多所知名高校建立了合作關(guān)系，開展基于RISC-V平臺的RISC-V基礎(chǔ)軟件研究、中間件/應(yīng)用軟件適配、嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)，并將研究成果應(yīng)用于高校課程及高校競賽，涵蓋高校微電子/集成電路、計算機(jī)/軟件專業(yè)和電子信息類等專業(yè)。
芯原股份軟件總監(jiān)林時放詳細(xì)介紹了公司在RISC-V軟件平臺開發(fā)上的最新進(jìn)展以及芯原杯全國嵌入式軟件開發(fā)大賽。
芯原的RISC-V軟件平臺——IoT軟件開發(fā)平臺和AIoT平臺，前者是一款雙核異構(gòu)芯片，集成了RISC-V核心和藍(lán)牙核心，支持多種RTOS系統(tǒng)，并適用于音頻、語音識別等功能；后者則是一個三核CPU結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)了其在AI應(yīng)用、圖像處理等領(lǐng)域的強(qiáng)大功能。此外，為了克服硬件資源限制，芯原還開發(fā)了一個名為VSDP的虛擬機(jī)軟件開發(fā)平臺，可以直接在PC上運(yùn)行，支持RISC-V的RV32和RV64，也搭建了完整的RISC-V軟件開發(fā)環(huán)境，支持多種芯原自有的IP。
接下來，芯原杯全國嵌入式軟件開發(fā)大賽將如期而至。該賽事旨在推廣RISC-V技術(shù)，為國家和企業(yè)培養(yǎng)專業(yè)人才。自2022年以來，每年的大賽都圍繞不同的主題展開，如血氧飽和度檢測、健身動作識別技術(shù)和語音關(guān)鍵詞識別等，既考驗(yàn)了參賽者的創(chuàng)新能力，也展示了RISC-V在實(shí)際產(chǎn)品中的廣泛應(yīng)用。
小結(jié)
可見，校企協(xié)同育人是中國RISC-V、乃至整個中國“芯”崛起的必經(jīng)之路。本次論壇呼吁，要大力鼓勵龍頭企業(yè)深度參與高校人才培養(yǎng)方案的制定、課程開發(fā)、畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)等環(huán)節(jié)，共建聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、創(chuàng)新中心或者產(chǎn)業(yè)研究院。最終目標(biāo)是??打造一個能持續(xù)支撐我國RISC-V發(fā)展的強(qiáng)大人才“蓄水池”??。
