第二篇 芯芯之火 從清華大學(xué)點(diǎn)燃

2.1.1教育工作者的“執(zhí)念”

1958年，周祖成考入清華大學(xué)。“自強(qiáng)不息，厚德載物”的校訓(xùn)促使他凡事力爭(zhēng)上游。那時(shí)，清華大學(xué)的學(xué)制6年，除了大一課程的成績(jī)有一個(gè)4分之外（滿分5分），此后的功課，周祖成全部是5分。他畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)完成了國(guó)內(nèi)[敏感詞]晶體管高速計(jì)數(shù)器的研制，該成果還參加了1965年的高教展覽。

在畢業(yè)時(shí)，周祖成一心想著“到祖國(guó)最需要的地方”，申請(qǐng)到酒泉衛(wèi)星基地工作，而系里的副系主任陸老師推薦他留校。從此，他的一生開始與清華大學(xué)的講臺(tái)、實(shí)驗(yàn)室、學(xué)生結(jié)緣。

清華大學(xué)是全國(guó)各地狀元云集的學(xué)校，周祖成老師思索著“作為清華大學(xué)的一名老師，應(yīng)該傳承些什么？”在教學(xué)中，他不斷體會(huì)到：“教學(xué)也是科研，清華（大學(xué)）是研究型的大學(xué)，老師不能單純地講幾門課，一定是以科研為主。

1970年文革期間，清華大學(xué)無線電系搬到四川綿陽(yáng)。為了將此前荒廢的時(shí)間補(bǔ)回來，周祖成老師一心撲在業(yè)務(wù)上。他在負(fù)責(zé)雷達(dá)終端組的科研工作的同時(shí)，還給工農(nóng)兵大學(xué)生開了《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》課程。1974年，周祖成老師參與國(guó)家防空自動(dòng)化工程的恢復(fù)工作，負(fù)責(zé)雷達(dá)頭信號(hào)檢測(cè)與數(shù)據(jù)處理的項(xiàng)目。1975年，他利用130計(jì)算機(jī)的中小規(guī)模集成電路和磁芯存儲(chǔ)器，設(shè)計(jì)出雷達(dá)頭的信號(hào)檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理設(shè)備……

在綿陽(yáng)一呆就是8年。1979年周祖成老師回京。他談及，返回校本部后面臨的是和外部世界近十載的差距，除了極少數(shù)室教師去國(guó)外見過世面，系里90%以上的教師仍然在延續(xù)著”國(guó)內(nèi)領(lǐng)先”的故事，一直到上世紀(jì)八十年代中期。

38歲的周祖成老師意識(shí)到自己“人到中年、承上啟下”，更要加倍努力將工作做好。回來的第二年，他帶領(lǐng)項(xiàng)目組完成的“513雷達(dá)加裝CCD-MTI”項(xiàng)目，成為清華大學(xué)無線電系返京后的最早鑒定的科硏項(xiàng)目，并獲當(dāng)年[敏感詞]部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。返京第三年，他們的“雷達(dá)自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備”項(xiàng)目獲得電子工業(yè)部（工信部前身）科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。1985年，周祖成老師帶學(xué)生去南海島嶼，實(shí)現(xiàn)南海地區(qū)雷達(dá)情報(bào)的數(shù)字化聯(lián)網(wǎng)。繼而與其他師生團(tuán)隊(duì)在成都雙流機(jī)場(chǎng)，完成民用航空管制雷達(dá)797加裝雷達(dá)自動(dòng)處理設(shè)備的聯(lián)試，該項(xiàng)目獲得電子工業(yè)部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

上個(gè)世紀(jì)80年代，此時(shí)的中國(guó)正在進(jìn)行一次科教興國(guó)的重大戰(zhàn)略部署。1980年召開了“全國(guó)科學(xué)技術(shù)大會(huì)”，1986年3月3日，王大珩、王淦昌、楊嘉墀、陳芳允四位科學(xué)家向國(guó)家提出要跟進(jìn)世界先進(jìn)水平，發(fā)展中國(guó)高技術(shù)的建議。后來，中共中央、國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)了《高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（“863”計(jì)劃）綱要》。

“科學(xué)的春天”召喚一批人走向國(guó)家“863”高技術(shù)計(jì)劃。由于在計(jì)算機(jī)、英語等方面有一定的基礎(chǔ)，系里推薦周祖成老師參與國(guó)家863計(jì)劃。當(dāng)時(shí)，45歲的周老師跨界進(jìn)入一個(gè)全新的領(lǐng)域——集成電路設(shè)計(jì)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）。

上個(gè)世紀(jì)80年代，傳統(tǒng)的電子設(shè)計(jì)方法面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，興起的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDA為迎接這種挑戰(zhàn)提供了一條途徑。EDA工具將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)融入電子設(shè)計(jì)的全過程，用計(jì)算機(jī)承擔(dān)大量的規(guī)則、重復(fù)、浩繁的設(shè)計(jì)工作，可以使得設(shè)計(jì)人員把精力集中在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)造性勞動(dòng)上。

要在一個(gè)全新的領(lǐng)域開創(chuàng)局面充滿挑戰(zhàn)，周祖成老師要過半導(dǎo)體工藝、計(jì)算機(jī)和英語三道“關(guān)”。關(guān)于“半導(dǎo)體工藝關(guān)”這一關(guān)，他一邊學(xué)習(xí)相關(guān)資料，一邊到半導(dǎo)體車間里，全程跟工藝線做了一個(gè)晶體管，來體驗(yàn)半導(dǎo)體工藝。而“計(jì)算機(jī)關(guān)”，他找到清華計(jì)算機(jī)系的兩個(gè)老師，向一位老師請(qǐng)教計(jì)算機(jī)的硬件知識(shí)，向另一位老師請(qǐng)教軟件知識(shí)。有段時(shí)間，他除了上課，其余時(shí)間就呆在機(jī)房搗鼓機(jī)器。至于“英語關(guān)”，他上大學(xué)時(shí)學(xué)的是俄語，45歲再次學(xué)英語，難度可想而知。他下決心一定要拿下，聽不懂的就硬聽；有外商搞產(chǎn)品介紹會(huì)，他都會(huì)去聽，借機(jī)會(huì)用英語和外商交談，慢慢就結(jié)結(jié)巴巴可以開口說了。

接受廠商的正規(guī)培訓(xùn)也是一個(gè)重要的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，經(jīng)過多次培訓(xùn)，周祖成基本上入了門，他更加認(rèn)識(shí)到了差距：“確實(shí)我們要學(xué)，要追，要拼！”

上世紀(jì)80年代開始向國(guó)外開放市場(chǎng)，“以市場(chǎng)換技術(shù)”的確使企業(yè)實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的更新?lián)Q代，但市場(chǎng)換來的技術(shù)沒有“知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)”。周祖成老師意識(shí)到，必須培養(yǎng)掌握“知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)”的人才！

然而，這個(gè)期間由于教育工作的滯后，高校越來越不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下企業(yè)對(duì)高層次人才的迫切需求的這種變化。周祖成老師提及：“客觀地講，在高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)面前，對(duì)科技的發(fā)展和需求，學(xué)校和教師都面臨了從曾經(jīng)’先知先覺’不知不覺地變?yōu)椤笾笥X’ ”。作為清華這樣的研究型大學(xué)，周祖成老師發(fā)現(xiàn)研究生創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力的培養(yǎng)也不太樂觀。研究生的教學(xué)實(shí)踐訓(xùn)練太少，尤其是導(dǎo)師對(duì)研究生創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力的指導(dǎo)不力。

通過在教學(xué)中的摸索總結(jié)，周祖成老師認(rèn)為僅給學(xué)生傳授知識(shí)還不夠，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，即創(chuàng)新的意識(shí)和駕馭知識(shí)的本領(lǐng)。

一方面，從80年代初，周祖成老師每周召開一次研究生學(xué)術(shù)討論會(huì)。后來隨著學(xué)生不斷增多，實(shí)驗(yàn)室坐不下時(shí)，研討會(huì)就在樓道的走廊上開。

另一方面，他將資料消化成講義，一步步建立教材、課程和實(shí)驗(yàn)室，如圖2.1所示。 

圖2.1編寫的講義和教材

周祖成老師在教學(xué)中推出集成電路與系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)方法學(xué)、ASIC design等相關(guān)課程。其中，《VHDL》這本書1987年英文版出版，IEEE批準(zhǔn)《VHDL-1987版》作為正式的設(shè)計(jì)語言。1987-1988年間，他將英文原著譯成講課用的講義，給清華大學(xué)電子系研究生開課。1992年，他去美國(guó)接受EDA培訓(xùn)時(shí)，經(jīng)學(xué)生介紹特意會(huì)見了這本書的作者道格拉斯，當(dāng)?shù)栏窭沟弥约旱臅蛔g為中文講義在給學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)，十分欣然地授權(quán)給了周老師中譯本版權(quán)，還應(yīng)周老師邀請(qǐng)為中譯版寫了前言，1994年，中文版《電子設(shè)計(jì)硬件描述語言VHDL》得以問世。

同時(shí)，周祖成老師為本科生和研究生開了系列工學(xué)碩士精品課程，包括：專用集成電路及其計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、電子系統(tǒng)仿真和VHDL、通信系統(tǒng)仿真和ASIC設(shè)計(jì)，這些課程除了講授都引入了課程設(shè)計(jì)，即有三分之一的時(shí)間在機(jī)房完成課程安排的課程設(shè)計(jì)(上機(jī)項(xiàng)目：如驗(yàn)證和優(yōu)化等……)。

周祖成老師的課程選課人數(shù)很多，除本校本系的本科、碩士和博士之外，還有校內(nèi)其它院所的學(xué)生(如微電子研究所，工程物理系，精密儀器系……)，也有校外的學(xué)生(北京大學(xué)，中科院，北京航空航天大學(xué)等高校)。本著“有教無類”的精神，只要教室座得下，他都盡量說服教務(wù)員讓學(xué)生進(jìn)教室聽課！為此，周老師開設(shè)時(shí)的課程是按40人選課安排教室，后來講課時(shí)調(diào)整到80人的教室。

那些旁聽過周老師課程的清華其他系的學(xué)生以及外校學(xué)生，工作多年后見到周老師時(shí)都說“周老師，我是你的學(xué)生”，這其中就有華為的余承東。浙江大學(xué)的潘赟老師（清華大學(xué)電子工程系博士）在2018年見到周祖成老師時(shí)說，“周老師，我在浙大任職后，學(xué)校要求我開一門新課，因?yàn)橛心谇迦A上課時(shí)課件的PPT，我就在新課中用上了。“

除了講義和課程之外，周祖成老師又推進(jìn)EDA實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，如圖2.2所示。

1995年，他在清華大學(xué)“微波與數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”牽頭建EDA實(shí)驗(yàn)室，在他的促成下，美國(guó)EDA企業(yè)Synopsys公司向清華大學(xué)捐贈(zèng)20套、總價(jià)值500萬美元、當(dāng)時(shí)[敏感詞]的EDA綜合工具。清華EDA實(shí)驗(yàn)室擁有的設(shè)備和軟件，成為北京乃至全國(guó)配套最為先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室。當(dāng)時(shí)一位美國(guó)大學(xué)校長(zhǎng)帶團(tuán)訪問清華，參觀實(shí)驗(yàn)室時(shí)非常驚訝地發(fā)現(xiàn)，清華擁有的設(shè)備和軟件這么先進(jìn)，他們的學(xué)校都還沒有。 

圖2.2 學(xué)生在“微波數(shù)字通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的CAD中心”上機(jī)

EDA實(shí)驗(yàn)室的成立，讓EDA工具[敏感詞]次進(jìn)入我國(guó)集成電路行業(yè)同行的視野，為國(guó)內(nèi)的集成電路人打開了一扇面向國(guó)際前沿集成電路設(shè)計(jì)方法學(xué)的窗戶。政府工業(yè)部門相繼前來參觀，希望清華大學(xué)為他們培訓(xùn)研究所和工廠的技術(shù)骨干。海爾的張瑞敏、TCL的李東生、華為基礎(chǔ)部集成電路中心主任葉青（海思的前身）等企業(yè)代表前來觀摩，華為還要了實(shí)驗(yàn)室的軟、硬件的全套清單（這些軟、硬件的設(shè)計(jì)條件被海思繼承），還有些企業(yè)(海爾，TCL)希望介紹骨干為企業(yè)建立IC設(shè)計(jì)中心。此外，中科院和其他院校來參觀EDA實(shí)驗(yàn)室的也應(yīng)接不暇。

在周祖成老師的推進(jìn)下，后來Mentor、Cadence、SUN公司、IBM、惠普、安捷倫等國(guó)際科技巨頭先后都與清華大學(xué)建立了合作關(guān)系，并為實(shí)驗(yàn)室捐贈(zèng)先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備。這種合作思路，陸續(xù)開啟了很多企業(yè)與清華大學(xué)的合作。清華大學(xué)東主樓十區(qū)西外墻的16塊校企合作的牌子，幾乎有一半都是周祖成老師促成的。

他深刻體會(huì)到，這種校企的合作打破壁壘，跨越了象牙塔的圍墻，使得在科研工作一線的研究生受益匪淺，研究生用這些先進(jìn)的設(shè)備，在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)實(shí)在在的進(jìn)行集成電路產(chǎn)品設(shè)計(jì)，比僅僅聽課、考個(gè)分?jǐn)?shù)印象要深刻得多。同時(shí)，也促進(jìn)了高校與企業(yè)的共同發(fā)展，形成了良好、開放的產(chǎn)教融合的生態(tài)環(huán)境。

“CAD中心（EDA實(shí)驗(yàn)室）”通過國(guó)家“863項(xiàng)目人才培養(yǎng)計(jì)劃”和“211工程”，爭(zhēng)取到“系統(tǒng)集成和微電子”的學(xué)科項(xiàng)目和專用集成電路(ASIC)與電子系統(tǒng)集成“的教學(xué)設(shè)計(jì)中心”項(xiàng)目，建立了相應(yīng)的人才培養(yǎng)環(huán)境。

然而，周老師認(rèn)為，國(guó)內(nèi)極少數(shù)高校（如清華大學(xué)、北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)等）具備的條件，多數(shù)高校并沒有這樣的條件，而僅靠向幾所高校培養(yǎng)集成電路所需的人才是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

為此，周老師通過“CAD中心”編譯了大量的工具軟件的講義，出版了《專用集成電路（ASIC）和集成系統(tǒng)（SOC）自動(dòng)化設(shè)計(jì)方法（1997年）》；《SystemC片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)（2004年）》；《數(shù)字電路與系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)教程（2010年）》等專箸，以加速高素質(zhì)的集成電路設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)。

此外，他推動(dòng)把校內(nèi)的教學(xué)資源向社會(huì)開放。一方面，為其他高校代培師資，給企業(yè)與硏究所辦“培訓(xùn)班”。同時(shí)，還安排高校的老師進(jìn)修上機(jī)做課程設(shè)計(jì)(如廈門大學(xué)的黃聯(lián)芬老師、西南科技大學(xué)的姚遠(yuǎn)程老師等)。另一方面，周祖成老師推動(dòng)EDA實(shí)驗(yàn)室和電子工業(yè)部一所(“賽迪”的前身)合作，在媒體《國(guó)際電子報(bào)》上開設(shè)“EDA講座”，從1994/09/05—1995/05/08歷時(shí)近9個(gè)月的時(shí)間，每周一個(gè)版面向電子相關(guān)產(chǎn)業(yè)和院系的從業(yè)人員普及和介紹EDA。

播撒的火苗在悄悄地醞釀著，一位沈陽(yáng)理工學(xué)院的老師2018年見到周老師時(shí)說道：“周老師，我是看你在1994年《國(guó)際電子報(bào)》的文章進(jìn)入EDA專業(yè)的，看到清華又有了AI Compiler的EDA工具......”

對(duì)周老師而言，這些還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。集成電路是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的學(xué)科，高校培養(yǎng)的人才和企業(yè)需求的人才之間存在較大差距。“如何能讓更多的高校老師和研究生有機(jī)會(huì)接觸[敏感詞]的EDA設(shè)計(jì)環(huán)境，把清華大學(xué)的EDA平臺(tái)變成國(guó)內(nèi)高校研究生教學(xué)交流的平臺(tái)，以便推進(jìn)能更好地為國(guó)家培養(yǎng)人才。”這個(gè)問題一直縈繞在周祖成老師的腦海中......

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