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這門課學習芯片

時間:2024-11-05 01:52:28

西安電子科技大學通信工程學院的《專用集成電路設計》課程,是通院唯一一門介紹芯片設計全流程的課程。課程是為通信專業的同學介紹芯片是如何一步步設計出來的。在每年第一節課的前幾頁PPT上,我都會把最新的世界上半導體領域分類的企業排名為大家展示出來。一個目的是告訴大家,目前幾乎所有的芯片設計巨頭都是跟通信相關的。另外一個目的就是讓大家看到差距,在這些巨頭中,中國大陸的企業很少。

值得強調的是,學通信必須要懂一點集成電路,否則眼界實在是有限,畢業出去後甚至無法跟别人交流。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,更談不上報國。

另外,在國外,很多通信專業的學生都學微電子,西安電子科技大學專業劃分很細,強烈建議同學們選修集成電路課程。目前新興的人工智能、機器人行業等等,都需要掌握跨學科的知識技能,在這種跨度上來看,通信和微電子就是一個方向。

另外,也是最重要的,通信行業仍然是目前最有可能也是最有希望做出芯片的專業。反過來,如果通信的研究能夠達到做出芯片的地步,也代表着真正具有了核心技術,能推動通信行業的發展。

在這門課上,我重點介紹的是硬件開發語言和軟件開發語言的重大差别。這門課,是唯一一門可以實實在在接觸到軟件和硬件緊密關系的課程,從本質上理解為什麼有硬件和軟件之分。C語言最終在硬件上是如何運行的,硬件上,比如CPU是如何執行指令的,指令在芯片上是什麼樣子,什麼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,具有非常重要的意義。

再說說FPGA(現場可編程門陣列,是一種可以運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,不過它是一種可實現硬件編程的芯片。是設計數字芯片的過程中必不可少的一個驗證環節),這門課會反複強調,硬件描述語言跟軟件編程語言的重要差異,會徹底改變采用軟件思想設計硬件電路的壞習慣。在微電子領域,FPGA不過是ASIC(應特定用戶要求和特定電子系統的需要而設計、制造的集成電路。特點是面向特定用戶的需求)設計流程中的一個驗證階段而已,但對于通信領域,FPGA可以實現通信專業任何一門專業課上的幾乎所有知識點:調制解調、計算技術網絡通信、交換等等,這也是為什麼現在見到的芯片幾乎都是通信芯片的原因。

我們學習芯片,要遠比學習如何用芯片有價值得多。也隻有通過FPGA這樣的平台,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域的大規模應用,在某些情況下,一個數千元的FPGA開發闆達到的加速效果可以遠超過一台數百萬元購買的高性能多核并行計算機。這門課上會詳細介紹FPGA開發語言的規範性寫法,這在目前市面上參考書中是找不到的,也是十幾年來調試FPGA經驗的積累。

(作者系西安電子科技大學通信工程學院教師)

責任編輯:徐玲玲

同學們,選《專用集成電路設計》課才有資格去談芯片設計,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國方式!
   

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