“龙芯之母”黄令仪

● 韦英思

2023 年4 月20 日，被誉为“龙芯之母”的黄令仪在北京与世长辞，享年86岁。

在长达半个多世纪的时间里，黄令仪一直在研发一线，参与了从分立器件、大规模集成电路到通用CPU（中央处理器）芯片的研发过程，为我国计算机核心器件的发展做出了突出贡献。

献身微电子事业的热血历程

黄令仪原名廖文蒂，1936 年出生于广西南宁市。其家传深厚，祖父廖藻，籍贯广西全州县（两河镇鲁水村），是副贡生，曾任县知事、省议员，立家训：“虽富贵不易其心，虽贫贱不移其志。以通今学古为高，以救时行道为贤。”父亲廖葛民毕业于北平国立师范大学生物系，母亲高亚丹毕业于北京大学化学系，是广西化学纤维所的元老。

1933 年广西省政府在省会南宁筹建省立博物馆，廖葛民即任筹备组主任（后任馆长）。1934 年4 月10 日，鲁迅应廖葛民以博物馆名义索书，书写明末清初画家项圣谟的《大树风号图》题画诗相赠。1935 年，廖葛民前往梧州市夏郢凤凰山，发掘晋永和六年（350 年）莫龙编侯之墓，成为广西考古的发端，留下的该墓砖文拓片现为国家图书馆收藏。抗战期间的1938 年7 月，南宁文化界抗敌后援会话剧组扩充为话剧团，廖葛民兼任团长，中共地下党员在其中发挥领导核心和骨干作用，演出了《古城怒吼》《民族万岁》《中国万岁》等10 多出抗战话剧，门票收入全部捐献给前方将士。廖葛民后来分别任西南商业专科学校工商管理科主任和代理校长、国民党监察院监察委员。

黄令仪的童年是在抗日战争的硝烟中度过的，她躲过防空洞，目睹敌机炸死了两个待在洞口的无辜同胞。国破山河碎的痛苦，四处逃难的恐惧，深深地印在她年幼的心灵中。中华人民共和国成立后，她在温暖的阳光中成长，初中毕业后因家里兄弟姐妹多，生活困难，为了上学，她找到团委书记，团委书记鼓励她：国家百废待兴，急需建设人才，应该继续学习。事后他又派人到黄令仪家说服她母亲，还让居委会开出免学费及申请助学金的证明。这让黄令仪深受感动，自此许下愿望，要为祖国的强大而努力。

从桂林市桂山中学毕业后，黄令仪以优异成绩考入华中工学院（华中科技大学前身），1958 年毕业。其时，中央为了适应建设需要，发展我国科学事业，采取了四项紧急措施，其中一项就是加速半导体学科的发展，清华大学当年创办了半导体专业，华中工学院即派她到清华大学进修，她自此与微电子学结上终身之缘。

1960 年，在清华大学进修两年后，黄令仪学毕返校，在授课的同时，她自己动手创建半导体实验室，埋头苦研，历时一年研制出半导体二极管，时任中国科学院院长郭沫若前往考察并予以鼓励。

1962 年10 月，黄令仪以应届毕业生身份被分配到中国科学院计算所二室101 组（1963 年被命名为十一室）即固体电路组，参与晶体管研究。

为突破“两弹一星”的技术瓶颈，1965年8 月，中国科学院成立计算所二部（以下简称“二部”），专门研制晶体管计算机，黄令仪奉命负责研制外延中功率开关三极管。由于任务难度大，全组排成三班倒，随叫随到，正、副组长12 小时一轮换，经过不断努力，中功率管的质量和数量终于全达标，而且还帮助兄弟组做了引导二极管。晶体管计算机的研制进展也非常快，1966 年8 月研制成功，这是我国第一台自行研制的晶体管计算机，当年国庆向国家报喜，得到周恩来总理的表扬。有了晶体管计算机，我国终于将首颗人造卫星送上天，成为世界上第5 个拥有人造卫星的国家。

年轻时候的黄令仪

1969 年底，二部迁往内地，黄令仪在西安微电子研究所短暂工作了约一年，因计算所筹建集成电路研究室，1971 年1 月她奉调回所，是进行集成电路研究的两位负责人之一。1973 年7 月，中国科学院决定研制大型通用计算机013 机作为集成电路的载体，所里明确，013 机的咽喉是半导体通导存储器，由集成电路研究室负责研制。国外技术封锁厉害，国内既无资料，也无经验，但团队靠着顽强拼搏，一点一点地摸索，终于完成任务，研制成功的存储器性能稳定，1976 年，013 机投入使用，1978 年获全国科学大会重大成果奖。之后，黄令仪负责集成电路、器件及工艺、芯片的研制工作。1977 年12 月，所里承担“757”千万次大型计算机工程任务，她为工程增加了独立自主研制成功新集成电路的任务。1983 年11 月，“757”千万次大型计算机系统通过国家级鉴定，获得了国家科学进步一等奖。

芯片世界求索中的坎坷曲折

1983 年6 月，计算所将十一室命名为大规模集成电路研究室，规模逐渐发展到6 个组，有七八十人。正当准备大干一场，并与北京师范大学合作开展“浅结离子注入”项目研究，有关研究已有很大进展之时，计算所以经费太紧张为由，撤销该研究室。黄令仪闻知消息，心如刀绞，却也万般无奈，把最后一名同事安排好工作岗位后，她到新成立的微电子中心报到。

1986 年底的一天，中国科学院科技处通知黄令仪去电子工业部开项目研究会，会上，主持人对她说，中国科学院另有经费，不必在部里挂项目了。黄令仪深感失望，很不甘心地找到他的上级问：如果不要经费，只要一个项目，到时按时结题，行吗？ 这位上级被她的执着感动了，不仅给了项目，还给了3万元经费。黄令仪与合作者投入计算机辅助设计CAD 的研究中，此时她已经50 岁，阅读门阵列的描述语言如读天书般，但她下决心从零开始，一字一句地啃，甘于寂寞，乐于清贫，攻克所承担的项目。

彼时，一家与日商合资生产洗衣机的厂家登门求教，希望微电子中心帮助研制控制洗衣机的芯片，因为日本人卖的芯片奇贵无比。黄令仪大胆地接下任务，开始用CAD 方法设计芯片。她日夜琢磨解决难题，终于研制成功，让原本奇贵的芯片大幅降价。

一天，中国科学院基金会主席徐正春告诉她，夏培肃研究员申请了一项“等时间差”研究课题项目，交到香港某公司生产，一年了还没有做出来，现在结题期限快到了，问她能否帮忙用3 个月去解决。因为这枚芯片的物理设计是黄令仪等人做的，她满口答应，只提了一个条件：提供5000 元港币作为二人在港生活费，双方当即拍板成交。等到签证手续办完，正式合同拿到手即将离京时，她才发现其中有一条规定：若3 个月内做不出芯片，需退回生活费。她不禁打了个寒战，但已没有退路，只能背水一战。到了香港，她恨不得一天掰成两天用，加班加点，总算在大限之日拿出了合格芯片。

1988 年，黄令仪被公派到香港华科公司工作一年；翌年，又被派到美国AMX 公司进行项目合作。那年11 月，在加州拉斯维加斯有一个国际芯片展览会，一周时间里她几乎跑遍成千上万个摊位，却找不到中国的摊位。好不容易在拥挤的人群中，看到几个国人手里拿着长城公司的塑料袋，立马迎过去，亲切地问是不是来参展的，当听到“不，是来参观的”时，她心中猛然一震：根本就没有我们的摊位。我国的集成电路研究水平与国外基本是同步的，为何现在差距如此大？内心的痛苦使她流下了眼泪，她在日记中写道：“琳琅满目非国货，泪眼涟涟。”她暗下决心，一定要设计出一枚高水平的芯片来参展，洗刷耻辱。

1990 年回国后，黄令仪潜心钻研各种集成电路的设计方法，包括华为的程序控制芯片、计算所的模糊控制芯片等。因获得两个发明专利， 2000 年她被推荐参加在德国纽纶堡召开的国际发明专利博览会。该博览会于1949 年创立，这是第一次邀请我国参加，中国去了32 人。别人摊位是一个公司，我们摊位则是一个国家，摊位小且拥挤，但毕竟突破了“零”，黄令仪的专利被评为银奖。

兴奋之余，黄令仪很快冷静下来，心想：我们真正用得上的芯片在哪里，虽然现在千辛万苦设计出来，可更先进的技术又很快出现，又一座更高的山峰堵住前进的路；咬牙顽强地一步一步爬上这更高的山峰后，令人痛心的是，芯片设计出来了，得了奖，却没有制造芯片的设备，只能锁在抽屉中。

激情再次燃烧

芯片是信息产业的灵魂，已经成为大国科技竞争中的关键产业，而通用CPU 是信息领域中最基本和核心的芯片，是推动人类从工业社会走向信息社会的标志性生产工具。CPU 是国家大宗战略产品，没有CPU 和操作系统，就没有IT产业。

2001 年，已经65 岁的黄令仪，刚进入退休生活。这年12 月，计算所启动自主研发CPU 项目，研制组组长胡伟武研究员向全国发出打造“中国芯”的集结令。他了解黄令仪的才智与情怀，希望她能帮助做物理设计。

芯片自研耗资巨大，然而所里能给的经费只有100 万元。黄令仪实在担心会像以前那样半途而废，可内心深处对计算所有着深厚的感情，在苦苦纠结3 天后，在强烈的时代使命感驱使下，2002 年1 月21 日，黄令仪领下任务，毅然带上微电子所实验室的4 位同事进入龙芯实验室，开始他们之间长达近20 年的真诚合作。黄令仪的系统设计与物理设计无缝地结合了。一位参与合作的龙芯骨干感叹，他见过不少跨单位的合作项目，大都是把经费一分，各干各的，最后攒不到一起。但他们与微电子中心的合作是实质性的，合作单位的所有人员天天在一起干同一件工作，统一指挥和调度。有了黄令仪和她学生的加入，CPU 芯片组实现了自己做物理设计的愿望。

参加龙芯物理设计是黄令仪一生中最紧张、最艰苦，也是心情最舒畅和感到最幸福的工作，也铸就了她人生的新辉煌。每周，他们都召开会议，汇报各自所做的工作，在场的人一个个疲惫得眼睛充满血丝，但依然抖擞精神继续工作。胡伟武后来回忆，黄老师是个干实事的人，60 多岁了，干活比他还拼，每天早上7 点多就来，晚上10 点多他走的时候她还坐在计算机前。从黄老师身上，他看到前辈献身科研的优秀品质，这种品质是目前整个科研界急需的。

在经历千万次修正后，2002 年8 月，通用CPU 龙芯1 号终于结束设计，我国首款拥有自主知识产权的龙芯1 号流片（检验测试芯片是否符合设计性能和功能的过程）成功，终结了中国计算机产业无“芯”可用的历史。

对于黄令仪所做的贡献，中国科学院计算技术研究所所长李国杰曾著文说，我国长期忽视系统设计人员在IC 产业中的作用是导致IC 设计落后的重要原因之一。龙芯1 号研制成功充分说明，系统设计人员学习微电子设计技术是弥补IC 后端设计人员不足的重要途径之一，龙芯1 号做了3 次不同的物理设计，设计最成功的是由计算所自己完成的C方案，能做到这一点，最先要感谢中国科学院微电子中心的黄令仪研究员，是她把计算所的系统设计人员领进了微电子设计的大门。如果没有黄老师等人的参与，我们可能只完成委托给第三方物理设计公司的物理设计，不会自己做物理161 创新的记录设计，即使做了，也没这么快。

2003 年3 月，微电子所与计算所正式签订合同，由微电子所承担龙芯的宏单元库全定制模块设计，黄令仪招了一批研究生，又开始夜以继日地进行3w6r 寄存器堆的设计。师生们忘我工作，每天晚上10 点，黄令仪都要赶人离开实验室，可还有人通宵达旦地干。在那样的非常时期，他们按时完成了任务，龙芯2B 研制成功了，性能是龙芯1号的3倍。

黄令仪工作上是出了名的认真，让学生们又敬又怕。她和研究生们每天中午吃完饭，都会在食堂就地开个小会，讨论一下工作情况。她有一个小本子，学生做的每一个实验，做出的每一个猜测，她都会完整地记在小本子上，所以，她的小本子用得很快。有时候学生们讨论，有些事情记不太清时，她就从这些小本子上找到当时的记录，翻给大家看。从这小小的本子上，就能看到老一辈科学家的认真和严谨，而每次看见黄老师努力学习和工作的身影，学生们就不由得给自己再加一把劲。

在某次版本更新后，黄令仪发现前后差异过大，导致预定的性能指标难以完成，整个设计工作另生波折，她亲自去找委托的公司沟通，说到激动处，竟然伏案痛哭，这让在场的各人感到震撼：这该是何等强烈的责任心！

“匍匐在地，擦干祖国身上的耻辱”

2004 年9 月，在圆满完成龙芯2 号中所用的2 块寄存器、6 种I/O PAD、14 种电源地PAD 后，67 岁的黄令仪向微电子所领导交代了全部工作及文档总结，请求退休。不久，她回到魂牵梦萦的广西桂林老家。

然而没过多久，龙芯研发陷入僵局。胡伟武亲自给黄令仪写信，并派妻子晋红和龙芯骨干杨旭、钟石强专程到桂林，把黄令仪请回去。她随后坚持在2D、2E、2F、2F2 的研发中，完成了所承担的工作。

2008 年末，在黄令仪的参与下，具有64 位运算处理内核、每秒240 亿次运算的龙芯3 号系列产品宣告研发成功。

胡伟武始终尊称黄令仪为老师，很关心她的工作和生活。2010 年前后的一个早上，二人在食堂吃早饭时坐在一起，当时黄令仪主要进行龙芯芯片流片前的版图检查，胡伟武跟她说，我们有一个重要芯片用于涉及国家战略安全的装备中，请她认真检查、严格把关，同时考虑到她年事已高，提醒她把这件事忙完就别再做具体工作了。这样，她的工作始于“两弹一星”中的器件研制，50 年后在“两弹一星”的CPU 研制中画上圆满句号。没想到黄令仪脱口而出：“胡老师，我这辈子最大的心愿就是匍匐在地，擦干祖国身上的耻辱。”胡伟武被前辈强烈的使命感深深感染。

2016年10月，龙芯第三代处理器3A3000研制成功，龙芯距离掌握信息产业核心技术更近了。

2004 年，黄令仪(右一)与胡伟武(右三)及龙芯课题组成员，在龙芯2C 芯片设计运行成功后到天安门看升旗

龙芯3号产品

核心芯片自主研发，关乎国家的工业、国防等多领域的发展。多年来，中国进口芯片的总额已远远超过石油。尽管全球82%的笔记本电脑、70%的手机都是在中国生产，里面的核心芯片之前却严重依赖国外，从天上的卫星到水下的潜艇，芯片的重要作用不言而喻，越高端，对国外的依赖越突出和严重。十几年前，宇航级的芯片垄断在美国一家公司手中，中国必须通过首脑级别的外交，才能买到几枚。

中国科学院自主研发出龙芯通用CPU，对整个信息产业起了支撑作用，国家信息安全有了保障。有了龙芯，我国就可以开发自己的服务器、路由器，甚至军工产品。2008年，胡伟武团队研发出首款抗辐照芯片后，苍茫宇宙中，我国的多颗人造卫星使用了龙芯的抗辐照芯片，在轨运行中，没有一次被宇宙射线打坏。

国际著名半导体厂家意法半导体公司购买了龙芯某型号产品的生产和销售授权，开创了我国计算机核心技术对外授权的先例。国外的一些企业也纷纷找上门来，希望通过给源代码、设计流程的方式合作开发芯片。

围绕龙芯形成了包括近千家企业的产业链，基于龙芯的信息产业体系渐渐形成，目前，已有数万人在龙芯的软硬件生态上做开发。龙芯不仅应用于政企办公设备，在工业控制、石油勘探等民用领域也能到处见到它的身影；道路口控制红绿灯的铁盒子、一些品牌的电视机顶盒，也在用龙芯的CPU。

毋庸置疑，与世界芯片巨头英特尔相比，起步晚的龙芯仍有一定差距，但现在中国的芯片技术已位列世界前茅。

截至2019 年12 月24 日，龙芯在北京发布新一代通用处理器3A4000/3B4000，性能追上了AMD 的挖掘机CPU 水平。

历时约20 年，把芯片从不可能变为现实的背后，是黄令仪等龙芯团队超出常人的付出。对龙芯的每个设计方案、每个版图，黄令仪都一一过目，如同检查学生作业的严师。她住在中关村的一套小房子里，每天来上班，坐公交车就要花近一个小时。她几乎没有别的业余爱好，一心扑在工作上。为了保持好的体力，她每天早上坚持早起打半个小时的太极拳，然后去上班，每天工作十几个小时。

长期长时间的伏案工作，黄令仪的身体吃不消了。她的妹妹廖荣蒂说，在研发龙芯的这10 多年里，三姐的身体急速衰老，到后期甚至耳朵也听不太清楚了。2013 年，廖荣蒂到北京三姐家，看到她仍旧废寝忘食地搞科研，而身体比之前差了很多，便劝黄令仪回桂林休养，没想到她拒绝得很干脆：“我是国家的人，回不去啦！”

已步入耄耋之年的黄令仪，就这样每天坚强地在屏幕前拖着鼠标查版图。81 岁的她给弟弟廖基熙的复信中说，她正在筹划应当如何度过人生中第3 个激情燃烧的岁月，还赋诗明志：

神州之尊重泰山，赤子荣辱轻鸿毛。

灵台无计四十载，不觉青丝已成雪。

荣誉相伴一生成不朽丰碑

2020 年1 月11 日，2019 年中国计算机学会颁奖会在北京举行，会上颁发了2019 年CCF夏培肃奖项，黄令仪荣膺该奖项。

这并非黄令仪首次获奖。从1962 年加入中国科学院计算所，在随后长达半个多世纪的时间里，她作为主要骨干，从二极管、三极管、大规模集成电路，到中国自主研发设计的第一枚CPU 芯片，见证并参与了中国微电子行业从无到有的发展历程。2002 年起，她加入龙芯，一晃又是二十载，从研发龙芯1号到3 号，再到GS464E，从产品到产业化，龙芯研制的每一块芯片都凝聚着她的辛勤汗水。这期间，她硕果迭出：

1965 年至1975 年，研制成功我国第一台空用计算机所用的功率开关管和TTL电路。

1975 年至1980 年，研制成功千万次大型计算机用的新型高速12LROM，获中国科学院科研成果二等奖；随后在双极高速电路技术方面的研究，获北京市科研成果二等奖。

1985 年以后，研制成功多种专用集成电路。1987 年2 月至1990 年11 月，作为两位主研究人之一，完成的定制半定制专用集成电路，其科技水平达国内领先，并用于洗衣机电路版图设计和工艺投片，打破了国外封锁禁运，使国外进口价格大幅下降，2000 门电路通过军工联合测试。

2005 年6 月，完成龙芯1 号的物理设计，获中国科学院杰出科技成就奖。

……

从2002 年至2022 年，二十载披荆斩棘，龙芯3 号等一大批国产高性能芯片应运而生。我国自主研发的芯片，被广泛应用到各个领域，让我国每年省下从国外购买芯片的几万亿元资金，特别是使复兴号高铁实现了100%的国产化，国之重器航母、北斗卫星、歼20等装上“中国芯”，打破了国外多年的技术壁垒，起到了作为国家战略产品的作用。大国信息产业崛起，黄令仪写下了炫目的一页。