周祖成：在清华一待就是一甲子， 毕生致力于芯片设计高端人才的培养（下）

周祖成：在清华一待就是一甲子， 毕生致力于芯片设计高端人才的培养（下）qvod日韩 【本期人物】周祖成，清华大学教授、博导。1958年考入清华大学无线电电子学系。1986年因863计划45岁从雷达领域转入EDA领域；1995年，创办我国最早、配套最先进的EDA实验室；1996年，发起中国研究生

【本期人物】周祖成，清华大学教授、博导。1958年考入清华大学无线电电子学系。1986年因863计划45岁从雷达领域转入EDA领域；1995年，创办我国最早、配套最先进的EDA实验室；1996年，发起中国研究生电子设计大赛，大赛至今24载，成为在我国研究生办赛时间最久、规模最大、影响力最强的研究生创新实践赛事；2016年在75岁时又发起了中国研究生创芯大赛。曾获电子工业部（工信部前身）科技进步三等、二等和一等奖，以及国防部科技进步二等奖。

图示：周祖成教授

本文要点

（上）教书育人

1.长江边上走出的少年 挑着扁担进京求学

2.一心想着“到祖国最需要的地方去” 机缘巧合留校任教

3.“你一个博导，怎么什么都管？”

（下）惠及产业

4.45岁涉足新领域 因863计划从雷达转到集成电路

5.从资料消化成讲义 一步步建立教材、课程和实验室

6.发起两大全国性研究生赛事 将先进电子设计推广到国内

7.“愿在有生之年 看到我国集成电路从进口转为出口”

（下）惠及产业

4、45岁涉足新领域 因863计划从雷达转到集成电路设计

文革期间，1970年清华无线电系搬到四川绵阳。

为了将荒废的时间补回来，周祖成一心扑在业务上。他在负责雷达终端组的科研工作的同时，还给工农兵大学生开了《数字电路与逻辑设计》课程。1974年，周祖成参与国家防空自动化工程的恢复工作，负责雷达头信号检测与数据处理的项目；还参加国家京广路以东，雷达航空管制体系的规划工作。1975年，他利用130计算机的中小规模集成电路和磁芯存储器，设计出雷达头的信号检测和数据处理设备……

在绵阳一呆就是8年。1979年周祖成回京，38岁的周祖成意识到自己“人到中年、承上启下”，更要加倍努力将工作做好。

回来的第二年，他带领项目组完成的“513雷达加装CCD-MTI”项目，成为清华大学无线电系返京后的最早鉴定的科硏项目，并获当年国防部科技进步二等奖。第三年，他们的“雷达自动检测设备”项目获得电子工业部科技进步二等奖。1985年，周祖成带学生去南海岛屿，实现南海地区雷达情报的数字化联网。又与其他师生团队在成都双流机场，完成民用航空管制雷达797加装雷达自动处理设备的联试，该项目获得电子工业部科技进步一等奖。

此时的中国，正在进行一次科教兴国的重大战略部署。1986年3月3日，王大珩、王淦昌、杨嘉墀、陈芳允四位科学家向国家提出要跟进世界先进水平，发展中国高技术的建议。后来，中共中央、国务院批准了《高技术研究发展计划（“863”计划）纲要》。

由于在计算机、英语等方面有一定的基础，系里推荐周祖成参与国家863计划。当时的周祖成的思想是“要为国家做一个驯服有为的工具”，为此听从学校安排，跨界进入一个全新的领域——集成电路设计的电子设计自动化（EDA）。

进入EDA领域时周祖成已经45岁，要在一个全新的领域开创局面充满挑战，首要的是自已要过半导体工艺、计算机和英语三道“关”。

关于“半导体工艺关”这一关，周祖成原来是学雷达的，半导体工艺中的扩散、掺杂、光刻等，他都不了解。为此，他一边学习相关资料，一边到半导体车间里，全程跟工艺线做了一个晶体管来体验半导体工艺。周祖成肩负着学与教的双重担子，他说：“这样不仅自己可以掌握，给学生讲课时也能更生动些。”

而“”计算机关”这一关，周祖成在文革期间接触的计算机是用它做雷达信号处理。为此，他找到清华计算机系的两个老师，向一位老师请教计算机的硬件知识，向另一位老师请教软件知识。那段时间，他除了上课，其余时间就呆在机房捣鼓机器。

至于“英语关”这一关，他上大学时学俄语，直到大学三年级时，因中苏关系恶化，交往中断，才以第二外国语方式学英语，对英语只能看懂，听、说、写都较弱。45岁再次攻克“英语关”，难度可想而知。他下决心一定要拿下，听不懂的就硬听；有外商搞产品介绍会，他都会去听，借机会用英语和外商交谈，慢慢就结结巴巴可以开口说了。“这一关只能自己逼着自己过，后来就觉得可以了。”他提到。

接受厂商的正规培训也是一个重要的学习环节，因为购买了厂家的软件，按照合同要求，20世纪80-90年代，周祖成先后5次到香港、新加坡、美国参加外企培训。每次培训，他会在头天晚上把第二天要培训的手册内容读一遍，当天培训不懂的地方再请教比自己年纪小的培训教师。

经过几次培训，周祖成基本上入了门，也让他认识到了差距：“确实我们要学，要追，要拼！”

5、从资料消化成讲义 一步步建立教材、课程和实验室

上个世纪70～90年代，由于对半导体产业规律的认识不足，以为“只要有了设备就能生产”，于是从国外引进了大量二手和淘汰的设备建立生产线，由于缺乏芯片设计能力以及运营管理能力，最后这些生产线未能发挥价值。

上世纪八十年代，当时欧美在EDA软件上限制对中国出口，这促使国内开始EDA系统研发，并在1993年中国自主研发的EDA“熊猫系统”问世。随后，欧美在EDA领域放弃了对中国的封锁和禁售，美国的EDA企业也相继进入中国市场。

然而，在市场大潮面前，出现“造不如买，买不如租”的局面，国产集成电路产业倾向于采用国外现成的成熟软件，国产EDA软件则丧失了发展的机会。

在艰难的条件下，在国内高校中隐忍坚持的学者们和熊猫系统“后裔”的相关企业，保留和呵护着国产EDA软件的火种。“做EDA，兴趣使然入了门；进入这一行后，发现我们处在非常艰难的阶段，就有一种使命感，想把这个行业做起来。”周祖成说道。

EDA作为芯片设计的重要工具，在推进集成电路的发展上不可或缺。EDA软件不是简单单一或几个软件 ，涉及近百种不同的技术的软件工具集群。

图示：1994年开始在《国际电子报》历时近9个月开展“EDA讲座”，累计4个合订本

为了开拓国内的EDA事业，周祖成不断地摸索学习。一方面他促成了“清华大学微波与数字通信国家重点实验室”和电子工业部情报所（一所）在《国际电子报》上历时（1994-1995年）近9个月的“EDA讲座”，向电子相关产业和院系的从业人员普及和介绍EDA。另一方面，他较早在高校的教学中推出集成电路与系统自动化设计方法学、ASIC design等相关课程；并相继编辑和出版多套EDA相关书籍，比如：《电子设计硬件描述语言VHDL（1994年）》、《SystemC片上系统设计（2004年）》、《数字电路与系统教学实验教程（2010年）》；并在1997年参加《集成电路全书》编委会，完成了《专用集成电路（ASIC）和集成系统(SoC)自动化设计方法》的著作。以推动我国集成电路高层次人才的培养。

例如，为了推动英文书籍《VHDL》（硬件语言描述）在国内中译本的发行（作者为道格拉斯Douglas L . Perry，MoGraw-Hill Inc.1991版的译文）。当时这个是美国国防部DOD的VHSIC计划，推动了IEEE Std. 1076-1987标准出台，有了标准作依据之后，讲硬件描述语言（VHDL）就有了依据，当1987年IEEE批准《VHDL-1987版》作为正式的设计语言以后，在1987-1988年间周祖成将原著译成讲义，给清华大学电子系研究生开课。1992年周祖成去美国接受EDA培训时，经朋友介绍特意去见了作者道格拉斯，当道格拉斯得知自己的书被译为讲义在给学生学习时，十分欣然地授权给了周祖成中译本版权，还应周祖成邀请为中译版写了前言。

上述这些教材总结了从EDA入门（设计构思与输入）、入行（设计综合与优化）到入市（适应市场窗口和设计的智能化）的体会。

“教学也是科研”，这是周祖成的教育理念。他多年前就意识到，集成电路高端人才的培养，与产业链绝对不能脱离，大学研究生培养的教育要延伸到工厂和企业。为此，他把教学朝实践环节延伸，来推进产教融合。

1995年，周祖成在清华大学“微波与数字通信国家重点实验室”牵头发起建立了北京乃至全国配套最为先进EDA实验室。美国EDA企业Synopsys公司向清华大学捐赠20套、总价值500万美元、当时最好的EDA综合工具。那时一位美国大学校长带团到实验室参观时，非常惊讶地发现，清华EDA实验室拥有的设备和软件他们的学校还没有。

该实验室的成立，让EDA工具第一次进入中国集成电路行业的视野，为中国集成电路人打开了一扇面向国际前沿集成电路设计方法学的窗户。政府工业部门相继前来参观，希望清华大学为他们培训研究所和工厂的技术骨干 。此外，中科院、TCL、海尔、华为等高校和企业前来观摩，有些要了实验室的设备清单，有些希望介绍骨干为企业建立IC设计中心。

在周祖成的推动下，除了新思科技，Mentor公司、Cadence公司、SUN公司、IBM、惠普、安捷伦等国际巨头企业先后都与清华大学建立了合作关系，并为实验室捐赠先进技术和设备；这种合作思路也开启了很多企业陆续与清华大学的合作。

这种校企的合作打破壁垒，跨越了校园的围墙，使得在科研工作一线的研究生受益匪浅，研究生通过先进的设备做实实在在的集成电路产品设计，比仅仅听课考个分数印象要深刻得多。同时，也促进了高校与企业的共同发展，形成了良好、开放的产教融合的生态环境。

退休前的20年时间，周祖成相继建立了清华大学“VHSIC实验室”、清华大学“微信与数字通信国家重点实验室CAD中心”、“深圳-清华大学研究院EDA实验室”。这些实验室一方面承担了国家重大专项的科硏课题，另一方面也担付起集成电路高端人才培养的重任。

师生们在实验室日日夜夜的研究，每当工作站屏幕上出现“Successful！”时的共同喜悦是难以言表的。“科研也是教学”周老师如是说，教学相长，在国内仅有的实验室科硏环境中，教师水平得以升华，学生的能力受到锤炼。周祖成强调：“人才还是有高下之别的，就像钢材有优质钢一样。当别人卡我们脖子的时候，我们为什么不可以培养卡他们脖子的人才！事实上从实验室走出的清华人，用他们的中国芯，支撑起了中国集成电路的半壁江山”，这可能是作为清华教师最为欣慰的！”

当前，人工智能技术被业界视为新一轮技术革命的基础。人工智能的发展得益于算力的提高。不能仅仅把人工智能看成是一种算法，把各行各业的需求最后变成一个只要算出来便能解决的问题，那叫机器学习，不是深度学习。“所有新技术的发展，如果不和EDA结合就很难发展。”周祖成指出。

为此，在20年前促成清华-Synopsys高层次设计实验室建设的老伙伴（新思科技Synopsys的Co-CEO陈志宽），2018年来华接受“中国政府友谊奖”之际，周祖成又推动了Synopsys向清华大学（单价7500万美元AI Compiler工具）的捐赠，策划推进于2019年成立了“清华大学·新思科技人工智能联合教学实验室”，以推动EDA工具迈入2.0时代，并将人工智能技术引入EDA。

6、发起两大全国性研究生赛事 将先进电子设计推广到国内

《中国集成电路人才白皮书（2018-2019年）》中指出，至2021年，我国芯片人才的缺口是26万人；在高端人才方面极为缺乏，尤其是领军人才。

当前，满足人才的需求，业界公认的途径是通过产学研的深度融合来进行。而早在周祖成教学期间，就一直在思索如何将清华的 EDA环境分享扩散到国内，让更多的人受益，进而带动国家整个电子设计应用水平的提高。

1995年，在与华为公司副总裁郑宝用的闲谈中，周祖成得知华为有意在清华大学设立奖学金。周祖成从促进高校高层次创新人才培养的角度出发，建议华为支持一个研究生电子设计竞赛。就这样，双方一拍即合，1996年，中国电子学会和清华大学发起“华为杯”中国研究生电子设计大赛（简称“研电赛”）。

图11、1996年首届“华为杯”中国研究生“电子设计（自功化）竞赛”在清华举办！

研电赛由企业命题、企业评审和设奖，还举办专场招聘，设置商业计划书项目评审等。“这种产教融合，不是教育的产业化，而是研究生培养的实践环节，是学校和企业共同承担的。”周祖成说道。“研电赛”弥补了学校培养的人才和企业需要的人才之间的差距，大赛得到诸多企业的关注和支持，比如：华为、华大、格科微、兆易创新、微软和国外三大EDA厂商等。

随着技术热门应用的出现，研电赛上出现诸多无人机、机器人等物联网相关的参赛项目，这些项目引来的关注度大大盖过了背后的核心技术芯片的参赛项目的关注度。为了给芯片项目更好的展示平台，为芯片相关技术的研究生提供成长和历练的空间，2017年76岁的周祖成在清华校友们的呼吁下，推动从研电赛中分离出来一个集成电路的专业赛——全国研究生“创芯”大赛（简称“创芯大赛”）。创芯大赛独立运行，清华校友们纷纷出力——有出钱的、出场地的、出人力的，周祖成为大赛挑选年轻有为的老师们担任各项工作。

同时，周祖成提议创芯大赛促进老师带着学生一起参赛；获奖团队有机会参观业内先进的生产工艺线和业界一流的企业。

第一届创芯大赛获奖团队有幸于2019年1月安排去了硅谷参观，先后参观了Synopsys ,苹果，英特尔、谷歌、斯坦福大学等企业和机构。而实现这次近30人的硅谷行，周祖成找到新思科技、国家外专局来筹集资金；找到旧金山华人协会来帮助安排食、住和行，还联系到硅谷的公司和大学的校友来协助，最终得以顺利地成行。

第三届创芯大赛因中美贸易战，获奖团队去参观了深圳的华为和大疆。

值得一提的是，获一等奖的项目可以免费流片。周祖成促成了中芯国际、华虹、华力等多家芯片制造企业用MPW（工程样片）的方式赞助获奖项目免费流片。同时请“华为”为组织流片的中间商，每年提供20万美元的流片业务赞助。

促成免费流片的背后是周祖成的一片良苦用心。 他说道：“国际集成电路高端杂志ISSC的论文评选的前提就是要流片。而一次流片的成本在几百万元甚至上千万元，一般的老师是无法承受的。免费流片对老师是很大一笔福利，这也是我有生之年的一个目标实现了……

创芯大赛强有力地激发了师生团队参加比赛的积极性，以及对理论转化为实践的热情。

2018年中兴事件爆发，使得全国人民意识到了芯片的重要性。在中国芯急需人才的当下，“研电赛”和“创芯大赛”的重要性更加凸显，教育部对大赛高度重视和支持。

“芯片之争的背后就是人才的竞争，人才之争落脚在教育，尤其是高端人才培养的研究生教育上。” 周祖成提到。

在周祖成的发起推动下，研电赛从1996年一直延续至今，已成为我国研究生赛事中举办时间最久、规模最大、影响力最强的创新实践赛事，达到全国八个分赛区、几千支队伍、上万人参赛的规模。

图示：首届全国研究生创“芯“大赛决赛

创芯大赛独立出来后，从2018年举办第一届，每年定期举办。2020年第三届的创“芯”大赛，线上直播第一天点击率达1300万人次，第二天达到3000万人次，CCTV-1和CCTV-13相继进行了1分多钟的新闻报道。

在人才培养上，两场大赛为我国源源不断地输送出优秀的高科技人才。

“没有制度创新就没有科技创新，必须坚持科技创新和制度创新双轮驱动。要把改革创新作为根本动力，把人才作为第一资源，加快体制机制创新步伐，构建充分体现知识、技术等创新要素价值的收益分配机制，完善科研人员职务发明成果权益分享机制，像改革开放之初激发广大农民的积极性一样激发广大科技人员的积极性，最大限度释放人才创新力和科技生产力。”周祖成指出。

大赛也曾授予周祖成“杰出贡献奖”，感谢他多年来为两个大赛付出心血。奖金他一分钱没要，转给清华电子系用作给经济困难的研究生补助。周祖成说道：“我就是为比赛化缘的，我敲木鱼敲到了那家学生企业的门口了，请支持一下吧！清华校友和企业都还买账。”

图示：在2020年第三创研究生创“芯“大赛上交班给王志功教授

今年国庆期间，中国研究生创新大赛在上海举办，近杖朝之年的他依然前去现场支持。

7、“愿在有生之年 看到我国集成电路从进口转为出口”

“我们是在缝隙里面成长的中国最幸福的一代。《让我们荡起双桨》是我们小时候唱的歌；反右时没反到我们头上，因为那会我们还是高中生；等我们进了大学，‘反右’已经结束。文革时，我们都算不上‘走资派’，还只是‘小爬虫’。文革结束后，已到中年。在某种意义上，我们这一代人是承上启下的。这一代人有一种责任感，这种责任感也使得我们对很多事情很痴迷。”周祖成这样总结自己这代人的时代机遇和责任。

周祖成一直工作到65岁才从学校退休，后来又被返聘3年干到69岁。然而，他仍未停歇。

近两年，随着美国对华为的禁令，作为芯片设计不可或缺的EDA软件的重要性进一步凸显。在2019年，周祖成受倪光南院士之邀，78岁的他历时数月在全国七个地区（武汉、北京、南京、上海、杭州、深圳、西安），对国内正在从业EDA的近300名企业家、专家和学者调研。并在调研基础上，他又亲自撰写了近2万字的EDA调研报告，从发展国产EDA的必要性、EDA产业的特点、国内外现状、调研的汇总与分析、发展建议等多个维度深入展开分析。

今年，在国家要抓“自主可控的国产EDA件”的形势感下，周祖成又牵头组织EDA专栏，邀约业界的专家、高校学者和企业家，在“电子报”上全面系统地介绍国内外EDA的状况和国产EDA的发展，截至于目前已推出50期。

“研究和开发EDA软件绝非一日之功，我们依然需要以极大的定力和饱满的热情，以更为坚定的信念和更加稳健的步伐推进国产EDA软件产业的发展。”周祖成提及。

回顾整个中国半导体产业的发展，周祖成梳理出三个阶段：

第一个阶段是19世纪50-60年代，中国半导体的起步。黄昆、王守武、汤定元、洪朝生、谢希德、高鼎三、林兰英、黄敞为代表的海归半导体先辈们，于1956年集北大、复旦、南大、厦大、东北人民大学（吉大前身）五校联合，在北大物理系开办了我国第一个半导体专业。2年间培养了200多名专业学生，他们日后成为中国半导体事业的第一批骨干力量。期间，我国第一个半导体研究室、半导体器件工厂、半导体研究所和全国半导体测试中心相继建立。在美国推出世界上第一块集成电路的7年后，1965年我国第一块集成电路问世。

“这个阶段，我国半导体是欣欣向荣的状态，与美国的差距甚小。”周祖成指出，“当时，在光刻技术上，在清华做到3微米时，荷兰的光刻机企业ASML还没有成立；那时候在存储技术上，我们跟美国的差距也只有3年。”

上个世纪6-70年代，整个中国半导体产业遭遇十年的停摆，并且失掉了上世纪70～90年代集成电路发展的黄金30年。

第二个阶段是2000年前后，中国半导体产业迎来新一波发展浪潮。“文革以后我们培养的77-87届这些年轻人，在国外学习和工作基本上10年左右，有了经验后回来创业。像陈大同、赵立新、尹志尧等等都是这个时期回国创业的。”周祖成指出，“芯片设计的重要性，直到‘18号文’发布（2000年6月发布的《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》）才得以明确，芯片设计、制造、封装测试真正开始全国、协同发展。”

据资料显示，2000-2005年，中国的8英寸、12英寸晶圆厂（芯片制造厂）投资额超过140亿美元，设计公司数量从不足100家突破到500多家。

“这个时期中国半导体产业快速发展不可忽视的一个因素是，清华大学毕业的上海经信委主任江上舟对产业的支持。他推进了上海张江的发展，包括展讯、中芯国际、中微、格科微等一批企业的落地。”周祖成语重心长的说道，“发展中国半导体产业，单靠我们这些知识分子的热情是不行的，也必须靠国家既有担当、又懂产业和又具有产业敏锐度的干部，大家齐心协力方可。”

周祖成在2019年受倪光南院士诉托，在对全国七省市EDA行业现状及国内EDA公司的调硏报告中指出：“目前开始重视专业人才培养，在示范性微电子学院和集成电路一级学科的基础上开设‘EDA专业’，培养开发EDA较件工具和使用EDA工具做集成电路设计的人才，改变仅仅在清华、复旦少数几所高校中有EDA专业的局面。”

通过参与和见证集成电路产业的发展，周祖成认为：“过去40年集成电路的进展，前30年是一种技术使然，每进一步是技术层面的一种实现工艺尺寸的缩小，都促成了集成电路性能的提升和单个封装内集成度的翻番。但工艺尺寸到180nm以后，后10年每一步都是科学上的重大发明。技术背后的道理就是科学。科学是解决认识自然规律，探索未知的问题。规律的应用就是技术，它是征服自然解决怎么办的问题。”

从0.35um（1987年）到7nm（2019年）更多在半导体学科的科学上的突破，促成光刻工艺的进展的使然。他认为：“从0.18um（1999年）到2000年IBM发表了铜制程与Low-K材料，促成了0.13微米新技术。”

2004年，林本坚与ASML联合开发廉价、稳定的DUV浸润式光刻技术，将解析能力推进至32nm。继而2012年，协同先进封装CoWoS技术稳定地缩短制造周期和提升良率。2015年，胡正明提出FinFET的新型器件，将解析能力推进至16nm。2017年，台积电开始使用EUV光刻，进行7nm制程开发。2020年，2nm工艺改用全新的多桥通道场效电晶体(MBCFET)架构，台积电2nm工艺取得重大突破，研发进度超前，业界看好其2023年下半年风险试产良率就可以达到90%。以及同期3D的chiplit的进展，和SIP的推动，在维持摩尔的推论上还在继续！

对此，周祖成提出思考：“从产业的角度看，维持摩尔定律就那么值得吗？从移动产品、可穿戴产品以及低功耗和高可靠前提下的低时延的特殊需求，需要维持工艺特征尺寸的继续缩小，但大多数信息产品已经够用了，尤其是云端化之后。”

当前所处的第三个阶段，周祖成指出： “国外和国内都处在科学和技术的高度融合阶段，面临的卡脖子问题是科学的发现。比如，半导体产业当下开始探讨材料问题，材料是物理科学层面的问题。美国卡中国脖子卡什么？实际上卡的是科学创新。在科学技术融合的阶段，最核心的是科学家、高端人才。现在我们动不动提出‘大国工匠’，实际上全世界所有的制造业最优秀的人才几乎都在中国；当下我们更需要科学家，需要尊重知识、尊重人才和尊重人才的劳动——知识产权。”

此外，在中国芯做强做大的路上，常常提到”弯道超车”。周祖成认为：“弯道超车并不可取。开车每到弯道处，路边都会有提示牌‘前方弯道，小心减速’。如果在山路上，’弯道超车’还会翻到沟里去。另外，即使在平路，‘弯道超车’就不怕交警罚款扣分？”

对于产业追赶的迫切，周祖成也进行打气。他打了一个比方：“国外集成电路产业如同一个老人，中国集成电路产业是一个小伙子，大家都朝一个方向走。到后面，老人会越走越慢，小伙子越走越快，差距就会越来越小。实事求是承认有差距不丢人，我们要有信心，坚定走下去，总有一天会超过去！”

对于中国芯的未来，周祖成充满期许又不乏幽默地说道：“明年我就是80后了，10年以后就是90后，再10年后就是00后。对我们这一代人来讲，唯一的希望就是能够在有生之年看到我国的集成电路由进口转为出口。到那时，我们集成电路在出口上就变成一个逆行者！”（校对/范蓉）