中學生也能玩轉(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引來一陣掌聲。他來自北京市第一〇一中學，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)可查正式學員1163名、流片學員90名。
據(jù)中國科學院計算機研究所博士、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”計劃是高標準、低門檻的教學方案，覆蓋從中學到研究生的知識。不限學校、年級、專業(yè)、基礎，只要學生對處理器芯片設計感興趣，都能免費報名參加，并資助完成學習計劃的在校生免費流片。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”的組成包括教學方案、技術(shù)支撐、組織運營、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)學生對于軟硬協(xié)同方面的能力，還會培養(yǎng)學生處理器芯片前后端全鏈條能力。
面向不同學段的學生群體的培養(yǎng)計劃還有“東山計劃”。
山東大學智能創(chuàng)新研究院/軟件學院教授、博士生導師戴鴻君介紹了即將推出的“東山RISC-V人才培養(yǎng)計劃”。目標到2030年以前，計劃讓超過1萬名中學生、本科生和研究生使用RISC-V相關(guān)資源，并實現(xiàn)10萬次基于RISC-V開源項目的代碼提交，讓學生親身體驗RISC-V的開源生態(tài)。
戴鴻君強調(diào)，“東山計劃”面向不同學段的學生群體。對于初中生，主要以培養(yǎng)興趣為主。針對高中生，山東大學已與山大附中探討啟動“芯苗計劃”，并與“一生一芯”項目進行對接。準大一新生將獲得相關(guān)材料，大一新生將完成基于“東山派”的實驗作業(yè)。大二學生將深入學習組成原理和操作系統(tǒng)實驗課程。從大三開始，學生可以參加各類比賽。研究生則有機會參與更深入的研究和實習。這是一個完全面向教學和學生的培養(yǎng)計劃。
接下來，高校教授們談到RISC-V應用于實際教育課程中的經(jīng)歷和心得。
上海科技大學信息學院副教授劉思廷將RISC-V應用于其所教授的計算機體系結(jié)構(gòu)和AI芯片設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，嚴重限制了學生對體系結(jié)構(gòu)知識的實際掌握，因為學生無法親手設計這些處理器的內(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，通過實踐深化學生對計算機工作原理、存儲系統(tǒng)以及優(yōu)化手段的理解。
目前，上海科技大學的集成電路課程大綱完整覆蓋了從底層器件到電路設計、芯片制造流程，直至完整的系統(tǒng)設計，其中包括體系結(jié)構(gòu)、EDA、FPGA系統(tǒng)設計等多個方面。
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)。”北京大學軟件與微電子學院教授林金龍表示。目前他已經(jīng)設置了面向研究生的RISC-V課程，其核心目標是“用好處理器”。
林金龍強調(diào)，為了克服這一挑戰(zhàn)，需要加強RISC-V在嵌入式設備開發(fā)、開發(fā)者社區(qū)建設以及高等教育課程中的融入。他介紹了北大開設的“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，還設置了針對RV32和RV64兩種RISC-V架構(gòu)的教學模塊。
林金龍預告了即將在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的教學行列中來，共同促進這一新興技術(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)字邏輯設計的前沿教學。上海交通大學集成電路學院副教授孫亞男介紹，上海交大構(gòu)建了理論教學、開源平臺和產(chǎn)業(yè)案例三位一體的教學框架，貫穿RISC-V SoC芯片全鏈路教學。
孫亞男還強調(diào)了校企共建平臺在人才培養(yǎng)中的重要作用。在學院領導支持下，自2016年開始策劃，于2017年正式設立校企共建課程。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)的快速擴展，市場對具有RISC-V架構(gòu)和DFT技能的復合型人才需求激增。然而，目前學術(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實戰(zhàn)訓練。西安交通大學微電子學院梁峰教授指出，這種脫節(jié)導致高校畢業(yè)生難以迅速適應企業(yè)實際工作環(huán)境中的DFT工具鏈和流程要求。
為了應對這一挑戰(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設計實踐和真實案例教學，如來自芯來科技和平頭哥的合作項目，幫助學生掌握從概念到實現(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。
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實驗室、科技館等形式讓學生體驗前沿科技的魅力；為高校提供教材、課程和實驗裝備，幫助學生深入理解并掌握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，促進學生的實際動手能力和創(chuàng)新能力的發(fā)展。
賽昉科技銷售總監(jiān)范健提到了幾個實踐案例，如與無錫某中學合作開展的RISC-V+AI課程項目，學生們利用傳感器采集數(shù)據(jù)并通過AI應用實現(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基礎軟件研究、中間件/應用軟件適配、嵌入式系統(tǒng)應用開發(fā)，并將研究成果應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/軟件專業(yè)和電子信息類等專業(yè)。
芯原股份軟件總監(jiān)林時放詳細介紹了公司在RISC-V軟件平臺開發(fā)上的最新進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)，強調(diào)了其在AI應用、圖像處理等領域的強大功能。此外，為了克服硬件資源限制，芯原還開發(fā)了一個名為VSDP的虛擬機軟件開發(fā)平臺，可以直接在PC上運行，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，既考驗了參賽者的創(chuàng)新能力，也展示了RISC-V在實際產(chǎn)品中的廣泛應用。
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)設計指導等環(huán)節(jié)，共建聯(lián)合實驗室、創(chuàng)新中心或者產(chǎn)業(yè)研究院。最終目標是??打造一個能持續(xù)支撐我國RISC-V發(fā)展的強大人才“蓄水池”??。
