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“回望50年:龙芯物理设计者讲述中国芯片的辉煌与曲折”

发布日期:2021-06-01 19:42:01 浏览:

在龙芯的办公楼里,熟悉的面孔和陌生的面孔经常擦身而过,有朝气蓬勃的年轻才俊,有睿智稳重的中年骨干。 但是,有像常青藤盟一样平凡的身体,像一级石阶,又像经过岁月洗礼的美丽的玉,不由得让人产生了尊敬的想法。 她是我们龙芯中科的研究员黄令仪老师。

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黄老师生于1936年,在抗日战争中长大,与新中国一起成长,按照毛主席和周总理迅速发展我国科学事业的指示,抱着科技兴国的理想,于1958年从华中理工大学(今华中理工大学)毕业后,进入清华大学半导体专业。 1960年回到学校,在母校创办了半导体专业和实验室。 1962年加入中科院计算所。 埋头于科学研究,在随后的半个多世纪里,从二极管、晶体管、大规模集成电路,到中国自主开发设计的第一枚cpu芯片。 黄先生见证和参与了中国微电子领域从无到有的飞速发展历史。 2002年,66岁的黄令仪老师首次见到胡伟武老师。 的共同理想促使黄老师加入龙芯,转眼又到了15年,从1b、1c到3a、3b,再到gs464e,龙芯的所有芯片上都汇聚了黄老师辛勤的汗水。 用黄老师自己的话说,人生取决于思考,生于忧患,死于安乐。 命运取决于选择,会加分,会屈服于诱惑。 一生取决于内心,大爱常乐,小我常乐。 一世三番五次,风雨无阻,雷声隆隆。

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即使现在,上了年纪的黄老师仍然精神饱满地站在研究开发的第一线。 在屏幕前拖动鼠标看着版面。 即使这么辛苦,也曾为自己私人物品吗? 对祖国的忠诚和对事业的热爱支撑着她瘦弱的身体不断前进。 黄老师就像常春藤联盟一样,为了伙伴们连接被阻断的群山。 就像一级石阶一样,抬着后来者一步一步往上爬。 再像一面美丽的玉,用自己的光照亮前进的方向。 两鬓白了无怨无悔,路途艰难无畏,用一颗满腔热血赤子之心,铸造了中国芯!

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以下《回首50年》是黄先生2008年写的自传,人生的天地之间,白驹过隙,转眼年事已高,黄先生即将迎来八十寿辰之际,老人青山永在,绿水长流,农业不息,熠熠生辉。

  

黄令仪

岁月如流水,自1958年大学毕业以来,半个世纪过去了,往事历历在目,仿佛就发生在昨天,一幕又一幕… …

  

1956年,毛主席、周总理为迅速发展我国的科学事业,采取了四项紧急措施。 其一是加速半导体学科的迅速发展,清华当年创办半导体专业,1957年

李志坚教授在前苏联学习回国,指导研究室,1958年前苏联专家来到清华讲课。 母校华中理工大学(今华中理工大学)派我去清华进修,因主攻半导体器件,与微电子学结下了终身的缘分。

我和清华第一个半导体专业的同学一起上课和学习。 所有课程的间隙都在第一个实验室参加科学研究。 我被分配到晶体管组进行合金p-n结的研究,并自制了晶体管参数测试仪。 这个理论和实践高度结合的效果非常好,李教授刚讲了带论、p-n结,我们很快就可以在科学研究中看到它,并且测量它。 这是一个充满活力的集体,学习、科研都很紧张,但大家都很开心,很融洽。 它培养了我们勤奋的钻研精神和我们的团队精神。

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1960年返校,设立半导体专业,教授半导体器件和材料课,带领比我年轻的教职工和学生们,顺利地成立了实验室。 什么都是自己做,开发了半导体二极管。 当时,得到了心中备受尊敬的科学院长、着名诗人、作家郭沫若的视察和鼓励,大家都非常兴奋。 但是,三年的困难时期到了! 粮食紧张,国家制定了调整方针,学校对刚上马的专家们也进行了调整,半导体下马。 1962年10月,被分配到中科院计算所二室101组(固体电路组),按应届毕业生分类工作。 进入实验室后,在四面的墙壁空空上,只看到了一个穿着白大褂蹲在电炉旁的年轻人。 炉子上有一个玻璃烧杯,里面有几个指甲盖大小的紫色硅片。 他说:“这是做二极管的。 我心里想,像! 后来得知,本集团由1959年刚回国的青年科学家黄敖研究员指导,在北大上半导体器件课,1952年从美国哈佛大学毕业后从事晶体管创业,应是晶体管创始人之一。 1958年在美国电化学和半导体会议上发表了外延模型,预言可以改善晶体管的特征。 当时集团正在研究厚膜电阻解码器二极管矩阵(混合IC )和外延技术,这在国内处于领先地位,与世界同步。 我马上被分配到负责平面二极管的开发,接着负责外延高功率开关晶体管的开发。 一切都很吸引人,开始埋头苦干。 1963年9月,我们组被命名为11室(集成电路研究室)。

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1965年8月,我们参加了在一个院子里举行的大会。 党委书记兼副院长张劲夫在台上走来走去,兴奋地挥着双手说。 “我抬头把任务交给你们。 请好好做。 会议上宣布,也被称为计算机2部,156,专门用于微型计算机的开发。 我们在台下,也是热血沸腾! 知道自己参加的工作对国家来说是紧急的,是时代赋予的使命,心里高兴,紧张! 随后,很快科大、清华派出了10名毕业生,干部和设备也齐全。 特别是东北光机所在3天内派遣了一个房间。 我被任命负责开发外延中功率开关的晶体管。 这个任务难度很大,初期做的p-n结总是低压破坏,也不能饱和压降。 于是,所有小组都换了三班。 所有人都马上被叫来,正副组长每12小时轮换一次,总是一天工作1314小时。 黄敖先生也亲自指导,教导我们不要拘泥于几个,而要考虑各种参数的全面合作。 我们又重新设计了布局… … 那个时候,整个团体团结得像一个身体,全员尽责,指着哪里,打哪里,真是热情燃烧的一天! 社团教室的领导也抓得非常紧。

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科研处长马庆魁总是站在实验室外面等芯片,副主任何绍宗晚上给我送了面条、面包和Hellip & Hellip; 情景很感人。 赵松岩主任眺望南楼,感慨地说:“灯火辉煌156。” 我记得我们房间里有个叫韩景春的同志,负责胶囊化。 没有资料和经验,不不断探索就无法前进。 尝试他用什么化学药品时,没有高级设备,只用舌头尝,觉得奇怪时,去水龙头马上用水冲洗。 在这样的条件下,他强行封印了开发的零件! 1976年,他得了重病,生命垂危。 我去看他的时候,他已经神志不清了,但毛主席还活着,他不断地告诉我他在深圳上面空走。 请听我说。 我的眼泪洒满了脸颊。 当时就是这样一个群体,为了国家的需要,无私地奉献着自己的青春乃至生命! 没有职务,没有荣誉,没有光环,没有奖金,却默默地工作了一辈子。 他们什么也不求,只求祖国富强。

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虽然不知道度过了多少个不眠之夜,但是中功率管终于质量和数量都达到了,帮助兄弟集团制作了诱导二极管。 微机整体的研究开发也非常快,1966年8月开发成功,东方红也唱歌! 2007年的一天,我在一楼大厅里逐一仔细看了历史长廊上的画卷。 照片突然出现在我面前,吓了我一跳。 这就是156组件计算机! 没见过啊! 这就是我们用青春和热血灌溉的156! 这是在广阔的夜晚空中追逐星星空而寻找的156! 突然情绪高涨。 旁边的评论是,156组零部件(集成电路)计算机是我国1966年8月开发的第一台自制空间计算机,1966年国庆节,向国家报喜,受到周总理的表彰。 这个时候,我热泪盈眶。

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由于1969年12月、156年搬迁到大陆,1970年计算建成了集成电路研究室。 1971年1月1日,我被派去计算,11室(集成电路研究室)由沈世刚和我负责,1973年7月开始开发013大型通用计算机,由我国计算技术创始人之一王正负责。 他亲切地对我说。 “013机器的喉咙是半导体导通存储器,由你的房间负责开发。 面对更年轻的队伍,我的心兴奋得有点害怕,但幸运的是156精神依然在我们的血液中流淌。 虽然海外封锁激烈,不容易找到资料,但我们经过顽强的努力,做了一些探索,终于完成了任务,开发成功的存储器性能稳定。 013架飞机于1976年通过鉴定,进入录取,获得1978年全国科学大会重大成果奖,1977年将电路预研组转入我室。 其组长是着名电路设计专家沈亚城同志,任命吴数康研究员为室主任。 他是1953年回国的专家,156点,13室主任,专门研究集成电路计算机。 1979年·1983年晋升为计算副所长。 任命沈世刚、我、沈亚城、许新武为副主任。 沈世刚协助吴何康总结,我负责集成电路、器件和技术、芯片的开发,沈亚城负责巨型机用的电路设计,许新武负责行政兼改造约1500m2芯片的开发净化小楼。 室已初具规模,1977年12月,所承担大型机757次任务,王正仍为负责人。 他说:“一定要给11室一个项目。 为此,我们分析了当时各种电路的特点。 虽然ecl快,但是功耗太大,cmos集成度高,功耗小,但是latch-up效果没有得到彻底的处理,所以成品率低,只剩下i2l电路。 其规模大,功耗小,速度太低。 我们从器件原理、工艺原理的分解出发,发明了p+-n的1983年11月,757万台以上的机器通过了国家级鉴定,获得了国家科学进步一等奖。 我们以集成电路和技术p+-n-p+型高速i2l新格局项目获得1980年院科技成果二等奖,沈亚城负责的电路预研集团高速低功耗ecl电路系统项目也获得1980年院科技成果二等奖。

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1983年6月,所内将11室命名为大规模集成电路室。 当时已有6个集团,约780人,且已成功入住改造,位于南楼和北楼之中的芯片开发净化小楼,欲甩手大干。 当时在北师大有个浅结离子注入项目,我们参加了研究多晶硅掺杂发射极晶体管和全离子注入晶体管,取得了很大的进展。 准备提供更高速的电路。 这个项目之后,获得了北京市科技成果二等奖。 但是,1984年底,科技处的周洁问我:“要不要计算研究大规模集成电路? 吓了我一跳! 现在就明确地回答:计算如果不进行芯片的研究,今后做计算机设计的人只知道使用芯片,什么都不知道。 怎样才能设计出电脑呢? 但是,不久,领导正式叫了我们,所里经费紧张,无法出钱支持大规模集成电路的研究… … 我知道他的意思,走出北楼的入口,不由得哭了。 我们呕心沥血创立十几年的研究室就这样结束了吗? 今后设计电脑的人真的只能看到黑匣子,里面什么都不擅长吗? 计算今后真的会走向无核的未来吗? 在万般无奈之下,我把最后一位同事安排到工作岗位后,毅然向微电子中心报告。 那个时候是1986年末。 1987年3月6日,计算正式取消了大规模集成电路研究室,结束了难忘的历史。

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微电子中心成立于1986年底,又是第一个研究所,由半导体所、部分计算集成电路的人和109家工厂三部分组成。 有一天,科技部的人通知我在电子公司开项目研究会。 主持人问我:“你是哪个单位的? 老实说,他说:“你的科学院有别的经费,没必要在这里砍。 我很失望哦。” 之后,找到他的上司说。 “不需要经费。 只有一个项目,到时按时付款,怎么样? 大致上他被我的精神感动了,不仅给了项目,还给了三万元的经费。 从那以后,我和合作者陈晓东参加了cad的研究,这个时候我已经50岁了。 读门阵列的记述语言,读天书,咬一句,咬一口,下定决心。 从零开始,安于寂寞,乐于清贫,从此埋头认识规律,风华正茂变得更像以前了。 30年啊30年,手舞足蹈地笑着分手了。

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幸运的是,正好与日本人合资的制造商正在生产洗衣机。 他们想登门求教,协助开发控制洗衣机的芯片。 日本人什么都会给我,但是只给我洗衣机的芯片设计。 只卖芯片很少见。 我勇敢地接受了这个任务,开始全身心地用cad的方法设计这个芯片,日夜处理难题,有时晚上跳铁门墙回家,终于研发成功了。 单位生产所已经计划年产几十万张。 但是,日本人降价到4元,如果生产就要吃亏。 我感到悲哀的是,我们工作的价值是强迫别人降价吗?

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一天,院秘书长侯自强和院基金会主席徐正春见面,徐对我说。 夏培肃研究员(后升院士) )申请了时间差研究课题的项目。 提交给香港某企业生产一年都没做到。 现在会计期限快到了。 能在三个月内处理吗? 因为这个芯片的物理设计是我们做的,所以两个回复都答应了,只提了一个条件,为两个人在港口的生活费提供了5000元港币。 双方立即成交,办理完签证手续,在离开北京前不久拿到了正式合同。 其中之一是,3个月没有给小费的情况下,退还5000元的生活费。 天啊! 就算卖了也找不到这5000元啊! 只能大胆地铺好背水的阵势,向前冲! 到了香港,想一天两天分摊使用,别人上班,我们上班别人下班,我们还在上班。 总算在最后一天拿到了合格的筹码,幸免于难!

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1989年,我被派往美国的一家企业进行合作。 但是,怎么也没想到会迎来人生最大的刺激。 11月在加利福尼亚州拉斯维加斯有国际芯片展览会,在那里参观了一个星期。 千万个展位几乎都在跑,但是没有找到我国的展位。

看到好不容易在人群中拿起长城企业塑料袋的几个国民,我马上去迎接,亲切地说:“你们是来参展的吗? 不,来参观的心突然动摇了,没有希望了。 只有我最清楚的是,1963年我国集成电路的研究水平与国外同步啊。 为什么现在会有差距呢? 的痛苦落在我身上,各种各样的非国货流泪。 我一定要设计高水平的芯片参展,暗自下定决心要丢丑。

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1990年回国后,研究了各种集成电路的设计方法。 从构建版图库、时序库开始,研究了寄生参数对性能的影响、时钟树的生成、全局规划、时序驱动布线等全定制、标准单元、宏单元的设计方法。 客户包括华为的程序控制芯片、计算出的模糊控制芯片等。 批准了两项发明专利,相关机构推荐参加2000年在德国纽伦堡举行的国际发明专利博览会。 该会创立于1949年,首次邀请我国。 我去了全国32人左右。 别人的摊位是企业,我们是国家,摊位小而拥挤,但最终突破了零。 回国的公交车走了大约一半的路,被告知我发的专利被选为银奖,我很高兴地写了几句歪词。

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神州尊重泰山,赤子轻辱鸿毛。

灵棚数不胜数,不知不觉间青丝都下雪了。

纽伦堡夜星闪耀,启明银行位于中华。

十年之耻今宵去,芳草迷倒天涯人还钱。

但是,兴奋之余,请下定决心,好好想想。 真的使用的芯片在哪里? 设计时,就像老年人一样,战战兢兢地爬上了一座山,但仰头一看,又有一座高峰挡住了去路。 然后,咬紧牙关,又顽强地一步一步爬上了那座高峰。 但是,很遗憾,有了芯片,没用。 被关在抽屉里,得个奖怎么样? 那只是张纸。 为此,江绵恒副院长视察微电子所时,召开了座谈会,会上我说。 “科技人员最大的痛苦就是用他心血灌注的宝贵芯片做的,没用! 好心人对我说。 “你只有工作,不能说话。 但是,这是我肺腑的话。

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2001年12月左右,夏培肃院士博士生林琦给我打电话:他找李国杰所长和我,请我帮忙设计计算的cpu的物理设计。 当时我有事没去,第二天他带着我去找唐志敏老师。 在坐在一间大会议室的年轻人中,唐介绍了情况,请他们参观他们开发成功的用fpga烧制的cpu芯片,并提出了要求。 我说让我考虑三天。 会议结束后,韩承德老师问:“你有多少经费? 回答说全室200万,但是要培养100万研究生,最多只能做100万人的cpu。 我激动不已,软件费、切片费、人工费、返工费。 这笔经费相差一位数呢。 因此,我不敢接,害怕半途而废,做不到。 但是,在我的内心深处,有着深深的感情,曾经很辛苦,想为计算的计算机出力,但是环境迫使我离开。

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现在… …

到了2002年1月21日,我敲唐志敏老师办公室的门,开口说:“我要和你们做cpu的物理设计。

他说:“热烈欢迎! 于是,1月22日,我在微电子研究所的实验室里表示,“新项目还在申请中。 我打算抽出这个时间参加计算,参加cpu的物理设计。 谁想去? 杨旭、陈守顺、蒋见花、左红军马上做出了回应。 23日一大早,我们5人进入龙芯实验室,开始乘坐机器熟悉环境。 我第一次见到了胡伟武老师。 他说:“我想让全体中国人设计cpu! 我内心动摇了,深深地感动了! 为中国人民服务是一生的追求! 心灵相通,我们共同的理想一下子融为一体了。 我们之间开始了长达6年多的真诚合作。 系统设计和物理设计无缝结合。 真正的心思无处不在,力量无处不在。

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对于没有做过0.18&mu的技术规范的人来说,设计时间这么短,要看的资料这么多,信号的完备性又是一个全新的概念,真的不宽裕,力量不足。 那个时候,每周我都会开会,向所有的身体报告自己做的工作,请胡老师来指导。 )约23月,胡老师又派出范宝峡、钟石强参加,之后赵继业、李文等也在。 用cadence信号完整性的仿真软件模拟后指出,几乎一半以上的线网存在问题。 因为担心会影响自信,所以不能告诉大家。 不得已,cadence咨询了负责亚洲地区的外国专家,cadence工具对信号完整性的分解感到悲观,无法使用,使用celtic。 天啊! 为什么不早说? 让我们很痛苦。 通过这个关口后,不仅掌握了方法,还独立发现了质量好、费时又具修复信号完整性的方法,获得了批准的发明专利。 在这段合作的时间里,龙芯课题组的所有年轻人,特别是胡老师对崇高理想的执着深深感染了我,觉得这里没有无聊的争斗,而是一颗热腾腾的心,为了做龙芯,热情燃烧的156个时期又到来了。 因为我决心必须成功地进行cpu的物理设计。 正好那个时候,胡老师做了果断的布置,要我前面架桥铺路,大家都紧紧跟着,然后决定我们自己设计的物理设计,然后切片。 后端的所有设计者都很快紧张了起来。 想起制造757,000,000次计算机时,所有部件都有备份,以防万一。 于是和胡老师商量,做两个芯片。 1b为了确保,以清除所有工艺为目标,时机和面积不太严格; 另一个1c是目标,时机必须严格,面积必须小。 1b由我拿,1c由胡老师拿,计划先加工1c,然后加工1b,但接近幻灯片时,一天会产生一次冲击波,如果有心脏病者,一定要趴下。 特别是1c在tapeout前一天,测试同志发现,扫描链没出来,胡老师迅速决定:。 两人一组,用一个身体操作,检查一个身体旁边有没有错误,调整为先冲1b,再冲1c。 然后,胡老师庄严凝重地说:“这是一个历史时刻… … 之后,在场的人一个个都累得脸色苍白,只有眼睛在流血,嘴唇还有点红的情况下,精神饱满地战斗了起来,所以我的心里很快就有了悲壮感。 不是没有硝烟的战场吗? 这和当时156战的情景多么相似啊! 在我沉思的时候,左红军慌慌张张地找我。 黄老师,1b上一个sram的电源地也没有连接。 胡老师马上下了命令。 “请马上解决。 这里由我来管理。 我试着跑了一下,情况是事实,大量的布线占据了sram的电源接地线上。 我该怎么办? 突然,我尽量把屏幕放大,布线中露出缝隙,可以容纳局部的via孔通过,一些补充了电源,1b顺利移交了。

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经过千难万险的修改,1c终于在第二天凌晨3点左右完成了设计。 在胡老师的房间里,我说:“这样,已经尽力了! 但是,现在我们错过了tsmc最后提交的tapeout的时间。 怎样才能赢得1c和1b的同时加工? 突然,我想我在tsmc上冲过两个芯片。 都是通过上海赖作琪联系的。 要不要再向他求助? 胡老师马上拍照,要我坐7点的飞机飞往上海。 9点在大雨中发现了赖先生。 他被我们的精神所感动,努力努力,从电话里听到了对方的声音。 我们这里翻了马。

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无望了,通过读赖作琪先生的文件又发现了1c的错误。 如果pllcutcell缺少一个金属棒,会引起esd问题。 在通知所改正错误的时候,突然又传来了振奋人心的消息。 一位客人因时间问题未能完成设计,空出现了mpw的位置,1c进入生产线

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在那之后的日子里,我和胡老师一样,做着噩梦。 这有错误。 那个没有错。 醒来用机器查一下就没错了。 我吃惊地生活着。 两个芯片都被加工了。 我无数次感到心情沉重。 如果不行的话,是10万美元吧。 怎么在计算中说明? 之后,脖子不动了。 医生说,以后不要用电脑,躺在床上整整一个多月了。 1c回来的时候,不敢去看,胡老师只打了一个电话就给家里打了电话:“成功了! 我突然生气,不知道为什么,脖子也不痛了,我完全沉浸在幸福中,很快1b也成功了。

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2003年3月,微电子所与计算正式签约后,由微电子所负责龙芯宏单元库的全定制模块设计,我邀请了一些研究生开始设计3w6r寄存器堆。 但是,无情的SARS来了,大家的热情依然高涨,认真学习,努力工作,每天晚上10点,我离开实验室,居然有两个个体,杨献纳和陈在通宵工作,在这样的非常时刻,我们

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2004年9月,在圆满完成龙芯2c使用的2个寄存器、i/o pad种类、电源地pad14种后,我向微电子所的领导说明了所有的工作和文件总结后,要求辞职。 身心过度疲劳,67岁了。 回桂林老家了。 胡老师听了之后,给我写了一封非常感动的信,要求我继续为龙芯的理想而奋斗。 然后派他的爱人晋红、龙芯骨干杨旭、钟石强到桂林找了我。 现在,我没有理由拒绝,和他们回去计算,多次以2d、2e、2f、2f2完成了我承担的工作。

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156参与龙芯的工作,是我一生中最紧张、最艰苦的工作,但也是最舒服、最幸福的工作。 那是因为像这样。 同样充满热情,同样有时代使命感,同样努力,同样为国家所需要,同样进展迅速。 对此,除了精神因素外,一个非常重要的原因是两者的组织结构合理、科学。 系统设计与物理设计无缝结合,没有一个领导者,统一指挥,双重皮。 这是不可逾越的客观规律,就像在社会主义中进行商品经济一样。 此外,还让人联想到,如果计算在1986年彻底解散大规模集成电路机房,不留几个物种,龙芯15年后如果不这么辛苦从零开始做物理设计,可能进展得更快。 伟大的毛主席在陕甘宁边区经济极端困难的时候,没有压缩部队,而是向南泥湾派遣部队,自救生产,极大地推进了革命进程。

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我人生中直接的导师和合作者中,最佩服的是胡老师。 他不仅有热爱祖国、献身民族复兴的灵魂,而且是能够将其理念感染和传播给他的领导人的团队,是有学识、有胆量、有魄力、理想的人。 他压力和挑战太多了,有时也会流泪。 有一次,我觉得他受不了,但第二天看到他依然乐观开朗的指挥,过关了。 是的,为了崇高的理想,甚至不惜生命危险的身体的情况下,只能珍惜和帮助他。 我也羡慕龙芯队的年轻人。 就业后,会有这样好的项目,发挥自己的才能。 例如张福新,在产业化最严峻的日子里,面临着危机。 为了让龙芯真的可以使用,提高了血道。 高翔,张戈,年轻,已经演了栋梁。

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赵继业、杨旭、范宝峡、钟石强对物理设计做出了巨大贡献等。

在这个优秀的团队里,人才成长很快,在我们这一代人之中做梦呢。 我们的童年是在抗日战争敌机的扫射中度过的,所以我曾目睹过躲过防空洞,炸毁了敌机在洞口吸烟的两名无辜同胞。 国破山河破碎的痛苦、四处逃窜的恐惧,深深地刻在了我们幼小的心灵上。 我们的少年时代,在新中国欣欣向荣的景象中,沐浴在温暖的阳光中成长。 中学毕业后,因为家里穷,不能去学校,所以想了各种各样的方法,落在了空的后面。 在无望之际,我拜访了梁汇全书记,他亲切地对我说:“国家百废待兴,急需建设人才,你应该继续学习。” 之后,他不仅被派去家里说服母亲,还在居委会提出了免除学费和补助金的说明。 我得到这个说明的时候,眼泪汪汪的。 因为,我心中最大的愿望就是为了祖国的强大而努力。 今天,龙芯的理想是提高中国的国力,加强新闻安全,努力让成千上万的人使用龙芯。 愿你用生命的残辉与龙芯人一起,共同奋斗!

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南楼,北楼现在是什么?

只是灵魂不变。

问问你有多少爱情吧?

好像正好长江向东流。

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