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第二篇 芯芯之火 從清華大學點燃

2.1.1教育工作者的“執念”

1958年，周祖成考入清華大學。“自強不息，厚德載物”的校訓促使他凡事力爭上游。那時，清華大學的學制6年，除了大一課程的成績有一個4分之外（滿分5分），此后的功課，周祖成全部是5分。他畢業設計時完成了國內首個晶體管高速計數器的研制，該成果還參加了1965年的高教展覽。

在畢業時，周祖成一心想著“到祖國最需要的地方”，申請到酒泉衛星基地工作，而系里的副系主任陸老師推薦他留校。從此，他的一生開始與清華大學的講臺、實驗室、學生結緣。

清華大學是全國各地狀元云集的學校，周祖成老師思索著“作為清華大學的一名老師，應該傳承些什么？”在教學中，他不斷體會到：“教學也是科研，清華（大學）是研究型的大學，老師不能單純地講幾門課，一定是以科研為主。

1970年文革期間，清華大學無線電系搬到四川綿陽。為了將此前荒廢的時間補回來，周祖成老師一心撲在業務上。他在負責雷達終端組的科研工作的同時，還給工農兵大學生開了《數字電路與邏輯設計》課程。1974年，周祖成老師參與國家防空自動化工程的恢復工作，負責雷達頭信號檢測與數據處理的項目。1975年，他利用130計算機的中小規模集成電路和磁芯存儲器，設計出雷達頭的信號檢測和數據處理設備……

在綿陽一呆就是8年。1979年周祖成老師回京。他談及，返回校本部后面臨的是和外部世界近十載的差距，除了極少數室教師去國外見過世面，系里90%以上的教師仍然在延續著”國內領先”的故事，一直到上世紀八十年代中期。

38歲的周祖成老師意識到自己“人到中年、承上啟下”，更要加倍努力將工作做好。回來的第二年，他帶領項目組完成的“513雷達加裝CCD-MTI”項目，成為清華大學無線電系返京后的最早鑒定的科硏項目，并獲當年國防部科技進步二等獎。返京第三年，他們的“雷達自動檢測設備”項目獲得電子工業部（工信部前身）科技進步二等獎。1985年，周祖成老師帶學生去南海島嶼，實現南海地區雷達情報的數字化聯網。繼而與其他師生團隊在成都雙流機場，完成民用航空管制雷達797加裝雷達自動處理設備的聯試，該項目獲得電子工業部科技進步一等獎。

上個世紀80年代，此時的中國正在進行一次科教興國的重大戰略部署。1980年召開了“全國科學技術大會”，1986年3月3日，王大珩、王淦昌、楊嘉墀、陳芳允四位科學家向國家提出要跟進世界先進水平，發展中國高技術的建議。后來，國務院批準了《高技術研究發展計劃（“863”計劃）綱要》。

“科學的春天”召喚一批人走向國家“863”高技術計劃。由于在計算機、英語等方面有一定的基礎，系里推薦周祖成老師參與國家863計劃。當時，45歲的周老師跨界進入一個全新的領域——集成電路設計的電子設計自動化（EDA）。

上個世紀80年代，傳統的電子設計方法面臨著嚴峻的挑戰，興起的電子設計自動化EDA為迎接這種挑戰提供了一條途徑。EDA工具將計算機輔助設計技術融入電子設計的全過程，用計算機承擔大量的規則、重復、浩繁的設計工作，可以使得設計人員把精力集中在實現產品設計的創造性勞動上。

要在一個全新的領域開創局面充滿挑戰，周祖成老師要過半導體工藝、計算機和英語三道“關”。關于“半導體工藝關”這一關，他一邊學習相關資料，一邊到半導體車間里，全程跟工藝線做了一個晶體管，來體驗半導體工藝。而“計算機關”，他找到清華計算機系的兩個老師，向一位老師請教計算機的硬件知識，向另一位老師請教軟件知識。有段時間，他除了上課，其余時間就呆在機房搗鼓機器。至于“英語關”，他上大學時學的是俄語，45歲再次學英語，難度可想而知。他下決心一定要拿下，聽不懂的就硬聽；有外商搞產品介紹會，他都會去聽，借機會用英語和外商交談，慢慢就結結巴巴可以開口說了。

接受廠商的正規培訓也是一個重要的學習環節，經過多次培訓，周祖成基本上入了門，他更加認識到了差距：“確實我們要學，要追，要拼！”

上世紀80年代開始向國外開放市場，“以市場換技術”的確使企業實現了技術的更新換代，但市場換來的技術沒有“知識產權(IP)”。周祖成老師意識到，必須培養掌握“知識產權(IP)”的人才！

然而，這個期間由于教育工作的滯后，高校越來越不適應市場經濟下企業對高層次人才的迫切需求的這種變化。周祖成老師提及：“客觀地講，在高速發展的經濟面前，對科技的發展和需求，學校和教師都面臨了從曾經’先知先覺’不知不覺地變為’后知后覺’ ”。作為清華這樣的研究型大學，周祖成老師發現研究生創新思維和動手能力的培養也不太樂觀。研究生的教學實踐訓練太少，尤其是導師對研究生創新思維和動手能力的指導不力。

通過在教學中的摸索總結，周祖成老師認為僅給學生傳授知識還不夠，更重要的是培養學生分析問題和解決問題的能力，即創新的意識和駕馭知識的本領。

一方面，從80年代初，周祖成老師每周召開一次研究生學術討論會。后來隨著學生不斷增多，實驗室坐不下時，研討會就在樓道的走廊上開。

另一方面，他將資料消化成講義，一步步建立教材、課程和實驗室，如圖2.1所示。 

圖2.1編寫的講義和教材

周祖成老師在教學中推出集成電路與系統自動化設計方法學、ASIC design等相關課程。其中，《VHDL》這本書1987年英文版出版，IEEE批準《VHDL-1987版》作為正式的設計語言。1987-1988年間，他將英文原著譯成講課用的講義，給清華大學電子系研究生開課。1992年，他去美國接受EDA培訓時，經學生介紹特意會見了這本書的作者道格拉斯，當道格拉斯得知自己的書被譯為中文講義在給學生學習時，十分欣然地授權給了周老師中譯本版權，還應周老師邀請為中譯版寫了前言，1994年，中文版《電子設計硬件描述語言VHDL》得以問世。

同時，周祖成老師為本科生和研究生開了系列工學碩士精品課程，包括：專用集成電路及其計算機輔助設計、電子系統仿真和VHDL、通信系統仿真和ASIC設計，這些課程除了講授都引入了課程設計，即有三分之一的時間在機房完成課程安排的課程設計(上機項目：如驗證和優化等……)。

周祖成老師的課程選課人數很多，除本校本系的本科、碩士和博士之外，還有校內其它院所的學生(如微電子研究所，工程物理系，精密儀器系……)，也有校外的學生(北京大學，中科院，北京航空航天大學等高校)。本著“有教無類”的精神，只要教室座得下，他都盡量說服教務員讓學生進教室聽課！為此，周老師開設時的課程是按40人選課安排教室，后來講課時調整到80人的教室。

那些旁聽過周老師課程的清華其他系的學生以及外校學生，工作多年后見到周老師時都說“周老師，我是你的學生”，這其中就有華為的余承東。浙江大學的潘赟老師（清華大學電子工程系博士）在2018年見到周祖成老師時說，“周老師，我在浙大任職后，學校要求我開一門新課，因為有您在清華上課時課件的PPT，我就在新課中用上了。“

除了講義和課程之外，周祖成老師又推進EDA實驗室的建設，如圖2.2所示。

1995年，他在清華大學“微波與數字通信國家重點實驗室”牽頭建EDA實驗室，在他的促成下，美國EDA企業Synopsys公司向清華大學捐贈20套、總價值500萬美元、當時最好的EDA綜合工具。清華EDA實驗室擁有的設備和軟件，成為北京乃至全國配套最為先進的實驗室。當時一位美國大學校長帶團訪問清華，參觀實驗室時非常驚訝地發現，清華擁有的設備和軟件這么先進，他們的學校都還沒有。 

圖2.2 學生在“微波數字通信國家重點實驗室的CAD中心”上機

EDA實驗室的成立，讓EDA工具第一次進入我國集成電路行業同行的視野，為國內的集成電路人打開了一扇面向國際前沿集成電路設計方法學的窗戶。政府工業部門相繼前來參觀，希望清華大學為他們培訓研究所和工廠的技術骨干。海爾的張瑞敏、TCL的李東生、華為基礎部集成電路中心主任葉青（海思的前身）等企業代表前來觀摩，華為還要了實驗室的軟、硬件的全套清單（這些軟、硬件的設計條件被海思繼承），還有些企業(海爾，TCL)希望介紹骨干為企業建立IC設計中心。此外，中科院和其他院校來參觀EDA實驗室的也應接不暇。

在周祖成老師的推進下，后來Mentor、Cadence、SUN公司、IBM、惠普、安捷倫等國際科技巨頭先后都與清華大學建立了合作關系，并為實驗室捐贈先進技術和設備。這種合作思路，陸續開啟了很多企業與清華大學的合作。清華大學東主樓十區西外墻的16塊校企合作的牌子，幾乎有一半都是周祖成老師促成的。

他深刻體會到，這種校企的合作打破壁壘，跨越了象牙塔的圍墻，使得在科研工作一線的研究生受益匪淺，研究生用這些先進的設備，在實驗室做實實在在的進行集成電路產品設計，比僅僅聽課、考個分數印象要深刻得多。同時，也促進了高校與企業的共同發展，形成了良好、開放的產教融合的生態環境。

“CAD中心（EDA實驗室）”通過國家“863項目人才培養計劃”和“211工程”，爭取到“系統集成和微電子”的學科項目和專用集成電路(ASIC)與電子系統集成“的教學設計中心”項目，建立了相應的人才培養環境。

然而，周老師認為，國內極少數高校（如清華大學、北京大學、復旦大學等）具備的條件，多數高校并沒有這樣的條件，而僅靠向幾所高校培養集成電路所需的人才是遠遠不夠的。

為此，周老師通過“CAD中心”編譯了大量的工具軟件的講義，出版了《專用集成電路（ASIC）和集成系統（SOC）自動化設計方法（1997年）》；《SystemC片上系統設計（2004年）》；《數字電路與系統教學實驗教程（2010年）》等專箸，以加速高素質的集成電路設計人才的培養。

此外，他推動把校內的教學資源向社會開放。一方面，為其他高校代培師資，給企業與硏究所辦“培訓班”。同時，還安排高校的老師進修上機做課程設計(如廈門大學的黃聯芬老師、西南科技大學的姚遠程老師等)。另一方面，周祖成老師推動EDA實驗室和電子工業部一所(“賽迪”的前身)合作，在媒體《國際電子報》上開設“EDA講座”，從1994/09/05—1995/05/08歷時近9個月的時間，每周一個版面向電子相關產業和院系的從業人員普及和介紹EDA。

播撒的火苗在悄悄地醞釀著，一位沈陽理工學院的老師2018年見到周老師時說道：“周老師，我是看你在1994年《國際電子報》的文章進入EDA專業的，看到清華又有了AI Compiler的EDA工具......”

對周老師而言，這些還遠遠不夠。集成電路是一門實踐性非常強的學科，高校培養的人才和企業需求的人才之間存在較大差距。“如何能讓更多的高校老師和研究生有機會接觸最新的EDA設計環境，把清華大學的EDA平臺變成國內高校研究生教學交流的平臺，以便推進能更好地為國家培養人才。”這個問題一直縈繞在周祖成老師的腦海中......

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