《IEEE Solid-State Circuits Magazine》：Tapeout Tales: From Classroom to Chips—A Student Perspective [Education Corner]
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本期“教育角”专栏特邀加州伯克利硕士生Lucy Revina分享半导体流片教育经验。文章通过其参与SKY130/Intel 16流片项目的实践，揭示了开源工具链与校企合作如何突破传统芯片设计教育资源壁垒，成功培育出NECTAR、RASoC等多代学生自主设计芯片，为半导体教育民主化提供了可复制的范式。
在伯克利大学拥挤的礼堂里，笔记本电脑充电器争夺着最后几个插座，行业嘉宾展示的FPGA原型架投影点燃了数百名学生的硬件梦想。这正是Lucy Revina踏入半导体领域的起点——从对FPGA一无所知的新手，到最终站在Hot Chips国际会议上分享芯片设计成果的三年蜕变之旅。当前半导体教育面临核心矛盾：芯片设计的高门槛与学生实践需求之间的断层。传统课程多停留在理论仿真，而实际流片（tapeout）经验往往因成本高昂、工具链复杂成为少数人的特权。
为解决这一问题，伯克利大学开展了以实践为核心的芯片设计教育体系改革。通过开设“流片课程”（Tapeout Class），在15周内指导学生完成从RTL设计到物理实现的全流程，并借助Chipyard框架集成开源IP核与商业工艺库。课程采用“阶梯式沉浸”策略：学生先通过FPGA实现三阶RISC-V CPU建立基础概念，继而进入SKY130/Intel 16实际流片项目。这种教育模式显著提升了学生的端到端工具链整合能力，使其能应对过时的外围文档、新型封装凸点映射表等现实挑战。
关键技术方法包括：1）基于开源设计框架Chipyard的SoC集成方法；2）SKY130PDK和Intel 16工艺节点的混合设计流程；3）FPGA原型验证与Ironwood插座板级调试技术；4）学生自主开发的TinyTapeout shuttle教学管道。研究队列来自伯克利BWRC实验室连续多届选修流片课程的学生团队。
项目实践与成果转化
通过连续迭代的流片项目，学生团队先后实现NECTAR、RASoC两代测试芯片。在Intel大学 shuttle计划和Apple新硅计划支持下，学生成功完成芯片bring-up（启动调试）流程，包括固件开发、物理特性测量等环节。图2展示的调试平台结合Altera FPGA与定制PCB，成为学生掌握信号完整性分析、时钟树优化等实战技能的关键载体。
社区驱动教育扩展
项目衍生出学生主导的“SKY130流片专题课”（SKY130 Tapeout Decal），如图5所示。这种同行教育模式有效缓解了师资压力，使更多学生能通过TinyTapeout等开源 shuttle服务接触实际流片。团队还面向传统资源不足的院校（如HBCUs）开展CAD/PCB设计研讨会，推动硬件教育普惠化。
学术与工业界认可
研究成果先后亮相VLSI 2025、Hot Chips 2024/2025等顶级会议。图3记录团队在VLSI会议上的SoC演示场景，而图6展示Hot Chips 2025报告中关于三芯片流片的基础设施架构。最新开发的智能音频芯片COSMIC更获得ESSERC 2025邀请报告资格，印证了学生芯片设计的学术价值。
结论表明，基于开源工具链的实践教育能有效破解半导体人才培育瓶颈。这种模式成功将“仿真实训”升级为“真实流片”，使学生在校期间即可积累芯片设计全流程经验。更重要的是，通过IEEE学生分支等社区网络形成的导师机制，显著缓解了学生面临的“冒名顶替综合征”。该研究为全球高校重构硬件工程教育提供了可借鉴的范本，证明在产业界早期介入支持下，学生完全有能力参与前沿芯片创新。正如Lucy在Hot Chips 2025舞台所展示的，开源芯片生态正以前所未有的速度降低创新门槛，为半导体行业注入新生力量。
