琳·康维(Lynn Conway),是超大规模集成电路(VLSI)设计学先驱,在《VLSI 系统导论 Introduction to VLSI Systems》一书中,提出了结构化设计方法和用 CAD 帮助设计,打通了 VLSI 设计学的任督二脉 ,让 IC 设计开始变得轻松。

 

成功的变性女人

Lynn,1938 年 1 月 2 日出生;1963 年哥伦比亚大学硕士毕业;1968 年提出了在超级计算机每个机器循环周期发布多重无序指令的有效方法,该方法涉及数学、微体系结构、逻辑、电路级,这就是动态指令调度(DIS,dynamic instruction scheduling),DIS 让超级计算机诞生成为可能;1980 年和 California Institute of Technology(加州理工学院)教授 Carver Mead 合著的《Introduction to VLSI System》出版,提出创新可扩展的 MOS 设计规则和高度简化的硅芯片设计方法,为系统设计人员揭开了芯片设计过程的神秘面纱,促进了硅谷初创设计公司和 EDA 公司的发展。《Introduction to VLSI System》成为世界各个大学的教材。美国国防部也启动了一个重要的新项目 MOSIS,开始基于 Lynn 工作成果的研究。许多新兴公司也着手孵化并将 MOSIS 商业化。
 
Lynn 凭借辉煌的成就,于 1985 年当选 IEEE Fellow;1989 年当选美国国家工程院院士。1990 年荣获美国女工程师协会国家成就奖、1998 年荣获三一学院名誉博士学位、2009 年荣获 IEEE 计算机协会计算机先锋奖
 
这一切都源于大家不知道她是一个变性女人。如果要知道她是一个变性的女人,不知她是否还能取得如此成就。
 
生活和教育
Lynn 出生于纽约,不过那时她不叫 Lynn Conway,那时她还是一名男生。尽管经历过性别烦躁,但受科学家父亲的影响,但 Lynn 从小对天文学着迷,并亲手建造了一个 150 毫米的反射镜望远镜;高中时,Lynn 在数学和科学方面表现出色。1955 年以高分考入麻省理工(MIT)。
 
Lynn 不甘心以男孩的身份成长,在 1957 年决定进行变性手术,但由于当时的医疗环境和社会环境,Lynn 的变性失败,也被迫离开了学校。1958 年在哥伦比亚大学工程与应用科学学院恢复学业,分别于 1962 年、1963 年获得电子工程学士和硕士学位。
 
第一次变性手术失败后,Lynn 没有放弃,经过年复一年的四处求医问药,终于在 1966 年找到了 Harry Benjamin 医生,并从 1967 年开始接受医学治疗,成为世界上最早接受荷尔蒙治疗及性别重塑手术的变性女人之一。此时 Lynn 在 IBM 工作并参与了 ACS 项目,并提出了 DIS 方法,但由于要做变性手术 ,惨遭 IBM 解雇。
 
琳失去的不只是工作、事业和专业声望,还有家人、亲友和同事。她独自面对令人恐惧的未来,离开妻子和两个孩子,孤身一人前往国外手术。在这个冷漠的世界上,除了医生,没有任何人给她帮助。
 
手术后,改名换姓的 Lynn,变得非常快乐,浑身充满了活力和希望,独自一人进入新环境、结交新朋友。从一个程序员重新起步,生活充满希望。1971 年进入 Memorex,负责 Memorex 30(MRX30)的 CPU 体系结构和设计;1973 年进入施乐,负责创建一个复合的 OCR/FAX 系统。这两个新工作让 Lynn 获得了经验,也在 VLSI 取得了巨大成就。
 
1987 年,Lynn 认识了她现在的丈夫 Charlie,很快开始共同生活,并于 2002 年结婚。
 
婚后,Lynn 一直从事着帮助变性人的事业,并建立了专业的网站。
 
三个“失败”项目 
IBM ACS-1:在大学时,Lynn 就在 IBM 参与了研究工作,毕业后,顺利进入了位于纽约 Yorktown Heights 的 IBM T. J. Watson 研究中心,1965 年开始参与 IBM 高度保密的超级计算机项目(Advanced Computing Systems,ACS),虽然 ACS 项目失败,被 IBM SYSTEM 系列取代,但是 Lynn 提出了在超级计算机每个机器循环周期发布多重无序指令的有效方法,该方法涉及数学、微体系结构、逻辑、电路级,这就是动态指令调度(DIS,dynamic instruction scheduling),DIS 让超级计算机诞生成为可能。
 
MRX30:1971 年,Lynn 加入 Memorex,负责 Memorex 30(MRX30)的 CPU 体系结构和设计,MRX30 的市场竞争对手是 IBM System 3。Lynn 设计了一款 TTL 电路,并使用 DIS 方法构建了寄存器传输级别模拟器,得以协调总体设计工作,并于 1972 年胜利推出 MRX30 的原型机 Memorex 7100。就在原型机推出后,作为 IBM 垄断市场价格的受害者,Memorex 被迫放弃进入计算机市场。
 
MRX30 项目取消后,此时的 Lynn 欲器无泪,IBM 不仅解雇了她,还淘汰了许多让她获得生活保障的竞争对手。
 
就在此时,她获得了两个极佳的工作机会,一个是仙童半导体的微处理架构师,一个是施乐位于帕洛阿图的研究工作。Lynn 在回忆录写道:仙童似乎是个巨大的机会,但我对 MOS 电路一无所知,而且还对自己一个女性进行以男子汉著称的半导体行业心存疑虑。而施乐正在进行通过创建交互式个人计算机和相关存储设备、扫描仪、复印机、激光打印机和网络通信的新世界来彻底改变计算机产业。
 
Sierra:加入施乐后,Lynn 负责创建一个复合的 OCR/FAX 系统,就是有名的 Sierra 项目。Lynn 在 TTL 设计上花费了两年的时间,进行字符识别算法、体系结构、逻辑和新型图像处理系统的设计。由于功能多,性能高,使得 Xerox Sierra 原型机的造价非常高,导致 1975 年项目取消。
 
VLSI 革命
就在 MRX30 项目取消的同时,英特尔推出了 4004 和 8008,引发 Lynn 极大的兴趣。但也给 Lynn 带来极大的困惑。计算机架构师是否必须了解 MOS 电路和器件,芯片设计人员是否要有必要了解计算机架构?这让 Lynn 有了更多的创新。而 Sierra 项目的经历,更是让 Lynn 获得了丰富的经验。
 
1970 年代中期,集成电路的发展陷入了困境中:正如摩尔定律所预言,到 1970 年代末,一片集成电路要集成 30000 枚晶体管。当时,无论是学术界,还是工业界都缺乏设计如此大规模的集成电路的能力。
 
而随着集成电路的发展,晶体管变得廉价而快速,成为计算瓶颈的是晶体管之间的链接,因而芯片上的晶体管布局变得尤为关键。
 
Sierra 项目取消后,施乐建立了 LSI 研究部门,以探索 LSI 的设计方法和工具,鉴于 Lynn 的表现,成为了 LSI 研究部门经理。幸运的是,此时 Lynn 结识了加州理工(California Institute of Technology,Caltech)教授 Carver Mead。
 
Carver Mead 在加州理工毕业后,就一直留校教书和从事研究工作,他是超大规模集成电路(VLSI)的祖师爷,是摩尔定律的命名者,同时发明了神经形态工程学,称为神经形态计算机之父。在加州理工是学生心目中的神。
 
英特尔成立时,Mead 担任其顾问,开始在加州理工讲授有关当时英特尔的 MOS-LSI 电路和布局设计方法的课程,包括新型英特尔微处理器中实际使用的设计 ALU 设计等。当时 Mead 的课程在美国是独一无二的,并且可以使用英特尔的生产线来生产他和学生的作品。
 
当时双方建立联系后,Mead 对施乐 PARC 当时的设计环境非常赞赏,而 Lynn 对 Mead 也是无比崇拜。1976 年,施乐 PARC 和加州理工建立联合半导体实验室,利用施乐 PARC 的设计环境和 Mead 的经验,来实现更快速的电路。
 
当时,所有的芯片都是通过手工来完成,而要完成数万、数十万以至现在的数十亿晶体管要通过手工来完成,不知集成电路会是什么样。
 
Lynn 和 Mead 在合作中发现,芯片大部分面积不是被晶体管占有,而是被各种连接线所占用,都被占用,如何通过改变布线一定要实现更大面积的布满晶体管,成为关键。这时强大的 PARC 计算能力发挥了作用。
 
Lynn 和 Mead 开创性提出 VLSI 设计的结构化设计方法,结构化设计方法就是,利用现代化的 CAD 技术,由版图设计工程师从每个半导体器件的图形、尺寸开始设计和优化,直至整个版图的布局和布线,以便让每个器件 以及内连线安排的最紧凑、最合适,从而得以最大化的利用芯片面积。说到底就是让对于没有集成电路设计经验的系统设计人员来说也可以轻易完成,直到把系统级结构和器件级制造融为一体。
 
这一方法被完整的写在了由 Lynn Conway 和 Carver Mead 合著的、1980 年出版的《VLSI 系统导论 Introduction to VLSI Systems》一书中。该书一问世,立即引起了集成电路界的关注,全球各个大学把它奉为圭臬。


至今 40 年来,在结构化设计方法引导下,在不断改进的半导体工艺技术以及产品市场压力之下,设计更复杂的、高性能的电子器件需要将模拟和数字两个集成电路世界结合起来,从而形成一个新的集成电路范畴,那就是数模混合信号芯片。

 

Lynn 的另一个成就是创新了基于互联网的快速芯片原型开发基础架构,该架构得到 DARPA 支持,并被 DARPA 称为“MOSIS”系统,该架构从 1981 年开始运行,在当时支持了数千种芯片设计的快速开发,并在 1980 年代导致了许多硅谷初创企业的诞生。MOSIS 至今还在运行中。MOSIS 在当时就是一个芯片设计孵化器。
 
后记
1985 年帮助 DARPA 运行 MOSIS 两年后,Lynn 加入密西根大学(University of Michigan)担任 EECS 教授和工程学院副院长,继续奉献她的设计方法,直到 1998 年退休。1987 年 Lynn 邂逅了她现在的丈夫 Charlie,她们于 2002 年结婚(就在那时,国内很多人都称 Lynn 和 Mead 为夫妇)。
 
在 2012 年,IEEE 在《固态电路》杂志的特刊中发布了 Lynn 的“ VLSI 回忆录”。

 

Lynn 的 VLSI 结构化设计方法使得如今包含数十亿颗晶体管的处理器能被制造出来,未来总是有希望的。

 

2008 年 10 月摄于麻省理工


退休后,Lynn 成为了有影响力的跨性别活动家,投入到跨性别者获得平等权利的运动中。