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西安電子科技大學(xué)集成電路學(xué)部,是首批國家示范性微電子學(xué)院建設(shè)單位、首批國家集成電路人才培養(yǎng)基地和首批國家集成電路學(xué)院建設(shè)單位。學(xué)部聚焦集成電路國家重大戰(zhàn)略需求,在化合物半導(dǎo)體材料與器件研發(fā)、模擬與混合信號集成電路設(shè)計、集成電路計算機輔助設(shè)計等領(lǐng)域取得豐碩科研成果。學(xué)部始終牢記為黨育人、為國育才初心,全面貫徹黨的教育方針,賡續(xù)西電紅色基因,發(fā)揚西電優(yōu)良傳統(tǒng),培養(yǎng)了一代又一代胸懷祖國、勇于探索、敢于創(chuàng)新、精誠協(xié)作的優(yōu)秀學(xué)子,為推進我國集成電路領(lǐng)域教育、科技、人才“三位一體”協(xié)同融合發(fā)展貢獻了西電力量。

蘇華科:做寬禁帶芯片技術(shù)領(lǐng)域傳承者

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蘇華科(右一)在超凈間進行工藝流片教學(xué)

站在校長獎答辯講臺上的蘇華科,在回顧自己到底是如何與芯片研究結(jié)緣時,說道:“大概是小時候聽到身邊的人熱烈地討論電腦配置時,腦袋里冒出的‘芯片到底是什么’的疑問,讓我選擇了這個專業(yè),選擇了西電?!?/strong>

四年的本科生涯彈指一揮間,蘇華科感覺自己猶如一個蹣跚學(xué)步的嬰兒,在浩瀚的專業(yè)知識領(lǐng)域里剛剛學(xué)會了直立行走。為了回答兒時的問題,他選擇了繼續(xù)自己在西電的科研之旅。然而,他研究生階段的科研之旅卻開啟得并不順利。蘇華科的導(dǎo)師許晟瑞教授主要從事GaN器件相關(guān)研究。氮化物器件優(yōu)越的性能為制造適應(yīng)極端環(huán)境的芯片奠定了基礎(chǔ),但目前的氮化物p型摻雜效率低和p溝道器件性能差成了制約這一領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵。解決p型摻雜效率和p溝道器件性能問題,將為我國芯片制造領(lǐng)域尤其是在適應(yīng)宇航、軍事等極端環(huán)境的芯片制造領(lǐng)域奠定國際領(lǐng)先地位。在與導(dǎo)師溝通之后,蘇華科信心滿滿地選定了這一領(lǐng)域作為自己的研究方向。然而,從本科生到研究生,學(xué)習(xí)、科研、生活方式的轉(zhuǎn)變,長時間微乎其微的科研進展讓蘇華科第一次感到對未來的茫然。于是,他試著將科研方向從對氮化物器件的基礎(chǔ)研究轉(zhuǎn)向了傳統(tǒng)的微電子電路設(shè)計領(lǐng)域。這種轉(zhuǎn)變讓他暫別科研進展緩慢的泥沼,快速獲得了科研的成就感。但一次學(xué)科競賽止步省賽后,導(dǎo)師與他的徹夜長談讓他明白這種短平快、高度重復(fù)的科研模式也許可以給到他短暫的科研成就感,也許會幫他找到一份薪資不菲的工作,但對專業(yè)發(fā)展帶來的價值永遠無法與曾經(jīng)他所專注的基礎(chǔ)研究領(lǐng)域相提并論。在短暫的搖擺之后,蘇華科再次回到了氮化物p型摻雜效率提升和p溝道器件性能改善方面研究的軌道。

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郝躍院士為蘇華科(右)頒發(fā)首屆芯緣科技創(chuàng)新獎

“彎路的價值在于它讓我更加堅定、心無旁騖地回到了如今這條軌道”,談到過往的經(jīng)歷時蘇華科這樣說。通過大量閱讀專業(yè)文獻,調(diào)整科研學(xué)習(xí)方式,蘇華科找到了自己的科研節(jié)奏;再遇困難時,他積極通過請教導(dǎo)師、專家,或與團隊成員共同探討等方式去尋求突破。終于,在研究生第三年,蘇華科在p型歐姆接觸中提出位錯調(diào)控創(chuàng)新性技術(shù),實現(xiàn)了氮化物p溝道器件歐姆接觸性能顯著改善,為可在極端環(huán)境應(yīng)用的電子系統(tǒng)設(shè)計奠定基礎(chǔ)。隨著研究的不斷推進,蘇華科先后在IEEE Electron Device Letters、Applied Physics Letters等相關(guān)領(lǐng)域權(quán)威期刊發(fā)表SCI論文6篇,研究成果得到了包括諾貝爾獎獲得者在內(nèi)的國內(nèi)外專家引用、認可和高度評價。隨后,他趁熱打鐵以隊長的身份與團隊同學(xué)一起完成了“高性能GaN基PFET器件設(shè)計與制備”的作品,在“華為杯”第七屆中國研究生創(chuàng)“芯”大賽中獲得了一等獎“創(chuàng)芯之星”榮譽。與此同時,他還積極將相關(guān)成果在微電子領(lǐng)域的國內(nèi)外會議上交流分享,更圍繞所提出的創(chuàng)新性技術(shù)申請國家發(fā)明專利5項,以期將基礎(chǔ)研究的創(chuàng)新突破盡快轉(zhuǎn)化為我國在相關(guān)產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)先優(yōu)勢。

關(guān)于未來,他說的最多的就是“舍不得”與“放不下”,舍不得對他諄諄教誨的導(dǎo)師、與他攜手并肩的同門、為他遮風(fēng)擋雨的團隊、為他提供平臺與資源的學(xué)部與學(xué)校;放不下這個他熱愛的領(lǐng)域與研究方向,更放不下作為一名西電微電子人、中國微電子人對國家微電子領(lǐng)域不斷發(fā)展的責(zé)任。于是,即將畢業(yè)的他放棄了企業(yè)的優(yōu)渥待遇,再次堅定地選擇留在西電,留在他所熱愛的研究領(lǐng)域,希望將這個方向做到極致,早日實現(xiàn)全氮化物集成電路,用自己的研究為解答“芯片到底是什么?”寫下屬于中國微電子人自己的答案。

趙鑫:做好信號橋梁的建筑師

2018年,正在上大二的趙鑫忽然被電視中的一則新聞吸引,報道中稱: “美國政府在未來7年內(nèi)禁止中興通訊向美國企業(yè)購買敏感產(chǎn)品,包括零部件、商品、軟件和技術(shù)。 ”彼時的國內(nèi)芯片行業(yè)還長期處在一種“造不如買”的錯覺中。 這次事件猶如當頭一棒既落在了國內(nèi)的芯片行業(yè)上,也落在了趙鑫的心上。 作為一名集成電路專業(yè)的學(xué)生,一名接受多年紅色校史洗禮的西電人,他覺得自己應(yīng)該做點什么。

2019年,趙鑫以優(yōu)異的學(xué)習(xí)成績和競賽表現(xiàn)獲得保研名額。在親朋好友都在為他感到高興的時候,他卻放棄了保研名額,選擇直接攻讀博士(直博不占用保研指標)。面對親朋的責(zé)備與不解,他卻說:“想要為高端芯片的國產(chǎn)化做點事兒,讀博是必須的。想快點到核心技術(shù)研發(fā)的一線,到這場‘芯片戰(zhàn)爭’的前線,直博就是最好的選擇,我不想給自己留退路。”

研究生階段,趙鑫如愿進入了模擬集成電路與系統(tǒng)教育部重點實驗室團隊,師從模擬集成電路設(shè)計領(lǐng)域國際知名學(xué)者朱樟明教授。朱老師結(jié)合團隊研究方向和趙鑫的科研興趣及能力,最終將其研究方向確定為高性能ADC芯片設(shè)計。

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2023年趙鑫參加第六屆中國研究生創(chuàng)“芯”大賽

歐美在當時最新版瓦森納協(xié)議《軍民兩用商品和技術(shù)清單》中,明確將采樣率超過1GS/s的RFADC列為禁運芯片,對其余芯片有著極為苛刻的對華技術(shù)出口管制。然而相關(guān)芯片從技術(shù)原理到實現(xiàn)方式,國內(nèi)能獲得的只有一些論文中欲說還休的只言片語。理論研究的突破成了擺在趙鑫及同門面前的第一道難題。抱著“最笨的辦法可能是最有效的辦法”的想法,趙鑫與同學(xué)們以國別、團隊為線索,用一年多的時間追蹤了十幾個技術(shù)領(lǐng)先國家和團隊60余年內(nèi)的近3000篇文獻。通過扎實的文獻梳理,他們總結(jié)出了這一領(lǐng)域的研究脈絡(luò)與技術(shù)演進路線。在進行電壓域ADC技術(shù)瓶頸突破時,他充分借鑒前期文獻梳理獲得的成果,在理論層面實現(xiàn)了時間域ADC與電壓域ADC的優(yōu)勢互補,從而形成了完整的高性能ADC芯片研究理論和實踐指導(dǎo)意見。

為了盡快突破高性能ADC芯片受制于人的困境,在導(dǎo)師朱樟明教授的支持下,趙鑫一次又一次走入實驗室,通過流片測試對芯片中的關(guān)鍵模塊進行反復(fù)驗證。然而理論的突破并不等于技術(shù)的實現(xiàn),加之國外對流片通道和測試儀器的嚴格審查,讓趙鑫無數(shù)次挑燈夜戰(zhàn),與同學(xué)們一起集中攻堅,但并沒有獲得理想的結(jié)果。

若停步于此,讀博前兩年的成果產(chǎn)出已然足夠支撐趙鑫申請博士學(xué)位,但我國高性能ADC芯片受制于人的局面沒有得到根本性的改變。“我不想給自己留退路”的想法再次出現(xiàn)在趙鑫的腦海里。于是,他沒有急于用已有的成果去申請博士學(xué)位,而是再次將自己置于沒有退路的境地,抱著甘坐冷板凳的決心,繼續(xù)投入國產(chǎn)高性能ADC芯片的研發(fā)中。在導(dǎo)師的帶領(lǐng)下、在同門的鼓勵下、在相關(guān)領(lǐng)域兄弟單位的支持下,趙鑫和他所在實驗室團隊經(jīng)過四年的集中攻堅終于在國產(chǎn)高性能ADC芯片研發(fā)中取得了突破性進展,摸索出了一條完全自主可控的設(shè)計路線,創(chuàng)新性地將時間域ADC的優(yōu)勢與電壓域ADC的優(yōu)勢相結(jié)合,在高性能ADC的能效與采樣率方面有了一系列突破性進展,實現(xiàn)了目前學(xué)術(shù)界首款有效位數(shù)大于10位的GS/s時間域ADC。這些高性能ADC的突破將極大地保障我國的國家安全,提高電子系統(tǒng)產(chǎn)品的核心競爭力。基于此,趙鑫先后在IEEE TCAS-I、ESSCIRC、Sensors等相關(guān)領(lǐng)域權(quán)威期刊和會議發(fā)表SCI/EI論文7篇,申請發(fā)明專利5項,相關(guān)芯片受到了國際同行的高度評價。

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趙鑫(右二)與同學(xué)在工藝間進行高溫退火操作

未來,他將繼續(xù)以國家重大戰(zhàn)略需求為己任,專注于高速高能效ADC設(shè)計研究,為我國高速高能效ADC設(shè)計領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從跟跑、并跑到領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變貢獻自己的力量。

蘇華科與趙鑫的成長經(jīng)歷只是無數(shù)西電集成電路學(xué)子的縮影。

一代又一代的西電集成電路學(xué)子正在像他們的前輩那樣肩負著祖國的重托,在追求真理的道路上奮力拼搏、精誠協(xié)作,用他們堅定的信仰、青春的熱情和勤奮的汗水做當之無愧的與共和國同行的“追芯人”!

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來源 / 中國研究生

排版 / 薛孟涵

編輯 / 王冠玉

責(zé)編 / 王 格

出品 / 黨委宣傳部〔融媒體中心〕

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