上海
本期話題：
00:30鴻鵠之志，起于微毫：材料老兵的初心
05:35從試錯到智造：“數(shù)字孿生”驅(qū)動材料研發(fā)效率倍增
10:12當(dāng)AI遇見新材料，賦能or顛覆？
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鴻鵠之志，起于微毫：材料老兵的初心
幻實（主播）：
歡迎大家關(guān)注芯片揭秘，我是主播幻實。今天我們有幸邀請到兩位在行業(yè)內(nèi)有一定影響力的嘉賓。坐在我左邊的是上海市新材料協(xié)會（以下簡稱：新材料協(xié)會）的秘書長何扣寶，很開心何總能夠親臨現(xiàn)場跟我們芯片揭秘的朋友們進行交流；坐在我右邊的是鴻之微科技(上海)股份有限公司（以下簡稱：鴻之微科技）的創(chuàng)始人曹榮根博士，鴻之微科技在國內(nèi)多尺度材料仿真工具領(lǐng)域處于比較領(lǐng)先的地位。今天我們就圍繞著新材料在半導(dǎo)體等多行業(yè)的應(yīng)用展開探討。
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何扣寶（嘉賓）：
大家好，我是何扣寶，非常高興今天可以有機會跟大家交流。
曹榮根（嘉賓）：
大家好，我是鴻之微科技的曹榮根。
幻實（主播）：
兩位都是半導(dǎo)體或者是新材料行業(yè)的資深從業(yè)者，何秘書長擁有長達 40 年的行業(yè)經(jīng)驗，曹博士從學(xué)生時代便專注于材料研究。我想先請兩位分享一個令你們印象深刻的行業(yè)故事，展現(xiàn)一下各自的獨特視角。
何扣寶（嘉賓）：
說行業(yè)故事，也是行業(yè)發(fā)展當(dāng)中比較重要的一個里程碑。材料作為國民經(jīng)濟，尤其是制造業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，在各行各業(yè)的實體經(jīng)濟中都不可或缺，特別是在半導(dǎo)體領(lǐng)域，尖端材料的應(yīng)用直接影響著產(chǎn)業(yè)發(fā)展。我國材料領(lǐng)域的發(fā)展經(jīng)歷了多個重要階段。改革開放后的90年代，迎來了一波材料大發(fā)展浪潮，當(dāng)時國內(nèi)大規(guī)模集成電路攻關(guān)項目中，產(chǎn)學(xué)研合作緊密，一個個材料瓶頸被成功突破。當(dāng)然那個時候的大規(guī)模集成電路的合作研發(fā)與如今芯片的制造，無論是從工藝上還是從集成度上來講都不可同日而語。但是我們過去在那么困難的時候，大家齊心協(xié)力，產(chǎn)學(xué)研合作，也攻克了一個個難關(guān)。未來，在新的賽道上，我們中國人有能力、也必將在材料領(lǐng)域當(dāng)中取得新的突破。
新材料分類（圖源：網(wǎng)絡(luò)）
幻實（主播）：
非常感謝秘書長分享這段歷史。秘書長是1982年大學(xué)畢業(yè)的，所以說剛好經(jīng)歷了改革開放的最初期到后面繁榮發(fā)展的三十年，稍后還請秘書長分享更多親身感受。
曹榮根（嘉賓）：
我實際上算是半導(dǎo)體行業(yè)的老兵了，畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)材料系材料物理專業(yè)，我們院系主要從事半導(dǎo)體材料相關(guān)的研究。自1999年起，我便投身于半導(dǎo)體材料行業(yè)，主要面向硅基以及第三代半導(dǎo)體材料等。后來，我有幸去香港做訪問學(xué)者，然后接觸到計算材料領(lǐng)域，當(dāng)時這個計算材料主要研究電子材料。我非常有幸的參與了當(dāng)時香港的一個重大專項，之后又申請到了上海市的市級專項，那時候的目的其實就是想把材料的研發(fā)和半導(dǎo)體結(jié)合起來，專項的項目就是圍繞電子材料與電子器件之間的關(guān)聯(lián)耦合展開，鴻之微科技也在這個契機下成立。公司取名 “鴻之微”，寓意 “鴻鵠之志，起于微毫”，希望通過計算機仿真技術(shù)描述材料從微觀到宏觀的整個生長過程，助力材料研發(fā)變得更加容易。
幻實（主播）：
曹博士恰好講述了公司創(chuàng)辦的初心。何秘書長，您怎么看待新材料和半導(dǎo)體行業(yè)的融合？剛剛曹博士提到用計算機工具的方法實現(xiàn)融合，您在這方面應(yīng)該有更豐富的經(jīng)驗。
新材料協(xié)會秘書長 何扣寶
何扣寶（嘉賓）：
材料是一個很寬泛的概念，與應(yīng)用場景緊密相連，有用于半導(dǎo)體、汽車等不同領(lǐng)域的材料。以半導(dǎo)體材料為例，其對材料性能、質(zhì)量等要求極高，尤其注重純度。比方說高分子材料，我們希望其分子量分布比較窄，很客觀的反映材料本身的性能特點。對于化合物，同樣要求高純度。比如說用在半導(dǎo)體里面的濕電子化學(xué)品，對純度和雜質(zhì)的控制要求都非常高，通常達到10-12次方到10-14次方。所以，材料和半導(dǎo)體材料本質(zhì)上是一體的，只是應(yīng)用于半導(dǎo)體領(lǐng)域當(dāng)中的材料，需滿足該行業(yè)高精度的特殊性能和質(zhì)量要求。
幻實（主播）：
材料只是特殊的場景下的應(yīng)用。
從試錯到智造：
“數(shù)字孿生”驅(qū)動材料研發(fā)效率倍增
幻實（主播）：
曹博士，您對何秘書長的觀點怎么看？
芯片揭秘 主播幻實（中） 對話
鴻之微科技創(chuàng)始人 曹榮根 （左）
新材料協(xié)會秘書長 何扣寶 （右）
曹榮根（嘉賓）：
從本質(zhì)上講，半導(dǎo)體是基于材料行業(yè)發(fā)展起來的應(yīng)用領(lǐng)域。沒有材料作為基礎(chǔ)，就不會有半導(dǎo)體行業(yè)。所以我當(dāng)年讀書的時候，我們院長就跟我們講：“你非常有幸能進材料系，因為你支撐了這個世界?！?/strong>
幻實（主播）：
這個話其實好“洗腦”啊。不過聽說材料系是 “勸退專業(yè)”，很難畢業(yè)，您后悔選擇這個專業(yè)嗎？
曹榮根（嘉賓）：
起初，在那個時代，大家對材料行業(yè)的認知太過于基礎(chǔ)，似乎離大眾生活比較遠。但發(fā)展到今天，新材料現(xiàn)在已經(jīng)是國家的戰(zhàn)略。所以站在今天看我完全不后悔，你看我都已經(jīng)奉獻到這個行業(yè)里面來了，成為一名深度的材料人。
幻實（主播）：
曹博士，您能否用最通俗易懂的語言，介紹一下如何運用材料仿真技術(shù)來加速材料開發(fā)？
曹榮根（嘉賓）：
材料研究屬于實驗科學(xué)范疇，傳統(tǒng)方式對人力、時間、資金和物質(zhì)資源要求極高。而計算機仿真技術(shù)則是將材料研發(fā)過程 “孿生” 到虛擬空間，在這個虛擬空間里，我們可以不受限制地進行各種實驗，唯一的消耗主要是算力和智力。如今，算力基礎(chǔ)強大，借助計算機輔助和算力支持，材料研發(fā)速度相較于過去翻了很多倍。
鴻之微半導(dǎo)體器件仿真產(chǎn)品布局（圖源：鴻之微）
幻實（主播）：
是發(fā)現(xiàn)新材料的速度翻倍嗎？
曹榮根（嘉賓）：
對，材料研發(fā)的過程本質(zhì)上就是實驗過程，這也是為什么材料行業(yè)常用 “發(fā)現(xiàn)” 而非 “發(fā)明”，因為材料在定義上被認為是客觀存在的，只是說我們不知道用什么樣的配方或工藝把它給展現(xiàn)出來。
鴻之微科技創(chuàng)始人 曹榮根
幻實（主播）：
何總，您認可曹博士的觀點嗎？您認為半導(dǎo)體材料研發(fā)與創(chuàng)新過程中的難點在哪里？是否與曹博士所說方向一致？您也可以補充自己的觀點。
何扣寶（嘉賓）：
我完全贊同曹博士的觀點。我們剛才簡要闡述了材料與半導(dǎo)體材料的關(guān)系，講起來很容易，但要實現(xiàn)半導(dǎo)體材料的高純度要求卻困難重重。以硅片為例，硅這種物質(zhì)早已被發(fā)現(xiàn)，但要將其提純到滿足半導(dǎo)體光刻基材的純度標準，需要大量的原始創(chuàng)新。就是如何將已知的材料轉(zhuǎn)化為高純度物質(zhì)，這就非常不容易。
幻實（主播）：
而且還要控制成本、實現(xiàn)批量生產(chǎn)并保證穩(wěn)定性，并非簡單的寫個化學(xué)反應(yīng)方程式就能解決。
何扣寶（嘉賓）：
曹博士提到，過去我們依靠大量的時間、資金、人力和物力，通過試錯的方式來推動材料研發(fā)，不斷挑戰(zhàn)人類的極限，最終把它做出來?，F(xiàn)在曹博士他們做的一件事情是什么呢？就是有相當(dāng)一部分試錯的工作可以讓計算機代替我們?nèi)プ觥２贿^，最終仍離不開人的參與，設(shè)計出的材料是否符合預(yù)期目標，需要人來判斷。材料設(shè)計完成后，要進行人工制造，制造出來后還需驗證，這一過程目前仍無法完全脫離人的操作。實際上我認為采用了人工智能技術(shù)之后，我們能夠縮短材料研發(fā)周期、降低成本、加快材料制造速度，進而推動各行各業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
幻實（主播）：
這為大家打開了新的想象空間。聽您講完，我的第一反應(yīng)是，材料從設(shè)計到研發(fā)、生產(chǎn)、制造的全過程，能夠帶動整個產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，不僅涉及單一環(huán)節(jié)，還會促使設(shè)備革新、生產(chǎn)工藝改進以及制造工廠的變革，對整個行業(yè)具有強大的拉動作用，所以材料確實是一項極為基礎(chǔ)的能力。
當(dāng)AI遇見新材料，賦能or顛覆？
幻實（主播）：
我想就此來問問何秘書長，新材料協(xié)會在推動材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中，采用了哪些手段和工具來促進產(chǎn)業(yè)進步？您能跟我們分享一下嗎？
何扣寶（嘉賓）：
新材料協(xié)會作為行業(yè)社會組織，是新材料會員企業(yè)的“娘家”，也是材料產(chǎn)業(yè)交流互動的一個平臺。我們協(xié)會在這個過程當(dāng)中通過交流互動讓大家形成共識、對接上下游產(chǎn)業(yè)，形成材料與制造業(yè)發(fā)展的共性產(chǎn)業(yè)鏈交流，這是我們協(xié)會日常工作的一項主要的使命。另外一個方面，我們比較關(guān)注的是材料發(fā)展的前沿科學(xué)和技術(shù)，比如當(dāng)下非常火熱的人工智能。
幻實（主播）：
我發(fā)現(xiàn)春節(jié)前后有一個現(xiàn)象級的產(chǎn)品——DeepSeek發(fā)現(xiàn)出來，然后引發(fā)了基本上全球范圍內(nèi)的討論。我也想請教一下，您覺得上海在AI和材料研發(fā)上面有什么樣的進展？或者說我們關(guān)注的點是什么？
何扣寶（嘉賓）：
上海在人工智能與材料研發(fā)方面，其實早在前兩年，從政府層面到社會組織再到企業(yè)，就已經(jīng)開始謀劃布局了。實際上在ChatGPT沒有出現(xiàn)之前，新材料協(xié)會已經(jīng)在上海市經(jīng)信委的指導(dǎo)下開展了相關(guān)的探索、調(diào)研和研究工作。我們在上海調(diào)研了8個大模型平臺和團隊，篩選了二十多個應(yīng)用場景跟大模型團隊進行對接，旨在推動上海材料領(lǐng)域大模型研究團隊與企業(yè)材料創(chuàng)新的有效結(jié)合。2023年，我們成立了上海市新材料數(shù)字引擎產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，提出用數(shù)字技術(shù)來支撐、支持新材料產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。這個數(shù)字技術(shù)整合了前人的知識、智慧、技術(shù)原理、定理和規(guī)則等，讓材料研究人員能夠快速分享和借鑒，這對促進低成本、高效率的材料開發(fā)和研制至關(guān)重要。鴻之微的創(chuàng)始人曹榮根博士，就是數(shù)字引擎產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的理事長。
上海新材料產(chǎn)業(yè)數(shù)字引擎聯(lián)盟成立大會現(xiàn)場
（圖源：上海新材料公眾號）
曹榮根（嘉賓）：
在何秘書長的帶領(lǐng)下，我們積極地參與上海市在人工智能和材料領(lǐng)域的深度結(jié)合工作，其中向市領(lǐng)導(dǎo)做過專題匯報，也開展了多輪的調(diào)研工作。2023 年，我們專門啟動了人工智能和材料相結(jié)合的一個調(diào)研項目，多位上海院士參與其中。此外，上海有眾多材料企業(yè)，比如說華誼，在人工智能應(yīng)用方面我們也與之有過多次合作。上海是一個很前沿的城市，像人工智能各個場景的應(yīng)用應(yīng)該說已經(jīng)深入行業(yè)體系了。
何扣寶（嘉賓）：
在去年的公布會上，我們舉辦了一個人工智能賦能新材料的專業(yè)展，目的是通過這樣的大型活動，啟發(fā)整個材料行業(yè)認識到人工智能將為新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來更多賦能和機遇，鼓勵大家積極擁抱人工智能。盡管目前大家對人工智能的認知還不夠全面和系統(tǒng)，多數(shù)人可能只是習(xí)慣用它來回答問題或者檢索文獻，但更重要的是，未來人工智能將助力我們快速發(fā)現(xiàn)新材料或者發(fā)現(xiàn)材料的新用途，這是產(chǎn)業(yè)關(guān)注的重點，也是協(xié)會需要提前布局、通過工作影響和幫助行業(yè)發(fā)展的重要的方向。
當(dāng)前，全球新材料產(chǎn)業(yè)正經(jīng)歷“技術(shù)+綠色+智能”三重變革：綠色化（生物基/可降解材料）、高性能化（第三代半導(dǎo)體/超導(dǎo)材料）與功能集成化（柔性電子材料）構(gòu)成核心趨勢，AI則成為顛覆性變量——機器學(xué)習(xí)推動材料研發(fā)從“試錯法”轉(zhuǎn)向“預(yù)測設(shè)計”，高通量計算與生成式模型使新材料發(fā)現(xiàn)效率大大提升。據(jù)Grand View Research預(yù)測，2023年全球新材料市場規(guī)模已突破5.2萬億美元，2023-2030年復(fù)合增長率將達8.5%，其中亞太地區(qū)占比超40%，中國因"雙碳"目標及制造業(yè)升級戰(zhàn)略成為增長主力。
隨著國家政策扶持加碼（如中國"十四五"新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)劃）和AI驅(qū)動材料研發(fā)范式革新，行業(yè)正從資源密集型向技術(shù)密集型跨越，未來將形成以技術(shù)創(chuàng)新為內(nèi)核、可持續(xù)發(fā)展為導(dǎo)向的新競爭格局。
關(guān)于欄目
2018年至今，芯片揭秘連續(xù)5年以周更頻率與200+科技企業(yè)合作，涉及領(lǐng)域包括：半導(dǎo)體、工業(yè)軟件、智能汽車、材料裝備、新能源等；在喜馬拉雅FM上的芯片類節(jié)目中排名第1，科技類節(jié)目中排名前30，全網(wǎng)播放量超過500萬。
五年來，芯片揭秘·大咖談芯通過圖文、視頻、音頻等內(nèi)容收獲超播放量1000萬，芯片揭秘結(jié)合多元模式幫助合作企業(yè)立體宣傳，實時關(guān)注合作伙伴的最新動態(tài)，與產(chǎn)業(yè)共同成長，與企業(yè)共創(chuàng)國潮芯生態(tài)。
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采訪 | 幻實 編輯 | 婉麗 審核 | 幻實
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