西安電子科技大學集成電路學部,是首批國家示范性微電子學院建設單位、首批國家集成電路人才培養基地和首批國家集成電路學院建設單位。學部聚焦集成電路國家重大戰略需求,在化合物半導體材料與器件研發、模擬與混合信號集成電路設計、集成電路計算機輔助設計等領域取得豐碩科研成果。學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,賡續西電紅色基因,發揚西電優良傳統,培養了一代又一代胸懷祖國、勇于探索、敢于創新、精誠協作的優秀學子,為推進我國集成電路領域教育、科技、人才“三位一體”協同融合發展貢獻了西電力量。
蘇華科:做寬禁帶芯片技術領域傳承者
蘇華科(右一)在超凈間進行工藝流片教學
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,選擇了西電。”
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步的嬰兒,在浩瀚的專業知識領域里剛剛學會了直立行走。為了回答兒時的問題,他選擇了繼續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。蘇華科的導師許晟瑞教授主要從事GaN器件相關研究。氮化物器件優越的性能為制造適應極端環境的芯片奠定了基礎,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域發展的關鍵。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域尤其是在適應宇航、軍事等極端環境的芯片制造領域奠定國際領先地位。在與導師溝通之后,蘇華科信心滿滿地選定了這一領域作為自己的研究方向。然而,從本科生到研究生,學習、科研、生活方式的轉變,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研究轉向了傳統的微電子電路設計領域。這種轉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。但一次學科競賽止步省賽后,導師與他的徹夜長談讓他明白這種短平快、高度重復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,但對專業發展帶來的價值永遠無法與曾經他所專注的基礎研究領域相提并論。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。
郝躍院士為蘇華科(右)頒發首屆芯緣科技創新獎
“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”,談到過往的經歷時蘇華科這樣說。通過大量閱讀專業文獻,調整科研學習方式,蘇華科找到了自己的科研節奏;再遇困難時,他積極通過請教導師、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控創新性技術,實現了氮化物p溝道器件歐姆接觸性能顯著改善,為可在極端環境應用的電子系統設計奠定基礎。隨著研究的不斷推進,蘇華科先后在IEEE Electron Device Letters、Applied Physics Letters等相關領域權威期刊發表SCI論文6篇,研究成果得到了包括諾貝爾獎獲得者在內的國內外專家引用、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一起完成了“高性能GaN基PFET器件設計與制備”的作品,在“華為杯”第七屆中國研究生創“芯”大賽中獲得了一等獎“創芯之星”榮譽。與此同時,他還積極將相關成果在微電子領域的國內外會議上交流分享,更圍繞所提出的創新性技術申請國家發明專利5項,以期將基礎研究的創新突破盡快轉化為我國在相關產業的領先優勢。
關于未來,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師、與他攜手并肩的同門、為他遮風擋雨的團隊、為他提供平臺與資源的學部與學校;放不下這個他熱愛的領域與研究方向,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域不斷發展的責任。于是,即將畢業的他放棄了企業的優渥待遇,再次堅定地選擇留在西電,留在他所熱愛的研究領域,希望將這個方向做到極致,早日實現全氮化物集成電路,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年內禁止中興通訊向美國企業購買敏感產品,包括零部件、商品、軟件和技術。 ”彼時的國內芯片行業還長期處在一種“造不如買”的錯覺中。 這次事件猶如當頭一棒既落在了國內的芯片行業上,也落在了趙鑫的心上。 作為一名集成電路專業的學生,一名接受多年紅色校史洗禮的西電人,他覺得自己應該做點什么。
2019年,趙鑫以優異的學習成績和競賽表現獲得保研名額。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)。面對親朋的責備與不解,他卻說:“想要為高端芯片的國產化做點事兒,讀博是必須的。想快點到核心技術研發的一線,到這場‘芯片戰爭’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教育部重點實驗室團隊,師從模擬集成電路設計領域國際知名學者朱樟明教授。朱老師結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芯片設計。
2023年趙鑫參加第六屆中國研究生創“芯”大賽
歐美在當時最新版瓦森納協議《軍民兩用商品和技術清單》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出口管制。然而相關芯片從技術原理到實現方式,國內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,趙鑫與同學們以國別、團隊為線索,用一年多的時間追蹤了十幾個技術領先國家和團隊60余年內的近3000篇文獻。通過扎實的文獻梳理,他們總結出了這一領域的研究脈絡與技術演進路線。在進行電壓域ADC技術瓶頸突破時,他充分借鑒前期文獻梳理獲得的成果,在理論層面實現了時間域ADC與電壓域ADC的優勢互補,從而形成了完整的高性能ADC芯片研究理論和實踐指導意見。
為了盡快突破高性能ADC芯片受制于人的困境,在導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鍵模塊進行反復驗證。然而理論的突破并不等于技術的實現,加之國外對流片通道和測試儀器的嚴格審查,讓趙鑫無數次挑燈夜戰,與同學們一起集中攻堅,但并沒有獲得理想的結果。
若停步于此,讀博前兩年的成果產出已然足夠支撐趙鑫申請博士學位,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,繼續投入國產高性能ADC芯片的研發中。在導師的帶領下、在同門的鼓勵下、在相關領域兄弟單位的支持下,趙鑫和他所在實驗室團隊經過四年的集中攻堅終于在國產高性能ADC芯片研發中取得了突破性進展,摸索出了一條完全自主可控的設計路線,創新性地將時間域ADC的優勢與電壓域ADC的優勢相結合,在高性能ADC的能效與采樣率方面有了一系列突破性進展,實現了目前學術界首款有效位數大于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,提高電子系統產品的核心競爭力。基于此,趙鑫先后在IEEE TCAS-I、ESSCIRC、Sensors等相關領域權威期刊和會議發表SCI/EI論文7篇,申請發明專利5項,相關芯片受到了國際同行的高度評價。
趙鑫(右二)與同學在工藝間進行高溫退火操作
未來,他將繼續以國家重大戰略需求為己任,專注于高速高能效ADC設計研究,為我國高速高能效ADC設計領域實現從跟跑、并跑到領跑的轉變貢獻自己的力量。
蘇華科與趙鑫的成長經歷只是無數西電集成電路學子的縮影。
一代又一代的西電集成電路學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”!
來源 / 中國研究生
排版 / 薛孟涵
編輯 / 王冠玉
責編 / 王 格
出品 / 黨委宣傳部〔融媒體中心〕
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