張博：“小”芯片“大”夢想

劉昊林

2013年10月，在西安市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)創(chuàng)業(yè)研發(fā)園內(nèi)誕生了一家新公司，名為“西安博瑞集信電子科技有限公司”，這是一家由海外回國專家和本土資深工程師創(chuàng)辦，中國科學(xué)院西安光機(jī)所參股.國內(nèi)多家知名風(fēng)險(xiǎn)投資機(jī)構(gòu)投資的高新技術(shù)企業(yè)。公司自成立以來，專注于各類專用通信芯片和微系統(tǒng)的研發(fā)及相關(guān)的技術(shù)服務(wù)。

這家企業(yè)擁有一支技術(shù)水平高，朝氣蓬勃、團(tuán)結(jié)合作，勇于拼搏的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型團(tuán)隊(duì)。憑借這支強(qiáng)有力的專業(yè)技術(shù)和管理團(tuán)隊(duì)，在成立不到3年的時(shí)間里.企業(yè)已成功開發(fā)出10多種軍用航空通信裝備專用芯片和微系統(tǒng)產(chǎn)品。自主設(shè)計(jì)的芯片產(chǎn)品經(jīng)過測試驗(yàn)證，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際同類產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)，且性能穩(wěn)定。該產(chǎn)品不僅使我國擁有了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軍用航空通信裝備專用芯片，打破了國外壟斷，同時(shí)填補(bǔ)了國內(nèi)高頻航空無線通信芯片空白。西安博瑞集信的出色表現(xiàn)已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)一顆冉冉升起的明星，他們穩(wěn)扎穩(wěn)打，正朝著夢想的方向急速駛航。這艘艦船背后的掌舵人就是“80后”海歸博士張博。

求實(shí)好學(xué) 潛心積淀

2007年，24歲的張博進(jìn)入西安電子科技大學(xué)開始了博士階段的學(xué)習(xí)，研究方向?yàn)樯漕l微波芯片設(shè)計(jì)。在當(dāng)時(shí)，國內(nèi)僅有少數(shù)研究團(tuán)隊(duì)在此領(lǐng)域展開研究工作。帶著對知識(shí)的渴望和對世界一流射頻微波芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的向往，2008年張博作為國家公派研究生前往新加坡國立大學(xué)，進(jìn)行毫米波集成電路設(shè)計(jì)方向的學(xué)習(xí)與科研工作。期間，他加入新加坡國家科學(xué)局微電子研究院，作為核心研發(fā)人員參與了“Components and Circuits Integration for Terahertz Applicatlons”等多項(xiàng)硅基毫米波集成電路重點(diǎn)科研項(xiàng)目的研究。先后發(fā)表SCI、EI論文近30余篇，獲得新加坡技術(shù)專利3項(xiàng)。正是在這一時(shí)期，張博第一次接觸到了世界先進(jìn)水平的射頻微波芯片設(shè)計(jì)技術(shù)。

先進(jìn)的設(shè)備、先進(jìn)的工藝、先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，這些無一不對張博產(chǎn)生巨大的震撼與吸引，因此他不得不抓緊一切時(shí)間努力學(xué)習(xí)并研究相關(guān)知識(shí)。在兩年的時(shí)間里，張博曾作為子課題負(fù)責(zé)人完成了2項(xiàng)射頻微波芯片設(shè)計(jì)新加坡國家重點(diǎn)科研項(xiàng)目，解決了對超過100GHz的高頻載波進(jìn)行10Gbps以上高速數(shù)據(jù)調(diào)制的問題，并研發(fā)出3D電磁屏蔽結(jié)構(gòu)等新技術(shù)，這些研究成果極大地促進(jìn)了射頻微波芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。由于其研究成果的創(chuàng)新性，張博獲得3項(xiàng)新加坡專利。而他所在團(tuán)隊(duì)的研究成果也在IEEE JSSC等芯片設(shè)計(jì)頂級國際期刊上得到發(fā)表，并受到《新加坡海峽時(shí)報(bào)》《中國日報(bào)》等媒體的爭相報(bào)道。

2011年對于張博來說是頗具重要意義的一年，帶著對祖國的思念，滿載著成果的他踏上了回國的班機(jī)。作為西安郵電大學(xué)百名博士人才計(jì)劃優(yōu)秀代表，他進(jìn)入西安郵電大學(xué)電子工程學(xué)院任教。新學(xué)期伊始，張博便將自己的全部熱情和精力投入到學(xué)校的教學(xué)和科研等各項(xiàng)工作中，身邊的同事評價(jià)他“工作積極、主動(dòng)、認(rèn)真，樂于奉獻(xiàn)”，而同時(shí)他也是學(xué)生眼中“專業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面廣博，作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)、要求極其嚴(yán)格”的優(yōu)秀老師，連續(xù)3年被學(xué)校評為績效考核先進(jìn)個(gè)人是對他工作的最大認(rèn)可與褒獎(jiǎng)。

“作為一名留學(xué)回國的博士，我特別想將在國外學(xué)習(xí)到的先進(jìn)技術(shù)發(fā)揮其用，為國效力”，自打回國起，張博的一言一行無不流露著滿腔熱血與雄心勃勃。自在西安郵電大學(xué)任教以來，他一直將自己的主要精力放在科研一線，并獲得了顯赫的成績。在不到5年的時(shí)間里，他個(gè)人發(fā)表SCI檢索學(xué)術(shù)論文10篇，主持國防“973”子課題、國家自然科學(xué)基金及省部級科研項(xiàng)目10多項(xiàng)，獲得項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)超過1000萬，取得多項(xiàng)高水平創(chuàng)新性成果，并成為國家信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)無線個(gè)域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)工作組代表。2013年張博被任命為陜西省通信專用集成電路設(shè)計(jì)工程技術(shù)中副主任，被評為陜西省青年科技新星；2014年他被陜西省教育工委評為省級優(yōu)秀共產(chǎn)黨員，同年，他帶領(lǐng)的“射頻模擬集成電路設(shè)計(jì)與系統(tǒng)集成團(tuán)隊(duì)”被西安郵電大學(xué)評為“西郵新星”團(tuán)隊(duì)；2015年他入選中國科學(xué)院“西部之光”一“西部青年學(xué)者”人才計(jì)劃，以第一完成人獲得陜西省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

聚焦航空 乘風(fēng)破浪

2013年，“中國通信集成電路技術(shù)與應(yīng)用研討會(huì)”于8月12～13日在無錫勝利召開，來自集成電路和通信領(lǐng)域的專家、學(xué)者、企業(yè)代表共計(jì)260人參加了會(huì)議，張博也應(yīng)邀出席。在會(huì)上，他就射頻集成電路創(chuàng)新設(shè)計(jì)與應(yīng)用發(fā)表了演講，他提出在射頻電路的設(shè)計(jì)中利用數(shù)字電路中FPGA的概念，搭建由模擬及射頻單元構(gòu)成的可編程陣列，在射頻芯片中實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)和可配置，從而利用一塊RF-FPGA核心芯片通過不同的配置，實(shí)現(xiàn)多種不同功能的射頻電路。這一方式不僅將極大地縮短射頻芯片的研發(fā)周期，還能降低射頻芯片的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證成本，從根本上改變射頻芯片的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證流程。

由于電子科學(xué)技術(shù)的持續(xù)快速發(fā)展，特別是以集成電路技術(shù)為代表的新興技術(shù)飛速的進(jìn)步，也使航空通信平臺(tái)有了長足的進(jìn)步。“在現(xiàn)代化航空通信平臺(tái)中，專用芯片性能的好壞直接決定著整體系統(tǒng)的性能、體積、功耗、可靠性等各項(xiàng)指標(biāo)。因此，對于我國，特別是軍用系統(tǒng)的信息化和現(xiàn)代化建設(shè)而言，有關(guān)航空通信平臺(tái)專用芯片技術(shù)的研究需求相當(dāng)重大且迫切”，張博時(shí)刻緊密關(guān)注著國家需求。

然而，要想實(shí)現(xiàn)高效可靠的航空通信平臺(tái)，專用芯片的設(shè)計(jì)技術(shù)至關(guān)重要。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，芯片設(shè)計(jì)已成為涉及電子科學(xué)、通信技術(shù)、材料科學(xué)、微波技術(shù)等多個(gè)學(xué)科和專業(yè)的綜合性交叉學(xué)科，這也對科研人員的知識(shí)廣度和研究水平提出了更高的要求。由此，張博組建了國防芯片實(shí)驗(yàn)室，針對航空通信專用芯片設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和測試等問題，對國外現(xiàn)有成果進(jìn)行了深入的整理、研究與分析，最終探索并開發(fā)出了適合于我國航空通信平臺(tái)的專用芯片設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和測試平臺(tái)。

一直以來，射頻模擬集成電路與系統(tǒng)集成技術(shù)由于其重要程度和自身的復(fù)雜性，始終是國際集成電路領(lǐng)域?qū)W術(shù)界及產(chǎn)業(yè)界共同的研究熱點(diǎn)與難點(diǎn)。障礙面前，張博迎難而上，勇于探索，他潛心研究，思路清晰，克服了重重障礙。從射頻模擬集成電路設(shè)計(jì)、射頻微波系統(tǒng)集成技術(shù)、射頻微波器件與材料3個(gè)方向入手，張博帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)解決了該領(lǐng)域的3大核心問題，即高質(zhì)量微波、毫米波信號的產(chǎn)生，微波、毫米波信號的有效放大與大功率輸出，以及高速射頻微波數(shù)據(jù)傳輸。無一例外，它們都是直接制約射頻微波集成電路與系統(tǒng)集成領(lǐng)域發(fā)展的障礙。由此不難看出，張博所開展的研究內(nèi)容與方向均是集成電路設(shè)計(jì)與系統(tǒng)集成技術(shù)中的核心與關(guān)鍵，正可謂“切中要害才能激活全盤，抓住關(guān)鍵方可綱舉目張”。

圍繞“產(chǎn)生-放大-傳輸”3個(gè)方向，他們首先改善了現(xiàn)有放大器增益增強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用于微波毫米波放大器設(shè)計(jì)時(shí)存在的——增益不足、電路穩(wěn)定性差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)，提出了可調(diào)高穩(wěn)定微波毫米波增益增強(qiáng)技術(shù)，并研發(fā)了新型壓控振蕩器結(jié)構(gòu)，提出適合于微波毫米波應(yīng)用的壓控振蕩器結(jié)構(gòu)，使其能夠在毫米波頻段取得很好的相位噪聲性能；與此同時(shí)，研發(fā)了新型毫米波晶體管噪聲模型，以使今后高頻壓控振蕩器設(shè)計(jì)能夠更加準(zhǔn)確；還建立了微波毫米波鎖相環(huán)模型，提出適合于微波毫米波應(yīng)用的寬帶、快速鎖定技術(shù)，使微波毫米波鎖相環(huán)能夠滿足各種通信系統(tǒng)，尤其是快速跳頻系統(tǒng)對頻率源的要求。

其次，他們研究了限制微波毫米波功率放大器輸出功率的因素，分析了現(xiàn)有片上功率合成技術(shù)應(yīng)用于微波毫米波功率放大器設(shè)計(jì)時(shí)存在的問題，并針對這些問題提出基于人工變壓器的片上功率合成技術(shù)，以高效地完成微波毫米波片上功率合成。

最后，他們針對現(xiàn)有微波介質(zhì)材料的不足，分析基于進(jìn)行射頻微波系統(tǒng)集成時(shí)，造成損耗的原因；并基于LTCC（低溫共燒陶瓷）技術(shù)提出3D互連技術(shù)，進(jìn)行微波多芯片進(jìn)行高效集成，有效提成系統(tǒng)集成度；研發(fā)了射頻微波材料基底橫向通孔填充高效散熱材料的整體散熱技術(shù)，技術(shù)采用在系統(tǒng)基材內(nèi)部進(jìn)行橫向打孔，并添加新型高效散熱材料的方式進(jìn)行整體散熱，使整體系統(tǒng)散熱效果得到大幅提升。

在此期間，團(tuán)隊(duì)還承接了多項(xiàng)國防射頻芯片的開發(fā)項(xiàng)目，成功研制出工程樣片十余款；獲得集成電路布圖保護(hù)13項(xiàng)、實(shí)用新型專利1項(xiàng)、申請發(fā)明專利1項(xiàng)。據(jù)張博介紹，大部分樣片均已通過測試，下一步集成后將批量生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)成果轉(zhuǎn)化。厚積薄發(fā)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新

“芯片設(shè)計(jì)技術(shù)是整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)的核心所在，射頻微波芯片設(shè)計(jì)又是整個(gè)芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域的難點(diǎn)與重點(diǎn)”，張博一語道出了整個(gè)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵問題所在，“它直接影響著電子、通信、航空航天等多個(gè)國民經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)領(lǐng)域的發(fā)展”。然而，射頻微波芯片設(shè)計(jì)由于難度大，關(guān)鍵技術(shù)多，在國內(nèi)的研究起步較晚，水平較低，核心技術(shù)長期落后于歐美發(fā)達(dá)國家，嚴(yán)重制約了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。根據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，2015年進(jìn)口集成電路3139.96億塊，同比增長10%，進(jìn)口金額2307億美元。國內(nèi)近八成的芯片依賴于進(jìn)口，其中高端芯片進(jìn)口率超過九成。芯片已經(jīng)超過石油進(jìn)口，成為我國進(jìn)口第一大商品。不光進(jìn)口成本居高不下，缺乏射頻微波芯片核心技術(shù)對我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，尤其是對國防領(lǐng)域會(huì)造成極大風(fēng)險(xiǎn)。張博看在眼里，急在心里。于是在2013年底，他帶領(lǐng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)辦了致力于射頻微波集成電路核心技術(shù)的高科技公司“西安博瑞集信電子科技有限公司”，并成功吸納中國科學(xué)院西安光機(jī)所西科天使基金和國內(nèi)多家風(fēng)投機(jī)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)投資。

談及共同打拼多年的團(tuán)隊(duì)，張博臉上洋溢出自豪的表情。盡管只有30余人（其中博士8人、公司人員90%以上具有碩士以上學(xué)歷），但他們憑借著自身領(lǐng)先的技術(shù)及過硬的思想和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，打出了一場又一場完美的攻堅(jiān)戰(zhàn)，成功開發(fā)出多款裝備專用芯片和多款小型微系統(tǒng)產(chǎn)品，多款芯片指標(biāo)甚至達(dá)到國際先進(jìn)水平。2016年公司不僅取得了國家二級保密資格、國軍標(biāo)證管理體系認(rèn)證證書、國家質(zhì)量管理體系認(rèn)證證書，通過了陜西省高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)定，同時(shí)還被評為2016年（第六屆）中國留人員創(chuàng)業(yè)園百家企業(yè)。公司得到了西安市高新開發(fā)區(qū)的重點(diǎn)支持，先后獲得西安市海外留學(xué)人員科技活動(dòng)擇優(yōu)資助項(xiàng)目支持、陜西省重大科技創(chuàng)新專項(xiàng)計(jì)劃、陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程計(jì)劃項(xiàng)目、西安市科技企業(yè)小巨人培育計(jì)劃一科技人才創(chuàng)業(yè)工程等多項(xiàng)重點(diǎn)科研項(xiàng)目的支持。

他們有理想、有作為，致力于在國防領(lǐng)域?yàn)榭蛻魟?chuàng)造價(jià)值，并通過價(jià)值的實(shí)現(xiàn)使自身成為國內(nèi)領(lǐng)先的國防電子信息產(chǎn)品供應(yīng)商。公司成立近3年來，通過實(shí)施自主技術(shù)創(chuàng)新“立足國防軍工、拓展民用”的市場開拓策略，已取得跨越式發(fā)展，正努力成為國防電子信息領(lǐng)域的領(lǐng)軍民營企業(yè)。在大方向的指引下，他們也正在積極探索市場經(jīng)濟(jì)條件下民營高科技企業(yè)為國防科技工業(yè)建設(shè)服務(wù)的新路子。

作為團(tuán)隊(duì)帶頭人，張博絲毫不敢松懈，他堅(jiān)守工作在科研一線，仍保持并加強(qiáng)對領(lǐng)域中新知識(shí)的學(xué)習(xí)，不斷與學(xué)術(shù)界及產(chǎn)業(yè)界加強(qiáng)互動(dòng)。此外，他還在努力提升自身的管理能力。在“80后”中，張博是佼佼者，他年輕，有學(xué)識(shí)，敢想敢拼，有擔(dān)當(dāng)。小小的芯片上承載著他大大的夢想，未來集成電路領(lǐng)域發(fā)展的接力棒將交由他們繼續(xù)傳遞下去。