中國心 中國芯

倪海波

芯片和原子彈、衛(wèi)星一樣，不是花錢就能買到的，它不僅應(yīng)用在手機(jī)、計算機(jī)、汽車等產(chǎn)業(yè)，也在國防軍工、航天衛(wèi)星等領(lǐng)域內(nèi)被大量應(yīng)用。更何況，芯片還是物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)的核心?？梢哉f，在未來很長一段時間里，芯片必將在國家戰(zhàn)略中占有一席之地。

但如今，繼手機(jī)產(chǎn)業(yè)之后，汽車行業(yè)也正深受芯片影響。事實上，由于芯片短缺，福特、大眾和日產(chǎn)等汽車巨頭已相繼減產(chǎn)。目前，芯片供應(yīng)危機(jī)正影響各行各業(yè)。

中國芯片在研發(fā)過程中困難重重，這時候，個人能做什么？又能做出多少貢獻(xiàn)？北京航空航天大學(xué)集成電路科學(xué)與工程學(xué)院副教授、集成電路工藝與裝備系系主任、校級微納公共創(chuàng)新中心副主任王新河，正在用親身經(jīng)歷交出一份時代答卷。

走出自立自強(qiáng)的新路

2018年，美媒《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》發(fā)表了一篇名為“芯片戰(zhàn)”（Chip War）的重磅報告。這篇長達(dá)一百多頁的報告，標(biāo)志著中美之間的芯片戰(zhàn)爭從幕后走向臺前。

彼時，王新河剛從清華大學(xué)凝聚態(tài)物理學(xué)博士畢業(yè)。在國家新的挑戰(zhàn)和個人新的起點面前，他沒有選擇出國，而是選擇留在北京航空航天大學(xué)進(jìn)行博士后研究。

做出這一決定并非一時心血來潮，也并非被愛國情懷沖昏頭腦，王新河有自己的考慮。本科期間，王新河通過學(xué)校組織的海外研修計劃，前往哈佛大學(xué)、麻省理工學(xué)院、耶魯大學(xué)等學(xué)?？疾臁Ｔ谀抢?，他發(fā)現(xiàn)國內(nèi)實驗室的硬件設(shè)備和國外已經(jīng)不相上下。碩士期間，他再次出國，前往加利福尼亞大學(xué)伯克利分校做訪問學(xué)者。他發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)學(xué)術(shù)交流的數(shù)量和質(zhì)量也基本可以和國外持平。既然科研氛圍和硬件設(shè)備都沒問題，那國內(nèi)落后的原因在哪里呢？在仔細(xì)對比國內(nèi)外的情況后，他找到了差距來源——人。王新河說：“在伯克利分校交流期間，那里的科研工作者給我的感覺很不同，他們敢想敢做，在科學(xué)研究上有很大的愿景。相對而言國內(nèi)科研工作者在原始創(chuàng)新意識上還很欠缺，最明顯的表現(xiàn)是，他們不敢想?！薄昂苄疫\，我的博士導(dǎo)師姜開利教授為我樹立了勇于創(chuàng)新、潛心鉆研的榜樣。”

面對美國制裁，總要有人來攪局。在榜樣的激勵下，留在國內(nèi)帶動科研創(chuàng)新，成為王新河的報國之志。

北京航空航天大學(xué)也確實是科研圣地。2013年，自旋電子寄存器發(fā)明人、自旋電子器件開源模型庫SPINLIB創(chuàng)始人趙巍勝教授全職回國，加入北京航空航天大學(xué)。2014年，他將導(dǎo)師——2007年諾貝爾物理學(xué)獎得主、自旋電子學(xué)的創(chuàng)始人、世界級物理學(xué)家艾爾伯·費爾教授引進(jìn)北航，并成立費爾北京研究院，聚焦自旋電子學(xué)研究，自旋電子技術(shù)在面向航空航天應(yīng)用及突破集成電路瓶頸方面具有重大價值。王新河說：“自旋電子學(xué)這個概念并不新，但在國內(nèi)聚焦做自旋電子研究的學(xué)校卻屈指可數(shù)，其中北京航空航天大學(xué)已走在國際前沿?！?/p>

在北京航空航天大學(xué)從事納米研究的王新河將研究方向轉(zhuǎn)為集成電路。他希望在博士研究的基礎(chǔ)上，在集成電路方向也開辟出一片新天地。王新河所在團(tuán)隊的學(xué)術(shù)帶頭人趙巍勝教授曾有一個觀點：“你做的東西，一定是別人沒有做的，經(jīng)你手的作品，一定要比別人好?！痹诎駱蛹钕马频Z篤行，想別人不敢想、做別人不敢做，成為刻在王新河骨子里的基因。在博士及博士后期間，圍繞低維材料的機(jī)-電-磁耦合，王新河與合作者首次實現(xiàn)了非局域聲子態(tài)耦合，將聲子態(tài)耦合強(qiáng)度提高2～3個量級，并演示了高頻聲子腔的相干拉比振蕩。他們還首次揭示了單電子-聲子態(tài)相干耦合，發(fā)現(xiàn)了強(qiáng)自旋軌道耦合導(dǎo)致的能谷自旋進(jìn)動等新效應(yīng)。進(jìn)一步，他們利用以上耦合效應(yīng)，發(fā)展了一系列新型器件自旋電子學(xué)和量子電子學(xué)器件。在自立自強(qiáng)的道路上，王新河及其團(tuán)隊奮力開辟了一條新路。

人才興 芯片興

據(jù)《中國集成電路產(chǎn)業(yè)人才白皮書（2019—2020）》統(tǒng)計分析顯示，按當(dāng)前產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢及對應(yīng)人均產(chǎn)值推算，到2022年前后，全行業(yè)人才需求將達(dá)到74.45萬人左右。但截至2017年年底，我國集成電路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)有人才存量為40萬左右，人才缺口近35萬人。而在高端人才中，全國示范性微電子學(xué)院的博士畢業(yè)生更愿意進(jìn)入高?；蚩蒲性核ぷ鳌＿@意味著，單純依托高校已經(jīng)不能滿足人才的供給要求。因此，王新河在提到人才培養(yǎng)時，不無感慨地和記者說：“雖然我很年輕，但這件事卻很急迫?！?/p>

面對巨大的人才空缺，除了繼續(xù)加大高校人才培養(yǎng)力度外，推動微電子和集成電路相關(guān)的一級學(xué)科的申請和建設(shè)，是縮小高校人才培養(yǎng)與企業(yè)用人需求間差距、推動集成電路人才“供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革”的重要舉措。為此，北京航空航天大學(xué)抓緊成立“集成電路科學(xué)與工程”一級學(xué)科，并建立“集成電路工藝與裝備系”，希望吸引更多優(yōu)秀的學(xué)生投身集成電路行業(yè)關(guān)鍵崗位。

不過，遠(yuǎn)水解不了近渴。作為業(yè)內(nèi)人士，王新河能很明顯地感覺到企業(yè)的急迫。他說：“現(xiàn)在很多企業(yè)一張口就說缺人。集成電路產(chǎn)業(yè)是一個人才、資金、技術(shù)高度密集的產(chǎn)業(yè)，加快相關(guān)人才輸入，已經(jīng)成為我國集成電路扭轉(zhuǎn)落后挨打局面的當(dāng)務(wù)之急?！?/p>

為此，北京航空航天大學(xué)集成電路工藝與裝備系在創(chuàng)新教研體系方面實行一系列舉措，包括著力推廣企業(yè)聯(lián)培專業(yè)碩士、工程博士的培養(yǎng)模式，打造“平臺+模塊”的課程結(jié)構(gòu);依托學(xué)院優(yōu)質(zhì)課程、微納中心實驗平臺資源，將實驗實訓(xùn)植入模塊化的課程內(nèi)容中，為集成電路工藝開發(fā)及國產(chǎn)裝備研發(fā)驗證提供一流的公共實驗平臺和產(chǎn)教研融合基地;與企業(yè)合作設(shè)立“定向班”，針對集成電路工藝和裝備方面緊缺的人才開展協(xié)同育人;在聯(lián)合實驗室框架下設(shè)立課題研究組，以面向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的項目為載體，對口培養(yǎng)行業(yè)緊缺的高水平研發(fā)人才等。

在學(xué)校、企業(yè)及相關(guān)政策的支持下，集成電路工藝與裝備系目前進(jìn)步神速。“我們系是年前成立的，但現(xiàn)在已經(jīng)和國內(nèi)集成電路工藝和裝備鏈的多家代表性企業(yè)建立了聯(lián)合研發(fā)關(guān)系，并已自主研發(fā)成功了多款長期受國外壟斷的集成電路高端裝備。”談到學(xué)院及工藝與裝備系的發(fā)展，擔(dān)任系主任的王新河神態(tài)難得放松了下來。

除了致力于推動團(tuán)隊的發(fā)展，作為北京航空航天大學(xué)校級微納公共創(chuàng)新中心副主任，王新河也在傾力參與打造面向微納科技前沿和多學(xué)科融合的平臺重器。另外，作為學(xué)院教學(xué)的骨干力量，王新河對學(xué)生的培養(yǎng)，也絲毫不敢松懈。他認(rèn)為對學(xué)生來說有兩點認(rèn)識非常重要：“要廣泛研讀，積極思索，通過交叉遷移獲得創(chuàng)新的想法，同時須謹(jǐn)記“如果單純只是想法而不致力于使其落地，則永遠(yuǎn)無法實現(xiàn)可能的價值”。他經(jīng)常鼓勵學(xué)生面向企業(yè)、產(chǎn)業(yè)和國家重大問題尋求創(chuàng)新的答案，要努力成長為“學(xué)術(shù)—產(chǎn)業(yè)”深度融合的復(fù)合型人才。

前行之路道阻且長，但王新河相信，雖然中國現(xiàn)在的集成電路科技和產(chǎn)業(yè)還充滿艱辛和未知，但待到國內(nèi)相關(guān)人才梯隊紛紛成長起來后，爆發(fā)的力量也終將是不可估量的。

有人說，中國芯片突圍戰(zhàn)是科技史上最悲壯的長征，但值得慶幸的是，還有更多像王新河一樣的奮斗者正在逐步加入其中。也許前行之路會很長，但路的盡頭，已初露曙光。