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用爱国心打造“中国芯”(庆祝中国共产党成立100周年·侨胞说·祖国在我心中(14))_集成电路_芯片

落叶飘零 2025-01-18 13:10:52 0

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王志功(左二)正在辅导研究生。
受访者供图

1997年10月,在德国从事高速集成电路研究13年的王志功,放弃德国研究所优渥的报酬,返国投身当时百端待举的集成电路奇迹。
从空无一物的实验室,到建成集成电路无生产线设计、集成电路测试和系统运用平台,王志功带领东南大学射频与光电集成电路研究所一起披荆斩棘,成功设计多批国际前辈水平的超高速集成电路,推动芯片国产化再进一程。

用爱国心打造“中国芯”(庆祝中国共产党成立100周年·侨胞说·祖国在我心中(14))_集成电路_芯片 科学

返国创“芯”24年,王志功说这是他生平无悔的选择。
今后,为了中国射频、超高速与光电集成电路设计人才的培养,他还将连续前行。

以下是他的自述。

60平方米空房间,搭建集成电路实验室

从德国回到母校东南大学,我立即动手创建射频与光电集成电路研究所(以下简称射光所)。
那时,中国的集成电路设计、芯片制造和测试等领域与美国、德国比较至少掉队20年。
在家当方面,自主生产的集成电路只能知足不到20%的海内市场需求,关键集成电路如打算机核心芯片CPU、光纤通信系统高速电路、互联网网关网卡电路等险些100%从国外入口。
对中国信息安全网络而言,这无疑隐蔽着巨大威胁。
在研究方面,集成电路高技能人才奇缺,研究条件与外国实验室比较大相径庭,干系研究也需快马加鞭、奋起直追。
因此,我在返国前就打定主意,要把多年积累的射频、超高速、光电集成电路研究履历,尽快运用于海内高端集成电路奇迹。

在海内培植集成电路实验室,统统都要从零开始。
射光所初创时,只有一间60平方米的空房间、100万元启动资金、1名研究助手和2名新招收的硕士研究生。
集成电路设计必备的软件工具、集成电路制造测试装置和仪器、实验室做事器、事情站、打算机和网络环境等都须要从头搭建。

条件朴素更要迎难而上。
为了高效配置实验室软硬件环境,我和浩瀚国外供应商展开会谈,反复剖析、比较各家报价,希望以最优惠的价格为射光所争取最好的条件。
当时的一套电路剖析软件,外国供应商的要价每套约1万美元。
经由与多家公司的上百次传真和邮件沟通,末了我成功以7000美元引进12套软件,帮射光所打好根本举动步伐培植第一步。

一张芯片的出身,必须经由集成电路设计、制造、封装、测试等环节。
上世纪90年代,海内仅有的几条集成电路制造工艺线不具备代工条件,须要开拓国外的代工制造做事。
于是,我带领射光所开辟当时国外普遍实践、海内却尚不熟习的“无生产线集成电路设计 代工制造”模式,与美国、法国、德国、奥地利等国家的13家20多条工艺线签订互助协议,以多项目晶圆模式委托制造集成电路。
为了获取德国IHP天下最高速锗硅BiCMOS工艺,我专程前往位于奥德河边的法兰克福进行会谈;为了获取法国CMP的MEMS工艺和OMMIC公司的GaAs工艺,我两次飞往法国签订流片(芯片流水制作)做事协议。

“路漫漫其修远兮,吾将高下而求索”是我的座右铭。
面对从零开始的实验条件,我明白,这是返国科研创业的必经由程。
只要超过这个难关,我们的集成电路研究一定会迎来质变。

芝麻大的小芯片,蕴含光纤通信加速器

1998年,射光所通过美国MOSIS大学操持做事平台与台积电达成了流片做事协议。
但在利用台积电的0.35微米CMOS工艺设计2.5Gb/s(千兆比特每秒)光纤通信用超高速集成电路时,射光所还无法得到芯片电路与版图设计的全套文件。
于是,我带领全研究所师生奋战一个暑假,边学习、边设计,基于已经得到的设计软件平台,开拓了台积电0.35微米CMOS工艺仿照电路设计套件,于1999年8月完成了第一批数种超高速芯片的设计,提交台积电流片。
这是射光所无生产线集成电路设计平台的第一次运行考试测验。

3个月后,制成的光纤通信用限幅放大芯片运抵上海虹桥机场。
但新问题又涌现了:由于这是一种全新的入口物品,海关找不到相应的报关规范。
为此,我专程赶到虹桥机场,向海关阐明这些芝麻大的芯片来龙去脉。
经由几番周折,终于把我国第一批以无生产线设计和多项目晶圆境外制造模式得到的芯片拿到了手上。

握着芯片,我的手抖动不已。
一方面,返国奋斗终于有告终果,我忍不住心潮澎湃;另一方面,我也担心制成的芯片能否测出结果。
我在德国研究期间,实验室采取的是双极性晶体监工艺和砷化镓工艺,两种工艺都有完善的设计、制造和测试环境,有上百人的高水平研究团队进行互助。
而这次的设计环境、工艺类型、流片渠道和地点都是全新考试测验,芯片是否制作成功尚属未知。

令人激动的是,回到射光所后,芯片一举测试成功,各项指标知足设计目标。
2000年4月,我组织的首届中德光电子微电子器件和电路专家论坛会上,国家“863”操持光电子主题专家组现场评定后同等认为:光纤通信用限幅放大芯片研制成功,补充了海内空缺,达到了天下前辈水平。
在2000年的中德光电器件与电路专家论坛上,与会的德方专家特殊是一贯关注着我返国事情进展的德国鲁尔大学教授,对射光所用如此短的韶光、花如此少的经费、取得如此高水平的研究结果表示钦佩。

2003年,射光所利用0.2微米砷化镓工艺,开拓一种光纤通信用激光驱动器芯片,测试达到24Gb/s的事情速率,创造了当时最高速“中国芯”。
此后10余年,射光所开展上百批、上千种集成电路设计、制造和测试事情,承担一系列国家级、省部级和与企业互助项目。
如今,我们采取CMOS工艺成功开拓的S波段变频收发芯片已运用于多个国家重大装备,运用总量超100万颗,产生经济效益上亿元。

24年创“芯”史,培植人才培养新高地

返国24年来,我见证了中国集成电路设计和芯片制造业从弱小到强大、集成电路设计人才从数千人到超过10万人、集成电路设计企业从屈指可数到上千家、工艺线从几条到近百条的发展进程。
我衷心为自己参与中国科技巨变而感到自满。

返国科研创“芯”固然历经困难,但现在转头看,我仍旧要说一句“今生无悔”。
我从一个农人的儿子发展为国家高技能领域的专家,离不开祖国的哺育和支持。
把节制的知识和技能奉献给祖国,便是我的初心和空想。
返国以来,我先后获评教诲部“长江学者褒奖操持”特聘教授、江苏省“劳动模范”、首届“全国侨界十杰”称号、“全国五一劳动奖章”,这些名誉便是对我连续前行的鼓励。

当前,我国集成电路芯片特殊是核心芯片设计制造水平与发达国家特殊是美国比较仍有不小差距。
想要制造成千上万种“中国芯”,难点在于如何培养更多高水平集成电路人才、占领纳米工艺芯片尖端制造技能、破解高端芯片“卡脖子”难题。

我坚信,一名精良的芯片领域研究者,不仅要具备宽广深厚的材料、工艺、器件、电路、系统和设计工具知识,还要有勇于创新、勇攀高峰的闯劲和耐得寂寞、不求速成的工程师精神。
这既是我对自己的哀求,也贯穿我对研究生的培养过程始终。
至今,射光所已培养10多位博士后、100多位博士、1000多名硕士,个中30多位发展为大学集成电路设计干系学院的教授和副教授,数十位成为海内集成电路设计领域的领军人物。
3000多名海内集成电路设计工程师也在这里接管培训。
下一步,我将连续推进射频、超高速与光电集成电路设计人才培养事情,为中国芯片领域运送优质人才,为打造“中国芯”作出新贡献。

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