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赵涤燹我有信心做出世界上的芯片

2018-10-28 12:09:20

赵涤燹:我有信心做出世界上的芯片

赵涤燹在实验室工作和做学术报告。

赵涤燹在实验室工作

赵涤燹,次看到这个名字,心头一紧。赶紧查阅字典。“燹”,读音“xian”,意为“野火”。“涤燹”,洗涤野火、战火,是期望平顺、幸福之意吧。

他研究的领域,也如他的名字一般神秘,毫米波芯片,5G通信的核心技术之一。“我有信心做出世界上的芯片”,他总是以平静的语气诉说不平凡的抱负。

更令人钦佩的是,以现有的研究实力,他完全可以在国外着名的大公司、研究机构获得很高的职位和待遇,事实上,他也收到了诸多充满诱惑的邀请。而他毅然选择回国创业。4月底,他将抵达南京,在东南大学移动通信国家重点实验室开启新的航程。

从上海到荷兰、比利时,再到南京,32岁的赵涤燹可谓一帆风顺,在求学生涯的每一个阶段都遇到了良师益友,做出了不凡的成绩。与其说,这是命运对他的垂青,不如说,是他始终坚定目标,并一步一步脚踏实地的前进,因而牢牢把握了命运。

在同学、同事、同行眼中,几乎“神”一样的赵涤燹,已经有了一个幸福的家庭。美丽贤惠的妻子,当年追求者甚众,低调高质的赵涤燹以独有的才华魅力赢得了姑娘的芳心。如今他们的女儿已经两岁,可爱伶俐。事业与生活齐头并进,相得益彰,相辅相成。这从另一个侧面再次验证了赵涤燹的眼光和选择。

回国前夕,中国驻比利时大使馆教育处为他举行了一个座谈会和欢送会。他认真地准备了一份发言稿,真诚地分享自己的成长经历和人生感悟,耐心地解答大家的琐碎问题。做人的谦逊,做事的严谨,彰显于每一个细节。这或许就是他的成功之道。

在他沉甸甸的发言稿里,有很多门外汉难以理解的艰涩术语,搞技术的,可从专业角度品评他到底在业界有多牛,而我则在字里行间感受到了一个80后,将个人前途与国家命运紧密相连的赤子情怀,看到了民族的希望和国家的未来。

赵涤燹在座谈会上的发言稿:

我于2002年开始在复旦大学进行本科学习,微电子学专业集成电路设计方向。大三的时候,我的两位专业课老师,孙承授教授和周晓方教授建议我早点进实验室工作,并把我推荐给了闵昊教授,使得我大三就有机会进入复旦大学专用集成电路国家重点实验室工作。闵老师之前在斯坦福大学工作过3年,之前也是国家重点实验室的主任,同时是华虹集成电路公司的前总经理,主持设计了上海市交通一卡通,社保卡和二代身份证的芯片项目。闵老师很忙,但也很关心学生,每周的周日下午,闵老师必定来实验室,给我们开组会,每次组会都可以从闵老师身上学到很多东西,所以我们也特别喜欢开组会。从那时起一直到现在,我就养成了每周日下午去实验室工作的习惯,这样可以提前想好下一周要做什么,使下一周的工作效率得到大大的提高。

由于两位任课老师的推荐,闵老师一开始就对我特别信任,让我一个本科生负责了射频识别(RFID)芯片里非挥发性存储器的设计,记得那时,我每天都可以学到很多新的东西,师兄师姐也特别照顾我这个小师弟,经过一年的努力,我完成了整个存储器芯片的设计,芯片终得到了流片验证,我还在期刊上发表了论文。

闵老师说的很多话一直让我受益匪浅,对我树立正确的人生观和科研态度影响很大。闵老师常说,“做芯片,我们要先做一个能用的,再做一个好用的”,其实我觉得我们不但做芯片要这样,做人做事也要这样,心中怀有目标,但是要一步一步、踏踏实实地朝着目标走,不能好高骛远。闵老师还说“我们在大学实验室,除了学技术,重要的是学习做事情的方法,那个才是你终身受用的东西”。闵老师是实干家,有着大企业家的胸怀,并且坚信芯片产业化的重要性。我现在依旧和闵老师有email和的联系,不断从闵老师身上吸取养分。

2007年,我在荷兰代尔夫特理工大学开始了硕士学习,并且在荷兰一待就是3年。在代尔夫特大学求学期间,我听了很多的课程,印象深的就是博通(Broadcom)公司全球副总裁Klass Bult给我们讲的模拟集成电路设计课程和John Long教授(也是我的硕士导师)讲的射频集成电路设计课程。之前我就一直想把这2门课学好,自己听课、看书摸索了近3年时间,还是觉得没有学扎实,听了2位老师的课后,再加上做了很多课程设计,顿时有一种大彻大悟的感觉。正是荷兰3年的学习和实践,为我的毫米波芯片设计打下了扎实的基础(毫米波芯片技术是未来5G通信的核心技术之一)。

我的个毫米波项目是在2008年做的硕士毕设,当时由John Long教授推荐,使得我可以在荷兰飞利浦研究院集成电路设计中心作为科研实习生完成毕业设计。毕设项目是采用130nm SiGe工艺实现60GHz波束成形发射机(beamforming transmitter),用于60GHz雷达定位系统,主要应用是为飞利浦照明服务,采用雷达芯片技术实现对室内灯光的自动控制,实现智能家庭的概念。我硕士的指导老师是Hugo Veenstra博士和John Long教授。Hugo Veenstra博士是飞利浦实验室的首席高级科学家,John Long教授是射频芯片设计领域全球排名前五的教授。硕士毕设让我受益的就是两位导师让我相信我也能做出的芯片。由于我的硕士课题是一个相对较新的课题,当时波束成形和相控阵芯片设计在全球也刚开展不久,参考文献不是很多,我花了一个月时间对已有文献进行了总结,写了研究报告,记得Hugo Veenstra博士看了后非常满意,说我是整个飞利浦研究院个研究这项技术的人,是研究院这个方向的专家。Hugo Veenstra博士的话让我对完成好这个充满挑战的项目顿时充满信心。飞利浦研究院的文化是工作时间办公室大门永远是敞开的,这样便于同事间的合作交流,这也使我有机会每天和其他工程师进行专业讨论。Hugo Veenstra博士很有耐心,每周都花很多时间与我探讨项目上的难题,并和我分享他几十年的设计经验。在飞利浦经过了将近1年的努力,我完成了整个芯片的设计,测试中波束成形发射机芯片所达到的调谐精度是1ps(10e-12),据我所知,这个08年取得的性能一直到去年才被别人超过。这里我想顺便提一下,波束成形和相控阵芯片技术也是未来5G芯片的核心技术(和导师一起,把硕士毕设的成果在欧洲固态电路会议上发表了两篇论文)。

我的硕士导师John Long教授严谨的治学态度让我也印象深刻,Long教授每天早上8点个到实验室,一直工作到晚上8点,一周7天,从不间断。我的硕士论文Long教授是一行一行,一个字一个字的改的。为了提高我的写作能力,John Long教授甚至花了500欧,让我去上了英语写作课,通过不断写论文,我的写作能力得到了大大的提高,在现在的鲁汶大学实验室,我是一个论文不需要教授修改的PhD。

硕士毕业后我在荷兰代尔夫特大学继续跟我的硕士导师John Long教授做了一年助理研究员工作,期间使用130nm SiGe工艺实现了94GHz超宽带接收机,用于高精度雷达成像系统。整个设计过程中跟John Long教授有了更多的交流,得到了John Long教授更多的指导,当然教授对我的要求也就更高了。John Long教授希望我能做出全世界性能的毫米波芯片,并且鼓励我说不管论文上的设计是那个业界大牛做的,我都可以做得更好。记得有一次,教授问我为什么选择一个电路设计结构,我当时的回答是因为一篇很好的文章上IBM的设计师也用了这个结构,Long教授听了就非常不高兴,告诉我决定一个结构应该自己分析,自己想,不能照搬别人的。怕我不明白,John Long教授甚至跟我说,“爱因斯坦是不看别人写的论文的,爱因斯坦只写论文给别人看”。的确,从0到1的过程才是难得,也是有价值的,实现从0到1是也是创新人才所需要的素质。那怎样做出的电路呢?记得Long教授有一次对我说,你需要Convince yourself using facts,用事实把自己说服。教授想告诉我,做好电路需要做很多分析,很多实验,很多仿真,并且反复思考总结,然后用得到的分析结果、仿真结果等事实告诉自己那种电路结构是的。

经过荷兰3年的学习,让我觉得业界大牛们并不是触不可及的,通过努力,是可以赶上并且逐渐超越的。我也从此很有信心做出全世界的芯片,因为通过反复分析仿真和计算,我可以确定我做的电路性能已经达到了所使用工艺可以实现的电路性能的极限了。

2010年5月,我有幸来到了鲁汶大学ESAT-MICAS集成电路设计实验室,开始了我的博士课题研究。鲁汶大学ESAT-MICAS集成电路设计实验室是世界着名的集成电路科研机构,长期致力于前沿芯片的研究。从实验室规模、研究成果和在集成电路领域做出的贡献上来说,鲁汶大学ESAT-MICAS实验室是欧洲高校中的集成电路研究实验室,全球而言,可能也只有美国加州大学伯克利分校的无线研究中心可以相比拟。我本人也去伯克利分校的无线研究中心访问过,MICAS集成电路实验室的测试设备和实验仪器甚至更好。实验室创始人Willy Sansen教授也先后多次到中国讲学,他所编着的教材“模拟集成电路设计精粹”被翻译成中文,为国内高校集成电路教学广泛使用。

我的博士课题是毫米波高效率发射机和功率放大器的研究,毫米波技术是下一代5G通信的核心技术。我的博士导师是Patrick Reynaert教授,Reynaert教授非常年轻,但在毫米波领域、功率放大器领域贡献巨大,他在集成电路领域的科研成果在全球40岁以下的教授中无可争议是的。Reynaert教授常跟我说,之所以自己成长那么快,要感谢MICAS这个平台,感谢MICAS实验室教授之间“通力合作,互相扶持,资源共享”的实验室文化。

来鲁汶大学读博前,我需要先过来这边面试。面试的时候,我做了1个小时左右的报告,介绍了我之前在荷兰设计的2块毫米波芯片,并花了将近半天的时间和组里所有的PhD进行了专业方面的讨论。面试后,Reynaert教授当时就用“impressive”这个词形容了他对我的印象和对我毫米波集成电路设计能力的认可。

博士开始后,Reynaert教授立即让我做了欧盟PANAMA项目鲁汶大学的技术负责人,记得开始读博不到2个月,我就作为鲁汶的代表去巴黎参加PANAMA的项目组会议,参加会议时,也遇到了Delft的两位教授,他们也对鲁汶大学能把这么重要的工作交给我一个新的PhD感到惊讶。在PANAMA项目中,我们的工作是和ST-Ericsson公司合作开发60GHz毫米波芯片,当时我们用ST的40nm CMOS工艺在2010年是的可以大批量生产芯片的工艺,ST-Ericsson公司也是首次使用这个工艺。因为是新工艺,所以设计可以使用的晶体管模型非常不准确。我花了大约2个月的时间对模型进行了全面仿真,提出了一些毫米波晶体管建模方面的建议,并把这2个月的研究成果拿到ST-Ericsson公司作了报告,次报告做完,ST-Ericsson公司的项目负责人就对我和教授说,我做的报告内容很有意思,下次能不能请公司其他的工程师一起来听。为了回馈Reynaert教授对我的充分信任,在PANAMA项目两年时间里,我特别努力,并且用CMOS工艺全球首次设计实现了高效率60-GHz异相调制发射机和60-GHz双模式高效率功率放大器两块芯片,这两块芯片所用的结构都是次在毫米波频段得到使用,所达到的性能至今在60-GHz频段仍然是全球的,同时功放芯片也通过了可靠性测试,在全负荷工作下估计可以达到10年的寿命。我把这两块芯片的设计和测试结果发表在了国际固态电路会议ISSCC(2012年)和IEEE固态电路杂志JSSC上。ISSCC是集成电路设计领域的会议,被誉为集成电路领域的奥林匹克,JSSC是集成电路领域杂志,并且是整个IEEE下载量的杂志,也是被美国专利引用多的杂志。

我在60GHz频段毫米波芯片的突出研究成果也为鲁汶大学争取来了新的毫米波项目,我也自然而然成为了项目的技术负责人,这也是我的第二个博士项目,项目被全球着名的半导体公司Analog Devices(ADI)公司支持,项目主要做E波段(70/80GHz)毫米波芯片,设计使用的是TSMC 28nm CMOS工艺,我也是整个鲁汶大学个使用28nm工艺的PhD,并且和ADI公司的工程师一起,为鲁汶大学建立了28nm的工艺平台(顺便提一句,28nm CMOS工艺被普遍认为是未来5G通信芯片所需要使用的主流工艺)。我们合作的项目,E-band系统主要应用于远距离通信,高输出功率超宽带功率放大器是其中难设计的芯片。经过将近1年的努力,我在全球首次用CMOS工艺实现了可以覆盖整个E波段的高输出功率功放电路,这个设计再次被ISSCC(2014年)大会录用,并在大会上作了报告,被工业界广泛认可,多家公司问我们要样品进行测试。并且,这个设计通过了ADI公司的验证(说明:我设计的这个功放芯片会被集成到ADI公司下一代汽车雷达的芯片系统中)。同时我在E波段研发的另一块发射机芯片可以传输的数据率达到了14Gb/s,速率上基本满足了5G芯片的速度要求,并且测试时所能达到的数据率受到了实验条件的限制,实际应该可以达到更高。

整个博士过程中,我多次以作者身份把研究成果发表在国际期刊和会议上,前面已经提到ISSCC会议和JSSC期刊是半导体集成电路设计领域的,可以公平的说,如果以作者身份发表一篇这样的文章,你基本可以在美国大的芯片设计公司拿到一个高级工程师的职位。而我在博士阶段一共在ISSCC和JSSC上已作者身份共发表了5篇文章(其中4篇已经正式发表,另1篇将在今年11月正式发表)。另外,我在微波领域的期刊T-MTT上也已作者发表了论文。博士阶段我以作者发表论文近9篇,共发表的学术论文将近20篇。并申请了3项美国发明专利,其中2项已经录用。此外,我于2013年12月获得“国家自费留学生奖学金”,并于2014年2月获得“IEEE固态电路协会(在读)博士成就奖(SSCS Pre-doctoral Achievement Award,是集成电路领域在读博士能拿到的奖项)”。

Patrick Reynaert教授常常跟我说,博士阶段光做好科研、写好论文是不够的,你必须锻炼你做学术报告、演讲的能力,教学、指导学生的能力,以及项目管理的能力。前面提到的ISSCC大会,与会人数超过3000人,演讲时下面的听众将近1000人。记得次参加ISSCC前,Reynaert教授和我一起把我的报告排练了将近10遍,大会报告完成后,一个日本着名的教授就走过来问Reynaert教授,是怎样培训学生作大会报告的,Reynaert教授听后也非常高兴。我的那篇论文也被评为ISSCC无线组的论文。此外,读博期间我还参与编写鲁汶大学硕士课程“高频集成电路设计”的课件和所有实验课材料;指导了3名硕士生的毕业设计;作为正式审稿人对多个集成电路领域核心期刊进行审稿;并于2013年8月在IMEC为“中国集成电路师资国际培训班”讲授4天共16学时课程,指导射频和毫米波功率放大器的设计。

特别特别珍惜在鲁汶的5年时光,在这里我学到了严谨的治学态度,高效的时间管理,以及如何权衡好工作和家庭的关系,当然也和中国及国际上的科研精英们建立了深厚的友谊。如果说复旦大学为我树立了正确的人生观;在荷兰代尔夫特理工大学和飞利浦研究院的这三年为我的毫米波芯片设计打下了扎实的基础;那么鲁汶大学MICAS集成电路实验室则为我提供了一个创新的平台,发展的平台,当然也让我知道了平台的重要性。正是因为有了这样一个平台,才让我在各方面的能力上取得了锻炼,并在科研创新上取得了重大突破。这里我还想特别强调“创新精神”在科学研究中的重要性。正是坚持着科研创新,才使得我在博士阶段提出了多项提高芯片性能并且得到工业界认可的毫米波技术。可以说,只有创新,才能推动科技的发展与进步。毫米波芯片技术将在未来第5代移动通信(5G)中发挥重要作用,对提高我国在通信等相关信息领域的国际竞争力具有深远意义。对于5G芯片的研发,我国和欧美等国的科研机构几乎是同时开展的,在时间上已经没有落后。我们芯片科研人员必须时刻秉持着创新精神,才能使我们的集成电路事业通过5G打好翻身仗,我们责无旁贷。

临近毕业时,我婉拒了近10家世界知名芯片设计公司的高层领导对我发出了邀请(包括CTO,VP和Director),像比利时IMEC毫米波芯片的负责人,Piet Wambacq教授,也多次对我发出邀请。我下定决心,准备毕业后马上投身东南大学移动通信国家重点实验室参加工作。

很多人问我,为什么做这个选择,包括我爱人也说,这么多公司找你,为什么不考虑一下;也有朋友劝我,说博士毕业后再待一两年,回国后拿到的职位和待遇可能是回国后奋斗年都拿不到的。那为什么要博士一毕业就回国呢?重要的原因就是“时间不等人啊”,5G的标准正在制定中,各个国家的各大公司和科研机构都在5G上投入了大量资金开展研究。所以我想,我必须马上回国,用我在毫米波集成电路上国际的技术优势,做出有竞争力的5G芯片,为我们5G芯片的研究开发奉献我的绵薄之力。同时,鲁汶大学的经历让我深刻认识到了平台的重要性,只有和同事通力合作,才能把事情迅速做起来。东南大学移动通信国家重点实验室主任尤肖虎教授作为国家5G重大专项专家组组长,对毫米波芯片的开发极为重视,并且早已开始布局,经过年的筹备,现已建成了完整的毫米波芯片测试平台。去年11月我去东南大学做了访问,尤肖虎教授在百忙之中抽时间跟我聊了将近1个小时,记得尤老师看到我的句话就是“赵涤燹,很年轻呀”,没等我提任何问题,尤老师就跟我详细介绍了实验室的未来规划以及实验室对应用于5G通信的毫米波芯片的重视,尤老师的介绍立刻消除了我的各种顾虑。对于如此优越的科研条件和尤老师的鼓励,我热血沸腾,希望尽早开始5G芯片的研发工作,并有信心在未来年内研发出国际的应用于5G的通信前端芯片。

8年的留学生活即将结束,我想借此机会感谢祖国的培养,感谢鲁汶大学ESAT-MICAS实验室Patrick Reynaert教授的指导与支持,感谢中国驻比利时大使馆教育处陶洪建参赞的关心与帮助。在这里,我跟陶参赞和各位保证,回到东南大学以后,我一定会在东南大学移动通信国家重点实验室的5G平台上踏踏实实,加倍努力,始终把国家利益放在位,用所学的知识为中国5G通信事业奉献自己的绵薄之力。

原标题:赵涤燹:我有信心做出世界上的芯片

稿源:人民

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