闵大荒耕耘者:华东师范大学在创“芯”大赛上种出春天

2022-05-13 22:25:15 业界动态

(集微网报道)真正的耕耘者,是最懂春天的人。

3月18日,临近春分,也是“华为杯”第四届中国研究生创“芯”大赛竞演及颁奖典礼举行的日子。由华东师范大学通信与电子工程学院张润曦、石春琦老师指导,李旭红、陈召琪、潘呈献三位队员组成的“闵大荒耕耘者”团队斩获了本次大赛的最高荣誉——「创"芯"之星」。

 爱集微作为“华为杯”创芯大赛官方合作伙伴,赛后与这支获奖队伍的指导老师及队员进行了深度交流。

队长李旭红接受爱集微采访时回忆道:“其实组委会来电前,我还在复盘整个过程,因为比赛时有些紧张,觉得表现得不够完美。再加上参赛队伍们实力都很强,并没有胜券在握的感觉。甚至电话得知团队拿了创"芯"之星时,我的下意识反应是向组委会工作人员再确认一遍。”

“在得到对方肯定的回复后,在电话里就忍不住笑出声。”李旭红表示,确实非常开心,因为大家的努力终于有了回报。

集成电路的学习要厚积薄发

作为唯一一家以企业命题形式获得该奖项的团队,李旭红和队员们在拿到赛题之初就犯了难。

据了解,【闵大荒耕耘者】团队的参赛作品是由格科微提供的企业命题——片上高速环振PLL设计。对于该命题的设计,格科微提出了“调谐范围、相位噪声、锁定时间、芯片功耗、芯片面积、电源抑制”共六个方向的要求。

李旭红表示,这次企业命题对性能指标的要求几乎涵盖了PLL的所有指标,所以刚拿到题目的时候,大家一时间都不知道从哪里着手。再加上实验室还有其他项目同时在进行,时间比较紧张,其他团队又非常优秀。坦白说,直到比赛结束我们并没有十足的把握。

所幸在制定解题方案的过程中,李旭红和队员们很快达成了共识。

“因为电路各参数之间本身就存在许多折中关系,如果想把每一项指标都做到非常优秀几乎是不可能的事情,所以我们团队一致认为要抓住其中几个主要的性能指标作为突破点,在力所能及的范围内将这几项做到最优。”

决定了设计的大方向,三位队员立即进行了长达一周的调研工作。李旭红告诉爱集微,“我们将近三年内国际期刊和会议的优秀论文整理、对比分析,最后选择适当的指标作为我们作品的设计目标。”

基于前期的调研分析,团队最终决定将“低噪声、超宽带、可编程”作为本次设计的最大亮点。通过采用新型双环、亚采样、低相噪锁相环系统结构,以数控+模控相结合的方式实现多子带的超宽带VCO,同时采用高PSR、低噪声片上LDO对来自电源的噪声进行抑制,从三个维度体现设计的创新性。

需要指出的是,从芯片仿真结果来看,本次作品在调谐范围、锁定时间等指标实现的性能甚至高于企业要求。

张润曦老师向爱集微介绍到,“完成企业命题指标的方式不止一种,作品中采用的是目前国际上比较新型的方法之一,因为一开始我们就没有把企业命题作为最终目标,而是按照更高的标准去做。国际上一些新研究、新结构通常能让芯片具有更好的性能,队员们通过比对筛选找到最适配的新型结构,这也是前期调研的意义。在这个结构基础上,再对结构中的各个模块、电路进行优化和设计,从而实现这个结构能达到的最好性能。最终得到的一些指标,可能就会比公司命题要求的指标更高。”

“之所以能在较短的时间里找到一个适合目前指标的方案并完成,一方面得益于实验室在这个研究方向上的长期积累,另一方面也是队员们过去几年一直都在做相关的学习和科研工作。”张润曦老师强调。

解决问题的关键:以团队之名

对于学术领域来说,绝大多数的研发过程都不会一帆风顺。“闵大荒的耕耘者们”在完成本次设计过程中,同样也遇到过阻碍。

能够突破阻碍达成最后目标的原因,李旭红的答案可以总结为两个字——团结。

初期设计的电路在环路锁定过程中,出现了一个李旭红和队员们都没有见过的工作现象。尽管不影响电路性能,但大家还是一致认为要弄清楚什么原因造成的,并排除设计中存在的所有隐患。

她告诉爱集微,“队员们在开始做设计之前,对每个人负责的工作内容分工。如果按当初的分工来说,这个现象并不会要求每个同学来解决。不过在发现问题后,大家都不约而同地复制电路,一起去仿真。”

“因为每位队员本身所学的侧重点存在差异,大家思考和解决问题的方式有所不同,所以当每个人去看电路表现,就会迸发出许多想法。大家集思广益、反复探讨,花了两天左右时间才将原因成功找到。”

李旭红谈到,设计从开始到完成的过程中发生了许多类似的小插曲都让她印象深刻。每一件这样的事,都能够体现队员之间的团结协作。

“即便前期已经做好分工,但遇到问题时,没有一个人会在意这是否属于个人负责的部分。”李旭红认为,这是因为大家有一个共同目标,为了完成目标团结起来,不去计较个人得失,最后才能得到好的结果。

需要指出的是,即便团队具有很强的凝聚力,也免不了队员们对同一件事情的意见相左。

回忆起这次参赛过程,李旭红表示,这次命题设计中也发生过类似情况。“当时我们做电源抑制的时候,我和潘呈献同学各自提出了一个方案,他认为应该做带反馈的补偿,我认为应该做LDO,大家想法上有差异。解决办法就是把两个方案结果进行逐一比较,最终采用LDO的方案更好一些。”

实践出真知,这句话也同样适用于科研学术领域。“如果队员之间存在意见分歧,唯一的办法就是用数据说话。”指导老师张润曦说到。

付出甘之如饴,所得归于欢喜。

回顾团队获奖的经过,就像是从播种到收获的过程。曾经队员们在学习过程中付出的点点滴滴,眼下都真真切切地实现了转化。

张润曦老师表示,得知团队获奖后我也很开心。首先,觉得同学们多年来的努力有了收获;其次,参加创“芯”大赛作为我们实验室的一个传统,是老师培养学生很重要的方式之一。我希望学生能够主动参与,通过科研项目得到综合性锻炼,培养学生的兴趣,同时也是对他们学习成果的一个检视;最后,我看到每一届同学们都能通过参加比赛获奖,真正把学校所学的本领掌握到位,这样一代一代往下传承,也让我感到很欣慰。

院校与企业之间需要“桥梁”

正如张润曦老师所说,学生们参与科研项目对其本身而言受益匪浅。“闵大荒耕耘者”团队此次拿到的企业命题,在比赛同时更加深入了解到企业和市场的需求,通过增加另一个维度的考量,让整个作品变得愈加完整。

李旭红告诉爱集微,团队最开始设计的时候,为了追求更优越的性能,用比较高的参考频率做了一版设计。虽然这个频率对于设计本身非常友好,但对应这个频率的器件非常昂贵,前期由于没有跟企业沟通交流,导致忽略了成本问题。

“后来经过与企业的沟通,公司指出我们初版设计的问题,并对降低成本给出建议,最后才有了我们的获奖作品。这件事给我个人的感受是,电路设计最终还要为应用服务,能够实现量产的电路设计才能发挥出真正作用,所以做学术研究时也应该做全面的考量。”

不仅如此,加大与高校实验室的合作也能够使企业在前端技术和产品研发实现更多储备。两者实际上是相辅相成的局面,尤其对于技术创新有强需求的集成电路产业来说,产学研的深度融合已成为不可逆的趋势。

如何能够让院校师生与企业之间进行更加充分的信息交流和思想碰撞?

石春琦老师指出:“虽然我国集成电路产业中体现了产学研融合的趋势,但我认为企业与院校之间仍缺少沟通的平台。对于院校来说,我希望能够有一个平台或渠道让我们更了解企业的需求,这其实是蛮重要的事情。”

她举例到,比如有些学校老师正在进行一些对产业发展有意义的工作和研究,但他可能找不到相关的企业对接需求,所以就会有些浪费。这时候如果有一个大的平台建立起双方的沟通,对学校和企业以及高校老师都是非常好的事情。

其实在集成电路产业中,除了有院校与企业之间的双向奔赴,爱集微作为一家面向国际的专业ICT产业咨询服务机构,也一直致力于提供全产业链的高价值咨询服务,推动全球半导体产业健康发展。

多年来,爱集微携手高校不断探索开展“产学研”深度合作。

爱集微即将通过微电子学院校企合作论坛,探索校企实训基地的合作可能,构建三位一体的实训基地建设与实践;爱集微打造的集微半导体人力资源大会,为中国半导体企业、高校及机构提供人才交流平台;集微人才双选会则为半导体相关高校、企业搭建了校企对接的桥梁。

此外,在促进学术成果交流转化方面,爱集微剑指半导体显示行业,并承办了中国历史最悠久、规格最高的显示学术会议——2022中国显示学术会议,旨在推动产教融合,打造汇聚顶尖学者资源和前沿学术思想的平台。

经过多年的持续推进,爱集微不仅与清华、北大、西电等数十所国内微电子院校联合主办了校友论坛,更创立了一套成熟、稳定、可持续应用的人才培养、对接模式,推动产业发展。

即便各界都在为之付出努力和行动,但实现真正意义上的“产学研”融合仍是一个需要长时间耕耘的课题。

除了过往付出的努力,今年1月19日,华东师范大学正式成立了集成电路科学与工程学院,瞄准“集成电路制造与器件、集成电路设计与应用、集成电路材料与微纳器件”等方向。

张润曦老师在采访中也谈到:“因为我们学校的钱校长也是工科出身,所以对于集成电路产业发展相关问题的理解非常深刻,华东师范大学作为一所综合性大学,为集成电路这个学科专门成立了学院,也体现学校对推动产业进步的支持,和对相关人才培养的重视。”

他表示,“产学研”合作其实急不来。因为它需要一定的时间和过程,所以我也希望团队或院校跟企业之间能够建立一个长期的、稳定的合作关系,这样会更有利于新技术的开发和研究,同样也会让更多创新技术在市场和产业中开花结果。

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