在春風漸暖, 陽光和煦的三月, 期盼已久的兩會如期而至. 今年的政府工作報告提出, 全面實施戰略性新興產業發展規劃, 加快新材料, 人工智慧, 整合電路, 生物製藥, 第五代移動通信等技術研發和轉化, 做大做強產業集群.
國家對整合電路等高新技術的重視, 讓中國科學院上海微系統與資訊技術研究所的田彤教授備受鼓舞, 他激動地說: '在整合電路的發展上, 雖然目前我們還存在一些技術短板, 但是在國家的大力支援下, 相信我們一定會儘快補齊短板, 取得突破, 促進民族工業的蓬勃發展. '
作為一位以促進科研成果產業化為己任的科學家, 田彤自2010年入選中科院 '百人計劃' 回國以來, 長期從事類比/射頻整合電路及系統設計的研發工作. 他淡泊的性格和對科研的執著, 以及超越常人的耐心和毅力, 讓他在超寬頻接收機射頻前端IC的理論, 設計和實現, 基於頻域統計特性的片上雜訊有源抵消技術的開發方面取得了突破性進展和創新性成果.
心馳神往 結緣整合電路
俗話說 '興趣是最好的老師' , 田彤在初中和高中階段對電子和整合電路方面就產生了濃厚的興趣, 參加了很多興趣小組, 再加上身邊濃厚的科研氛圍, 田彤順理成章地進入電子行業領域, 一心找尋書中描寫的令他心馳神往的 '矽谷' .
自1986年開始, 田彤先後取得了華中理工大學固體電子學系半導體物理與器件專業本科學位, 西安電子科技大學電路與系統專業碩士學位和西安交通大學微電子方向的博士學位. 從本科到博士, 田彤始終關注著國家的發展方向和學科的發展動態, 他多方涉獵, 在各個方面不斷完善自己的知識架構, 最終選定射頻整合電路及系統設計這一研究方向, 在科研的廣闊天空放飛自己的夢想.
博士畢業後, 田彤想進一步豐富自己的科研經驗, 於是在1998年至2001年間, 他遠赴新加坡南洋理工大學就讀博士後, 並於2002年任職新加坡微電子研究院高級工程師, 高級研究科學家, 課題組長, 研究院技術委員會委員等, 並榮獲了新加坡微電子研究院2003—2004年度優秀研究獎. 2004年, 田彤來到丹麥奧爾堡大學電子系統系擔任副教授, 並參加了歐盟關於物聯網及可穿戴技術的第6框架計劃MAGNET項目.
2010年, 是田彤科研生涯頗具轉折意義的一年. 這一年他入選中科院 '百人計劃' , 懷揣對祖國的熱愛和對微電子行業發展的無限憧憬, 田彤來到中科院上海微系統及資訊技術研究所任研究員, 博士生導師, 同時擔任《IEEE Trans. on Circuit and System Ⅱ》期刊副編輯. 他的主要研究方向是Si類比及射頻整合電路和系統, Si毫米波整合電路和系統, 射頻人體植入系統及人體輔助系統.
工作中的田彤總是幹勁十足, 他享受並陶醉於自己熱愛的行業. 回國7年間, 田彤承擔了國家重大專項, 上海市專項的研發項目, 和相關企業進行了大量的合作. 他發明專利授權2項, 版圖保護授權約12項, 接受 (filed) 發明專利申請6項. 在國際學術刊物及學術會議上發表論文64篇, 其中30篇為第一作者; 合著論著1部. 並多次擔任重要國際會議如APMC等的射頻整合電路分會主席或作邀請報告.
然而取得獎項和專利並不是田彤的主要目的, 用他的話說就是: '我更看重的是科研工作的成果轉化, 能夠造福於社會和人民, 才是讓我獲得成就感的最高榮譽! '
不畏挑戰 突破研究瓶頸
鑒於物聯網巨大的市場潛力, 並涉及國家的發展戰略, 歐美等發達國家從一開始就對節點電路市場和技術標準進行壟斷. 田彤一心要打破這種技術壁壘, 2010年剛回國就主持了 '用於物聯網的極低功耗高能效無線節點晶片技術平台' 項目, 立志補齊我國在該領域的短板, 並努力超越國外水平, 走向技術前沿.
然而科研的道路並非一直平坦, 每每遇到挫折, 田彤用耐心和信心突破了一個又一個研究瓶頸.
目前田彤的科研工作, 一方面以低功耗高能量效率物聯網通用和專用無線節點共性核心技術研發為目標, 研究可用於各種物聯網應用的通用和專用晶片設計及實現技術, 建立核心子系統, 感測器/節點界面技術, 支援系統和應用開發技術, 為極低功耗高能量效率物聯網無線節點研究設計和應用提供理論和技術支援. 在此基礎上, 進一步努力把相關研究結果總結為綠牙技術體系, 並獲得了國家專利授權, 設計了相關無線收發機晶片, 實現了核心技術的晶片載體, 獲得了工業界的普遍認可和歡迎.
另一方面的研究, 則是田彤更為看中的矽基毫米波. 田彤介紹說: '隨著對低成本高性能系統的需求, 基於矽基毫米波整合晶片的開發必將成為工業的發展趨勢. ' 他敏銳地察覺到矽基毫米波的研究價值, 在2008—2009年間就開始著手前期研究工作. 2010年回國後, 田彤帶領課題組繼續開展研究, 目前已取得突破性進展. 在嚴謹的基礎技術研究如矽襯底毫米波器件建模, 低阻襯底效應抑制, 片上雜訊抑制等技術研究基礎上, 課題組採用基於65nm Si CMOS研究設計的, 具備自主智慧財產權的35GHz單晶片毫米波雷達感測器晶片併流片成功. 該晶片採用調頻連續波 (FMCW) 體制, 片上包括35GHz的FMCW訊號源, 收發鏈路, 電源管理電路, SPI控制數據口, 線上校準以及中頻放大電路等全部毫米波訊號處理模組, 可極大地提升新一代毫米波雷達系統的整合度, 全面提升毫米波系統的性能. 與此同時, 高整合度的新一代毫米波雷達系統非常顯著地降低了系統成本及技術實用化的門檻.
步履不止 打通轉化通道
在產業化的進程中, 田彤有著自己的想法, 他認為產業化是從一開始就需要考慮, 納入整個研發系統的關鍵步驟.
在新加坡和丹麥的十餘年科研經驗, 讓他對國外科研成果的產業化發展有著深刻的理解. 經過這些年的不懈努力, 從目前已經發表的國際同領域研究結果綜合比較來看, 田彤針對矽基毫米波的研究處於國際第一梯隊的領先地位. 在工業界資金支援下, 課題組研發的35GHz單晶片毫米波雷達感測器流片是國內首塊功能完整並實現了量產的晶片. 據悉, 這類晶片以前完全依賴進口, 價格非常昂貴, 這一研究成果無疑改變了我國矽基毫米波晶片技術長期落後於發達國家先進水平的現狀. 田彤打了個形象的比方, 他說, 這相當於把專業的單反相機變成了傻瓜相機, 不僅大幅降低了生產成本, 還為國家節約了大量外匯.
目前課題組正在相關企業的資金支援下, 將研究工作向77GHz及94GHz單晶片雷達感測器以及5G通信系統前端晶片推進, 以期早日實現產業化, 填補國內該領域的空白.
凝心聚力 團隊砥礪前行
田彤的科研生涯受到了導師羅晉生教授的指引, 和中電科技南京電子器件研究所林金庭教授以及陳堂勝教授的幫助. 田彤帶著導師們的言傳身教和殷切希望, 賦予了團隊新的力量和遠大的目標.
田彤所帶的團隊, 大多是他的碩士和博士研究生, 以及一部分工作人員. 他以身作則, 並對自己的團隊成員提出了具體的要求, 他認為科研工作者要以坐十年冷板凳的決心和毅力, 腳踏實地地做基礎研究. 另外, 對一個整合電路從業者來說, 創新與應用兩個方面都極為重要, 既要重視基礎理論的研究, 也要考慮到成果轉化的方方面面, 有前瞻性的開展各項科研工作.
在田彤的帶領下, 團隊始終以提高我國技術水平為目的, 在矽基毫米波領域保持著發展勢頭. 田彤表示, 未來還有更多的難題和機遇, 他將與團隊一起並肩作戰, 爭取更大的產業化投資和國家項目支援, 擴大研發隊伍, 改進測試條件, 創設研發到量產基地, 以加快並引領矽基毫米波整合電路技術的研究. 同時, 他們在理論研究階段即與江蘇微遠芯微系統技術有限公司合作, 與工業界建立共識和關聯, 以在研究早期從工業界獲得資金和資源支援, 並水到渠成實現產業化的經驗, 探索一條適合中國國情的技術產業化道路. 田彤希望, 在今後十年與江蘇微遠芯微系統技術有限公司繼續開展合作, 把國內的技術水平和產業化水平推向新的高度, 促進我國工業的進一步發展.