徐鴻濤：風(fēng)正揚帆恰當(dāng)時

本刊記者 王 輝

徐鴻濤：風(fēng)正揚帆恰當(dāng)時

本刊記者 王 輝

2016年3月3日，海外高層次人才引進(jìn)工作專項辦公室公布了最新一批“千人計劃”青年人才名單，復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院研究員徐鴻濤的名字赫然其中。

“其實在國外的這些年一直都有回國的想法，只是總沒有遇到合適的時機(jī)。”徐鴻濤說道，“我回國的初衷其實很簡單，就是想利用自己所學(xué)專長為中國急需的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展做點實事。”1999年，一心求學(xué)的徐鴻濤，遠(yuǎn)赴美國深造。只是，令他沒有想到的是，這一去竟然就是16年時間。

厚積以薄發(fā)

上世紀(jì)80年代中期，還在就讀小學(xué)的徐鴻濤就已經(jīng)接觸了時下高新科技——計算機(jī)，并曾多次參加計算機(jī)以及相關(guān)學(xué)科的競賽，獲得省市級別第一名。然而，在計算機(jī)科學(xué)方面卓有天賦的徐鴻濤，在1993年報考復(fù)旦大學(xué)時卻舍棄了這個熱門學(xué)科，而選擇了電子工程系，并選擇了微電子與固體電子專業(yè)。用他的話說就是，“這個專業(yè)比較難學(xué)，更有挑戰(zhàn)性”。就是這個簡單的想法，讓剛滿16歲的徐鴻濤從此踏上了微電子探索之路。

喜歡探索、熱愛挑戰(zhàn)的人對待一切未知事物都充滿了激情與斗志，徐鴻濤便是如此。對他而言，微電子世界就是等待他去開疆拓土的新大陸。然而，上世紀(jì)90年代，國內(nèi)器件工藝和IC設(shè)計水平比較落后，幾年的大學(xué)學(xué)習(xí)也讓徐鴻濤意識到，要想在這條道路上繼續(xù)求索，就必須接觸和了解世界最先進(jìn)的技術(shù)，置身于科技研究的前沿。

2000年，徐鴻濤來到了加州大學(xué)圣芭芭拉分校繼續(xù)攻讀電子與計算機(jī)工程博士學(xué)位。5年的海外學(xué)習(xí)生活，徐鴻濤很快成長為微電子專業(yè)領(lǐng)域研究型人才。

2005年7月，拿到加州大學(xué)圣芭芭拉分校電子與計算機(jī)工程博士學(xué)位后，出于對創(chuàng)業(yè)公司的好奇，徐鴻濤加入了REMEC寬帶無線公司，成為一名高級IC設(shè)計工程師。幾個月后，美國英特爾公司的橄欖枝打動了他。此后，他便在英特爾研究院這個行業(yè)頂尖研究機(jī)構(gòu)開啟了長達(dá)十年的工作研究生涯。

這期間，他獲得了13項美國專利，6次獲得部門表彰獎，4次受邀在Intel技術(shù)峰會上演講。牽頭和主管的的研究項目成果多次在英特爾開發(fā)者峰會上演示。在包含行業(yè)頂級期刊ISSCC 和JSSC在內(nèi)已發(fā)表30余篇論文，超過700余次引用。2013年起，他還受邀擔(dān)任IEEE IWS國際無線會議技術(shù)評審委員，并主持“低功耗低噪聲超寬帶無線收發(fā)機(jī)”分會和“高級無線收發(fā)機(jī)架構(gòu)”主題分會。2014年他被評為國際電子電氣工程師學(xué)會IEEE協(xié)會高級會員。2014年6月，徐鴻濤主持了2014 IEEE RFIC國際射頻集成電路會議議程中關(guān)于功率放大器研討會，并受邀講演。2015年，他又受邀擔(dān)任IEEE RFIC技術(shù)評審委員，并主持射頻前端技術(shù)和高性能接收機(jī)架構(gòu)主題分會。

十多年的工作研究經(jīng)歷，徐鴻濤已從當(dāng)初的青年學(xué)者成長為國際知名專家。然而，工作上的成就和生活上的富足并沒有令他改變初衷，回國的念頭始終縈繞在徐鴻濤心間。“其實無論是求學(xué)階段還是工作期間，我一直都想回國發(fā)展，但沒有遇到合適的機(jī)會。”徐鴻濤說道。什么時候回國？回國后做什么？這些既需要精心準(zhǔn)備也要有天時地利。

2012年徐鴻濤回國時就去了北京，與清華大學(xué)、北京大學(xué)、中國科學(xué)院等各大高校和研究院做技術(shù)交流。2013年，他又用了一個多月時間將上海及周邊城市的各大高校跑了個遍。

“這幾年我也感覺到國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展越來越好，基礎(chǔ)已經(jīng)累積到一定程度，可以更好地針對我們學(xué)科開展相關(guān)研究了。”徐鴻濤說道，“現(xiàn)在回來正好可以發(fā)揮我的專長，為國內(nèi)的行業(yè)發(fā)展做一點有意義的事情。”2015年，離開了近16年的徐鴻濤終于回國了。他選擇的“梧桐樹”正是他曾經(jīng)的母校——復(fù)旦大學(xué)。

參加2014年華美半導(dǎo)體協(xié)會

半導(dǎo)體“達(dá)人”

工欲善其事，必先利其器。多年海外的學(xué)習(xí)與工作生涯，已然令徐鴻濤站到了學(xué)科的前沿。他的研究領(lǐng)域包含了射頻電路在先進(jìn)CMOS半導(dǎo)體工藝上的快速實現(xiàn)、無線收發(fā)機(jī)數(shù)字方式的設(shè)計方法、高效率功率放大器、包含模擬數(shù)字電路全集成單芯片無線系統(tǒng)、無線收發(fā)系統(tǒng)的自動化設(shè)計以及化合物半導(dǎo)體微波器件和微波全集成電路。

“射頻電路廣義來講就是高頻電路，比較適合用于無線信息傳輸。”徐鴻濤介紹。按照摩爾定律，集成電路工藝每隔一年半推進(jìn)一個世代，芯片也就越變越小。2005年徐鴻濤剛到英特爾公司時，彼時的公司還在進(jìn)行90納米的射頻芯片研究。盡管如此，那時英特爾公司的制造技術(shù)也至少領(lǐng)先其他公司兩代工藝。

然而，此前絕大部分CMOS工藝是用在數(shù)字電路上，隨著無線信息傳輸?shù)囊笤絹碓酱螅酒δ苌弦哺Ｍ蔁o線系統(tǒng)，越來越多的研究開始傾向于在CMOS工藝上去做射頻電路，試圖將數(shù)字電路和模擬射頻做在一個芯片上。

“這很困難”，徐鴻濤簡短直言。然而，越是困難卻越能激起他攻堅的斗志和信念。

在英特爾公司英特爾研究院任主管研究科學(xué)家期間，徐鴻濤擔(dān)任了研究院14納米CMOS超低功耗無線系統(tǒng)SoC項目負(fù)責(zé)人和技術(shù)帶頭人。帶領(lǐng)10余人團(tuán)隊，歷經(jīng)兩年多，從系統(tǒng)定義，架構(gòu)創(chuàng)新，到項目執(zhí)行完成，開發(fā)了世界首枚14納米CMOS芯片集成了模擬射頻的收發(fā)模塊，數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊和微處理器。基于系統(tǒng)優(yōu)化和架構(gòu)創(chuàng)新，此全集成芯片在工作和待機(jī)功耗是同期產(chǎn)品的三分之一，并已成功通過測試驗證，于2015年3月在英特爾無線峰會上成功演示。該芯片及其系統(tǒng)用于搭建無線傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)，和可穿戴系統(tǒng)。

“這個項目確實很困難，但我們更看好超低功耗無線通訊的應(yīng)用前景。2011年前后我們做過一些市場、技術(shù)等方面的分析，覺得將來手機(jī)發(fā)展到一定程度會有更輕巧的東西和人或物體相配，可以把信息用傳感器收集起來，經(jīng)過簡單的計算處理，再通過低功耗的無線模塊，把這些信息傳到服務(wù)器端。其實就是現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴設(shè)備，只是那時還沒有這些名詞出現(xiàn)。”徐鴻濤說道。

從90納米到14納米的無線系統(tǒng)開發(fā)過程中，他還開發(fā)出了用于低功耗和低成本無線系統(tǒng)的顛覆性的無線收發(fā)機(jī)的架構(gòu)。研究結(jié)果用于在先進(jìn)半導(dǎo)體工藝上快速實現(xiàn)模擬/射頻電路。并集成在大規(guī)模無線SoC上。其中32納米CMOS全數(shù)字無線收發(fā)機(jī)項目和摩爾定律全集成無線系統(tǒng)曾經(jīng)分別于2011和2012年由英特爾首席技術(shù)官在IDF首日Keynote（前沿技術(shù)展示會）演示。

同時，他還領(lǐng)導(dǎo)并研發(fā)了多款高性能功率放大器。其中首創(chuàng)的Outphasing數(shù)字式功率放大器，成功證明了用數(shù)字方法實現(xiàn)射頻的射頻功率放大器，性能可以超越傳統(tǒng)的設(shè)計方式。基于32納米CMOS工藝研發(fā)的兩款功率放大器，性能超越其他同期的設(shè)計，成為32納米CMOS功率放大器性能標(biāo)桿。

此外，他還完成了無線射頻系統(tǒng)在先進(jìn)半導(dǎo)體工藝上的實現(xiàn)，以及高性能微波電路在化合物半導(dǎo)體器件的實現(xiàn)。前者他參與了從32納米到14納米半導(dǎo)體工藝對射頻電路的優(yōu)化，通過完整無線收發(fā)系統(tǒng)在先進(jìn)半導(dǎo)體工藝上的實現(xiàn)，驗證最新工藝的性能、穩(wěn)定性和建模的準(zhǔn)確性。后者通過5年凈化間微波器件工藝開發(fā)研究經(jīng)驗，獨立完成了從微波器件制造到電路設(shè)計測試流程，開發(fā)出基于GaN HEMT的微波集成電路加工工藝，并對此工藝的有源器件和被動器件建立模型，設(shè)計開發(fā)包括PA，VCO和LNA在內(nèi)的高性能微波電路，并在研究期間首創(chuàng)了可集成在化合物半導(dǎo)體上的鐵電材料器件制造工藝，極大減小微波元件的尺寸，并設(shè)計高性能自適應(yīng)的微波電路。

“學(xué)以致用”這是徐鴻濤心底真實的聲音。也正是這種責(zé)任感激勵著他不斷創(chuàng)新。科學(xué)是技術(shù)之源，技術(shù)是產(chǎn)業(yè)之源，技術(shù)創(chuàng)新是建立在科學(xué)理論的發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)之上，而產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新主要建立在技術(shù)創(chuàng)新基礎(chǔ)之上。徐鴻濤深諳此理。中國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展離不開有志有識之士們的共同努力。2015年，作為射頻電路和無線系統(tǒng)集成電路領(lǐng)域的世界知名專家和帶頭人，海外引進(jìn)人才，徐鴻濤正式加入上海復(fù)旦大學(xué)，被復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院聘為教授級研究員。新的篇章正式開啟。

在英特爾IDF技術(shù)演示后臺

復(fù)旦導(dǎo)師課題組團(tuán)聚

逐夢人生

2016年3月8日，美國商務(wù)部在網(wǎng)站貼出公示，以違反美國出口管制法規(guī)為由將中興通訊公司等中國企業(yè)列入“實體清單”，對中興公司采取限制出口措施。引起國內(nèi)外強(qiáng)烈反響。

“我有很多朋友還在國外做教授或在公司工作，但我覺得現(xiàn)在國內(nèi)對人才支持的力度不比海外差。而且國內(nèi)還有一個很大的優(yōu)勢，現(xiàn)在大家越來越意識到半導(dǎo)體是一個不可或缺的產(chǎn)業(yè)。特別是前段時間美國制裁中興事件也讓大家意識到，這個產(chǎn)業(yè)一旦被別人掌控，整個經(jīng)濟(jì)體系和產(chǎn)業(yè)體系都會崩潰。在這樣的大環(huán)境下政府也愿意投入更多的資源進(jìn)來，學(xué)校也是。所以我也經(jīng)常鼓勵我的朋友們趕快回來，‘timing很重要’！”徐鴻濤笑道，“最需要你的地方才是最能體現(xiàn)自身價值的地方。”

而回國后的徐鴻濤主要研究領(lǐng)域有3個，第一個就是繼續(xù)之前在超低功耗無線系統(tǒng)的工作。移動無線互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展使物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴設(shè)備越來越普及，然而系統(tǒng)功耗大的問題成為最影響用戶體驗的因素之一。無線通信模塊在整個SoC系統(tǒng)中往往消耗最多的電力，而通信模塊中絕大部分的能量消耗在模擬和射頻電路上。進(jìn)一步降低無線通信系統(tǒng)的功耗往往需要通信協(xié)議、調(diào)制方式和電路架構(gòu)之間相互優(yōu)化。降低系統(tǒng)功耗的另一種方式是引入高效率能量采集技術(shù)到系統(tǒng)中，利用環(huán)境中存在的能量隨時隨地的給系統(tǒng)提供電力。這種方式可以讓系統(tǒng)擺脫電池充電的限制，使無線通信系統(tǒng)更廣泛的應(yīng)用于各種輕巧的應(yīng)用中。

與Intel研究院伙伴們滑雪

第二個研究領(lǐng)域仍然和之前的工作積累有關(guān)，即專注于射頻和模擬電路在先進(jìn)半導(dǎo)體工藝中的性能提升。隨著越來越多的帶有新型用戶體驗的設(shè)備被用戶喜愛，市場對包含無線通信功能的多功能全集成芯片的需要急劇增加。這類系統(tǒng)需要把傳統(tǒng)工藝上開發(fā)的模擬和射頻功能模塊盡快的集成到先進(jìn)半導(dǎo)體工藝上。然而，傳統(tǒng)的模擬和射頻電路設(shè)計方法在先進(jìn)半導(dǎo)體工藝上碰到越來越多的瓶頸。解決這些難題往往需要在工藝開發(fā)和設(shè)計方法兩方面同時引入技術(shù)創(chuàng)新。尤其在通信系統(tǒng)架構(gòu)和模擬射頻電路設(shè)計方法上采用全數(shù)字模式的開發(fā)方式，可加速通信功能模塊開發(fā)流程，并讓通信模塊更容易和數(shù)字模塊全集成在同一工藝上，進(jìn)一步實現(xiàn)射頻和模擬電路在先進(jìn)半導(dǎo)體工藝中的性能提升。

“最后一個就是基于5G通信的超高頻無線通信系統(tǒng)。”徐鴻濤介紹，5G目前而言仍然是比較長遠(yuǎn)、模糊的概念，整體系統(tǒng)定義并沒有完全確定。“這個部分我的計劃是先做前沿技術(shù)積累，也就是從量變到質(zhì)變的過程。我會先放一部分資源去做底層研究，等找到確定方向后再投入更多資源加速推進(jìn)。”

顯然，無論何時何地，徐鴻濤總是致力于做一個探索者。

然而，有探索就會有失敗。徐鴻濤認(rèn)為，失敗并不是一件壞事情，并且一定程度上還是好事。“有失敗的積累你才知道這個領(lǐng)域難在哪里。”徐鴻濤介紹，英特爾研究院有一個特別的獎項，就是專門評選之前失敗的項目。“從研究的角度來講，驗證一個方法行不通同樣是有價值的，因為你知道這個方向是不可行的，別人就不需要走同樣的彎路，這是很有價值的事情。如果你經(jīng)過不斷嘗試能得到更好的結(jié)果，那就說明這條路是可行的。”產(chǎn)業(yè)界將覺得風(fēng)險高、無法短期驗證的事情交給研究院來做，就是以最小的成本換取最大的利益。

“就像行軍中，面對一片森林無路可走時，需要派出先遣隊探索調(diào)研，摸索出最佳路徑后再帶領(lǐng)大部隊繼續(xù)前行。”徐鴻濤說道，“這就叫最小成本的失敗，少量前期高風(fēng)險的投入為大部隊的前進(jìn)選擇出一條正確的路。”

徐鴻濤也同樣如此看待自己的工作。“如果你做的是一件很簡單、低風(fēng)險的事，那你的收獲也會很少。”在徐鴻濤眼中，做工程研究必須要做權(quán)衡，不可能方方面面都做到最好，為了專注某個方向可能會需要犧牲掉其他的機(jī)會。也正是這些偏經(jīng)濟(jì)學(xué)理論的想法，促使他在讀博期間，同時攻讀了經(jīng)濟(jì)學(xué)碩士。

在國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)亟需撥開云霧蓬勃發(fā)展之時，徐鴻濤義無反顧地放棄了國外的優(yōu)渥條件站在了風(fēng)口浪尖處。于他而言，能在國內(nèi)半導(dǎo)體事業(yè)發(fā)展中貢獻(xiàn)出自己的一份力量便是最大的收獲。