張博：“小”芯片“大”夢想

劉昊林

2013年10月，在西安市高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)創(chuàng)業(yè)研發(fā)園內誕生了一家新公司，名為“西安博瑞集信電子科技有限公司”，這是一家由海外回國專家和本土資深工程師創(chuàng)辦，中國科學院西安光機所參股.國內多家知名風險投資機構投資的高新技術企業(yè)。公司自成立以來，專注于各類專用通信芯片和微系統(tǒng)的研發(fā)及相關的技術服務。

這家企業(yè)擁有一支技術水平高，朝氣蓬勃、團結合作，勇于拼搏的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型團隊。憑借這支強有力的專業(yè)技術和管理團隊，在成立不到3年的時間里.企業(yè)已成功開發(fā)出10多種軍用航空通信裝備專用芯片和微系統(tǒng)產品。自主設計的芯片產品經過測試驗證，各項技術指標達到國際同類產品技術指標，且性能穩(wěn)定。該產品不僅使我國擁有了自主知識產權的軍用航空通信裝備專用芯片，打破了國外壟斷，同時填補了國內高頻航空無線通信芯片空白。西安博瑞集信的出色表現(xiàn)已經成為業(yè)內一顆冉冉升起的明星，他們穩(wěn)扎穩(wěn)打，正朝著夢想的方向急速駛航。這艘艦船背后的掌舵人就是“80后”海歸博士張博。

求實好學 潛心積淀

2007年，24歲的張博進入西安電子科技大學開始了博士階段的學習，研究方向為射頻微波芯片設計。在當時，國內僅有少數(shù)研究團隊在此領域展開研究工作。帶著對知識的渴望和對世界一流射頻微波芯片設計技術的向往，2008年張博作為國家公派研究生前往新加坡國立大學，進行毫米波集成電路設計方向的學習與科研工作。期間，他加入新加坡國家科學局微電子研究院，作為核心研發(fā)人員參與了“Components and Circuits Integration for Terahertz Applicatlons”等多項硅基毫米波集成電路重點科研項目的研究。先后發(fā)表SCI、EI論文近30余篇，獲得新加坡技術專利3項。正是在這一時期，張博第一次接觸到了世界先進水平的射頻微波芯片設計技術。

先進的設備、先進的工藝、先進的設計方法，這些無一不對張博產生巨大的震撼與吸引，因此他不得不抓緊一切時間努力學習并研究相關知識。在兩年的時間里，張博曾作為子課題負責人完成了2項射頻微波芯片設計新加坡國家重點科研項目，解決了對超過100GHz的高頻載波進行10Gbps以上高速數(shù)據(jù)調制的問題，并研發(fā)出3D電磁屏蔽結構等新技術，這些研究成果極大地促進了射頻微波芯片設計技術的發(fā)展。由于其研究成果的創(chuàng)新性，張博獲得3項新加坡專利。而他所在團隊的研究成果也在IEEE JSSC等芯片設計頂級國際期刊上得到發(fā)表，并受到《新加坡海峽時報》《中國日報》等媒體的爭相報道。

2011年對于張博來說是頗具重要意義的一年，帶著對祖國的思念，滿載著成果的他踏上了回國的班機。作為西安郵電大學百名博士人才計劃優(yōu)秀代表，他進入西安郵電大學電子工程學院任教。新學期伊始，張博便將自己的全部熱情和精力投入到學校的教學和科研等各項工作中，身邊的同事評價他“工作積極、主動、認真，樂于奉獻”，而同時他也是學生眼中“專業(yè)基礎扎實、知識面廣博，作風嚴謹、要求極其嚴格”的優(yōu)秀老師，連續(xù)3年被學校評為績效考核先進個人是對他工作的最大認可與褒獎。

“作為一名留學回國的博士，我特別想將在國外學習到的先進技術發(fā)揮其用，為國效力”，自打回國起，張博的一言一行無不流露著滿腔熱血與雄心勃勃。自在西安郵電大學任教以來，他一直將自己的主要精力放在科研一線，并獲得了顯赫的成績。在不到5年的時間里，他個人發(fā)表SCI檢索學術論文10篇，主持國防“973”子課題、國家自然科學基金及省部級科研項目10多項，獲得項目經費超過1000萬，取得多項高水平創(chuàng)新性成果，并成為國家信息技術標準化委員會無線個域網標準工作組代表。2013年張博被任命為陜西省通信專用集成電路設計工程技術中副主任，被評為陜西省青年科技新星；2014年他被陜西省教育工委評為省級優(yōu)秀共產黨員，同年，他帶領的“射頻模擬集成電路設計與系統(tǒng)集成團隊”被西安郵電大學評為“西郵新星”團隊；2015年他入選中國科學院“西部之光”一“西部青年學者”人才計劃，以第一完成人獲得陜西省科學技術獎二等獎。

聚焦航空 乘風破浪

2013年，“中國通信集成電路技術與應用研討會”于8月12～13日在無錫勝利召開，來自集成電路和通信領域的專家、學者、企業(yè)代表共計260人參加了會議，張博也應邀出席。在會上，他就射頻集成電路創(chuàng)新設計與應用發(fā)表了演講，他提出在射頻電路的設計中利用數(shù)字電路中FPGA的概念，搭建由模擬及射頻單元構成的可編程陣列，在射頻芯片中實現(xiàn)可重構和可配置，從而利用一塊RF-FPGA核心芯片通過不同的配置，實現(xiàn)多種不同功能的射頻電路。這一方式不僅將極大地縮短射頻芯片的研發(fā)周期，還能降低射頻芯片的設計與驗證成本，從根本上改變射頻芯片的設計與驗證流程。

由于電子科學技術的持續(xù)快速發(fā)展，特別是以集成電路技術為代表的新興技術飛速的進步，也使航空通信平臺有了長足的進步。“在現(xiàn)代化航空通信平臺中，專用芯片性能的好壞直接決定著整體系統(tǒng)的性能、體積、功耗、可靠性等各項指標。因此，對于我國，特別是軍用系統(tǒng)的信息化和現(xiàn)代化建設而言，有關航空通信平臺專用芯片技術的研究需求相當重大且迫切”，張博時刻緊密關注著國家需求。

然而，要想實現(xiàn)高效可靠的航空通信平臺，專用芯片的設計技術至關重要。隨著科學技術的進步，芯片設計已成為涉及電子科學、通信技術、材料科學、微波技術等多個學科和專業(yè)的綜合性交叉學科，這也對科研人員的知識廣度和研究水平提出了更高的要求。由此，張博組建了國防芯片實驗室，針對航空通信專用芯片設計、驗證和測試等問題，對國外現(xiàn)有成果進行了深入的整理、研究與分析，最終探索并開發(fā)出了適合于我國航空通信平臺的專用芯片設計、驗證和測試平臺。

一直以來，射頻模擬集成電路與系統(tǒng)集成技術由于其重要程度和自身的復雜性，始終是國際集成電路領域學術界及產業(yè)界共同的研究熱點與難點。障礙面前，張博迎難而上，勇于探索，他潛心研究，思路清晰，克服了重重障礙。從射頻模擬集成電路設計、射頻微波系統(tǒng)集成技術、射頻微波器件與材料3個方向入手，張博帶領團隊重點解決了該領域的3大核心問題，即高質量微波、毫米波信號的產生，微波、毫米波信號的有效放大與大功率輸出，以及高速射頻微波數(shù)據(jù)傳輸。無一例外，它們都是直接制約射頻微波集成電路與系統(tǒng)集成領域發(fā)展的障礙。由此不難看出，張博所開展的研究內容與方向均是集成電路設計與系統(tǒng)集成技術中的核心與關鍵，正可謂“切中要害才能激活全盤，抓住關鍵方可綱舉目張”。

圍繞“產生-放大-傳輸”3個方向，他們首先改善了現(xiàn)有放大器增益增強技術應用于微波毫米波放大器設計時存在的——增益不足、電路穩(wěn)定性差、結構復雜等缺點，提出了可調高穩(wěn)定微波毫米波增益增強技術，并研發(fā)了新型壓控振蕩器結構，提出適合于微波毫米波應用的壓控振蕩器結構，使其能夠在毫米波頻段取得很好的相位噪聲性能；與此同時，研發(fā)了新型毫米波晶體管噪聲模型，以使今后高頻壓控振蕩器設計能夠更加準確；還建立了微波毫米波鎖相環(huán)模型，提出適合于微波毫米波應用的寬帶、快速鎖定技術，使微波毫米波鎖相環(huán)能夠滿足各種通信系統(tǒng)，尤其是快速跳頻系統(tǒng)對頻率源的要求。

其次，他們研究了限制微波毫米波功率放大器輸出功率的因素，分析了現(xiàn)有片上功率合成技術應用于微波毫米波功率放大器設計時存在的問題，并針對這些問題提出基于人工變壓器的片上功率合成技術，以高效地完成微波毫米波片上功率合成。

最后，他們針對現(xiàn)有微波介質材料的不足，分析基于進行射頻微波系統(tǒng)集成時，造成損耗的原因；并基于LTCC（低溫共燒陶瓷）技術提出3D互連技術，進行微波多芯片進行高效集成，有效提成系統(tǒng)集成度；研發(fā)了射頻微波材料基底橫向通孔填充高效散熱材料的整體散熱技術，技術采用在系統(tǒng)基材內部進行橫向打孔，并添加新型高效散熱材料的方式進行整體散熱，使整體系統(tǒng)散熱效果得到大幅提升。

在此期間，團隊還承接了多項國防射頻芯片的開發(fā)項目，成功研制出工程樣片十余款；獲得集成電路布圖保護13項、實用新型專利1項、申請發(fā)明專利1項。據(jù)張博介紹，大部分樣片均已通過測試，下一步集成后將批量生產，實現(xiàn)設計成果轉化。厚積薄發(fā)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新

“芯片設計技術是整個集成電路產業(yè)的核心所在，射頻微波芯片設計又是整個芯片設計領域的難點與重點”，張博一語道出了整個產業(yè)的關鍵問題所在，“它直接影響著電子、通信、航空航天等多個國民經濟重點領域的發(fā)展”。然而，射頻微波芯片設計由于難度大，關鍵技術多，在國內的研究起步較晚，水平較低，核心技術長期落后于歐美發(fā)達國家，嚴重制約了相關產業(yè)的快速發(fā)展。根據(jù)海關統(tǒng)計，2015年進口集成電路3139.96億塊，同比增長10%，進口金額2307億美元。國內近八成的芯片依賴于進口，其中高端芯片進口率超過九成。芯片已經超過石油進口，成為我國進口第一大商品。不光進口成本居高不下，缺乏射頻微波芯片核心技術對我國相關產業(yè)領域，尤其是對國防領域會造成極大風險。張博看在眼里，急在心里。于是在2013年底，他帶領研發(fā)團隊創(chuàng)辦了致力于射頻微波集成電路核心技術的高科技公司“西安博瑞集信電子科技有限公司”，并成功吸納中國科學院西安光機所西科天使基金和國內多家風投機構的風險投資。

談及共同打拼多年的團隊，張博臉上洋溢出自豪的表情。盡管只有30余人（其中博士8人、公司人員90%以上具有碩士以上學歷），但他們憑借著自身領先的技術及過硬的思想和團結協(xié)作精神，打出了一場又一場完美的攻堅戰(zhàn)，成功開發(fā)出多款裝備專用芯片和多款小型微系統(tǒng)產品，多款芯片指標甚至達到國際先進水平。2016年公司不僅取得了國家二級保密資格、國軍標證管理體系認證證書、國家質量管理體系認證證書，通過了陜西省高新技術企業(yè)認定，同時還被評為2016年（第六屆）中國留人員創(chuàng)業(yè)園百家企業(yè)。公司得到了西安市高新開發(fā)區(qū)的重點支持，先后獲得西安市海外留學人員科技活動擇優(yōu)資助項目支持、陜西省重大科技創(chuàng)新專項計劃、陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程計劃項目、西安市科技企業(yè)小巨人培育計劃一科技人才創(chuàng)業(yè)工程等多項重點科研項目的支持。

他們有理想、有作為，致力于在國防領域為客戶創(chuàng)造價值，并通過價值的實現(xiàn)使自身成為國內領先的國防電子信息產品供應商。公司成立近3年來，通過實施自主技術創(chuàng)新“立足國防軍工、拓展民用”的市場開拓策略，已取得跨越式發(fā)展，正努力成為國防電子信息領域的領軍民營企業(yè)。在大方向的指引下，他們也正在積極探索市場經濟條件下民營高科技企業(yè)為國防科技工業(yè)建設服務的新路子。

作為團隊帶頭人，張博絲毫不敢松懈，他堅守工作在科研一線，仍保持并加強對領域中新知識的學習，不斷與學術界及產業(yè)界加強互動。此外，他還在努力提升自身的管理能力。在“80后”中，張博是佼佼者，他年輕，有學識，敢想敢拼，有擔當。小小的芯片上承載著他大大的夢想，未來集成電路領域發(fā)展的接力棒將交由他們繼續(xù)傳遞下去。