【到新時(shí)代新天地中去·青年就業(yè)之“芯青年”】

　　光明日報記者 李丹陽(yáng) 光明日報見(jiàn)習記者 殷澤昊

　　在指甲蓋大小的微小之地，布局上億根晶體管和數公里長(cháng)的導線(xiàn)，其工藝難度相當于在一根頭發(fā)絲直徑萬(wàn)分之一大小的地基上，建起高樓大廈——如此集高精尖科技之大成的芯片（載有集成電路的半導體元件），是大多數現代電子產(chǎn)品和新興技術(shù)的“心臟”，也是當前全球高科技領(lǐng)域較量的焦點(diǎn)。

　　“發(fā)絲上建高樓”的高端芯片設計制造人才，是這場(chǎng)較量的關(guān)鍵。

　　2014年以來(lái)，我國集成電路產(chǎn)業(yè)連續保持每年20%左右的復合增長(cháng)率，形成了巨大人才缺口，再疊加全球產(chǎn)業(yè)界“缺芯”的影響，“國產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)比以往任何時(shí)候都迫切需要大量的高端人才”。專(zhuān)家表示，從芯片設計、制造和封測，到與之配套的材料、裝備和應用，都“急需科研業(yè)務(wù)強、有一線(xiàn)工作經(jīng)驗的高素質(zhì)工程師，還需具有前瞻視野的產(chǎn)業(yè)科學(xué)家，以及了解芯片行業(yè)的投資人”。

　　近年來(lái)，一批年輕人在對國產(chǎn)芯片“卡脖子”技術(shù)的攻堅中得到實(shí)在的歷練，得以迅速成長(cháng)。他們是與“中國芯”共同成長(cháng)的新一代“芯青年”，他們準備好了——“站在前人的肩膀上，完成中國芯片從追隨到超越的歷史使命。”

　　科技創(chuàng )“芯”路上，“頭鐵”有用

　　要創(chuàng )新，有時(shí)不得不反復試錯。但就芯片制造而言，試錯成本十分高昂。

　　從設計到量產(chǎn)，芯片要經(jīng)歷關(guān)鍵的“流片”，即按照設計圖紙在晶圓上進(jìn)行蝕刻，去檢驗每個(gè)工藝步驟是否可行、電路是否具備所需性能和功能。流片成功，就可以據此量產(chǎn)芯片，反之則需找出原因，再次優(yōu)化設計。其間，通常要經(jīng)歷1000多道工藝，持續三個(gè)月之久，耗資巨大。

　　身為芯片設計師，中國航天科工二院二十三所高級工程師、90后青年迦琛對流片的重要性體會(huì )得很深。“為了保住流片環(huán)節的成功率，我們唯有在設計層面追求極致，反復改版、反復測試，不漏過(guò)一處細節。”他說(shuō)。

　　一次，迦琛所在的團隊設計了一款芯片，幾次實(shí)測中均表現正常，卻在低溫條件下發(fā)生了故障。雖是偶發(fā)故障，但大家心中已“警鈴大作”，迅速行動(dòng)，逐個(gè)元件、逐條線(xiàn)路排查設計隱患。

　　小小芯片，精密度如同微縮版的城市，無(wú)數納米級的元件“屋舍林立”，電路線(xiàn)路“阡陌縱橫”，在這里尋找故障的難度可想而知。但他們不回避困難，竭盡所長(cháng)、積極排障，終于找到了隱患。不僅如此，被發(fā)現的易在低溫條件下失靈的某個(gè)器件，成為促使團隊實(shí)現工藝突破的關(guān)鍵。

　　“要創(chuàng )新，就要看你的‘頭鐵不鐵’。”總結經(jīng)驗時(shí)，迦琛多次使用了“主動(dòng)”一詞，因為“遇到困難，被動(dòng)等待它消失是不可能的，不如‘頭鐵’一些，主動(dòng)迎上去，或許能打通一條創(chuàng )新路”。

　　主動(dòng)出擊，是迦琛的答案，也是中國芯片人的答案。如中國工程院院士倪光南所指出的那樣：“曾經(jīng)，我們希望能夠用更省事的辦法解決問(wèn)題。實(shí)踐證明，核心技術(shù)是買(mǎi)不來(lái)的。中國芯片技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的短板最終還是需要中國人踏實(shí)創(chuàng )新來(lái)解決。”

　　靠著(zhù)不逃避、不放棄的“頭鐵”姿態(tài)，近年來(lái)，中國研究者奮力追趕，一批國產(chǎn)芯片開(kāi)始嶄露頭角。“我們更欣慰地看到，自主創(chuàng )新的拼搏精神能在這一代青年人身上薪火相傳。”中國航天科工二院雷達心研制團隊有關(guān)負責人說(shuō)，“‘中國芯’的發(fā)展，依靠的正是這些腳踏實(shí)地、仰望星空的‘芯青年’。”

　　科技向善，是造一顆匠“芯”的意義

　　2010年夏，北京一家醫院，等待許久的吳迎心情忐忑，他馬上就要拿到新生兒的耳聾相關(guān)基因檢測結果。吳迎是聽(tīng)覺(jué)障礙者，對自己下一代最大的期望是擁有正常的聽(tīng)力，和其他孩子一樣學(xué)習生活。

　　“235雜合，聽(tīng)力學(xué)檢測正常。”看到結果的吳迎喜極而泣！此時(shí)他最想感謝的人，就是80后科研工作者張冠斌，遺傳性耳聾基因診斷芯片系統主要開(kāi)發(fā)人員。

　　對新生兒遺傳性耳聾基因進(jìn)行檢測，曾經(jīng)是一道難題。而張冠斌憑借一枚小小的生物芯片，讓不可能成為可能。

　　從清華大學(xué)機械工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)后，張冠斌加入生物芯片北京國家工程研究中心攻讀博士學(xué)位，從事生物醫藥研究。那時(shí)，成人耳聾基因芯片診斷技術(shù)已經(jīng)較為成熟。

　　“謝謝你們的芯片技術(shù)幫我找到致聾原因，可是，我能生出健康的孩子嗎？”張冠斌讀博期間一次臨床實(shí)驗時(shí)，聽(tīng)到一位耳聾患者的哀嘆。張冠斌內心久久不能平靜：“芯片技術(shù)能檢測成年人的耳聾基因，可新生兒檢測領(lǐng)域卻是一片空白，這可能讓很多患有聽(tīng)覺(jué)障礙的孩子失去及早干預的機會(huì )！”

　　從零開(kāi)始，向那片空白地進(jìn)發(fā)，研究新生兒遺傳性耳聾基因診斷芯片系統！

　　張冠斌和團隊很快遇到了問(wèn)題：如何把識別基因序列的磁珠通過(guò)探針連接到芯片上？磁珠量級以微米計，探針只有6.8納米長(cháng)，二者差距甚遠。

　　輾轉反側，夜不能寐。

　　一天上班路上，他無(wú)意間觀(guān)察到一只毛毛蟲(chóng)攀附在路邊綠植的莖稈上，蠕動(dòng)著(zhù)向上爬行。靈感就在此時(shí)意外迸發(fā)：“毛毛蟲(chóng)的腳這么小，可它能將自己碩大的身軀緊緊附著(zhù)在植物上。為什么？因為它的腳足夠多。或許可以增加探針的密度，去實(shí)現連接！”

　　幾番嘗試后，磁珠與芯片連接問(wèn)題終于得到解決。2018年，遺傳性耳聾診斷芯片系統獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎。2021年11月，全國接受了遺傳性耳聾基因篩查的新生兒突破500萬(wàn)人，直接避免了受檢者及家庭成員13萬(wàn)多人因使用藥物不當致聾。

　　當前，我國生物芯片技術(shù)的應用已走進(jìn)醫療領(lǐng)域，尤其是在遺傳性耳聾篩查、檢測和醫療干預等方面，領(lǐng)先世界許多國家及地區。浸透著(zhù)“芯青年”汗水與匠心的芯片，承載著(zhù)人們對美好生活的希望。

　　“當患兒的父母緊握著(zhù)我的手時(shí)，我感受到愛(ài)、希望和溫暖，這不就是科學(xué)的意義所在嗎？”張冠斌說(shuō)。

　　從追趕到開(kāi)創(chuàng )，相信自己、相信“中國芯”

　　“小伙子，外面什么天氣啊？”中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所的走廊里，站滿(mǎn)了等候研究生面試的學(xué)生，一位中年人突然走來(lái)問(wèn)了陳云霽這樣一句話(huà)，把一心準備面試的他給“問(wèn)蒙了”。回了回神，才回答“是晴天”。

　　“下一位，陳云霽。”他推開(kāi)考場(chǎng)的大門(mén)，卻發(fā)現這位中年人坐在了面試官席上。原來(lái)，這就是國產(chǎn)芯片領(lǐng)域的專(zhuān)家胡偉武教授，陳云霽后來(lái)的導師。

　　胡偉武教授詢(xún)問(wèn)面試者天氣的原因，陳云霽是后來(lái)才知道的。胡偉武說(shuō)：“那時(shí)候我整整一周都沒(méi)出研究所了，才想問(wèn)問(wèn)外面的天氣情況。”

　　這意外的回答，深深感動(dòng)了陳云霽。忘我精神，在師徒之間傳承了下來(lái)。

　　近十年間，陳云霽在導師的帶領(lǐng)下一直在國產(chǎn)芯片領(lǐng)域深耕。2008年，25歲的陳云霽博士畢業(yè)后成為龍芯3號主要架構師之一。29歲，他成為中科院計算所的博士生導師。

　　“要向無(wú)人區進(jìn)發(fā)。”隨著(zhù)科研的深入，陳云霽腦海中的這個(gè)聲音越來(lái)越響。此前的工作大多是“追趕”，雖然一些成績(jì)填補了國內相關(guān)領(lǐng)域的空白，但終究是和國際上的芯片研究者在同一個(gè)賽道競爭。陳云霽想做的是“開(kāi)創(chuàng )”，另辟一條新賽道，讓中國成為領(lǐng)跑者。于是，他把研究領(lǐng)域轉向人工智能與芯片設計的交叉研究。

　　蹚一條新路絕非易事，何況那時(shí)人工智能領(lǐng)域的研究才剛起步，前景未知。陳云霽和學(xué)生做了大量調研，卻鮮有收獲，甚至最前沿的國際會(huì )議上都缺乏相關(guān)論文。

　　漸漸地，有的學(xué)生想打退堂鼓，有的同行也認為找不到這樣的路。

　　陳云霽不信！那時(shí)對機器學(xué)習的計算、訪(fǎng)存和通信的基本規律并不清楚，問(wèn)題層出不窮，他仍鼓勵大家：“憑龍芯項目時(shí)期打下的堅實(shí)基礎，慢慢算，總能算出來(lái)。”

　　像導師曾經(jīng)做過(guò)的那樣，陳云霽把床搬進(jìn)了研究所，一心撲在研究上。經(jīng)過(guò)幾年努力，第一個(gè)深度學(xué)習處理器問(wèn)世，這是國際首個(gè)深度學(xué)習處理器芯片。

　　堅持，讓陳云霽守得云開(kāi)見(jiàn)月明。2021年，陳云霽的“深度學(xué)習處理器體系結構新范式”獲得2020年度國家自然科學(xué)獎二等獎。

　　“從‘追趕’到‘開(kāi)創(chuàng )’，不是須臾便能達成的，需要一代代有科學(xué)理想、坐得住冷板凳的人久久為功地做下去。”陳云霽說(shuō)，更重要的是相信自己，相信能夠在我們手中，創(chuàng )造屬于自己的“中國芯”。

　　　　（本期選題支持：詹媛）