魏廷存,9455澳门新葡萄娱乐场大厅教授、博士生導師、新葡萄“微電子科學與工程”國家一流專業負責人。1999年3月畢業于(日本)東北大學電氣通信工程專業,獲工學博士學位,在日本留學和工作近10年。回國後,在9455澳门新葡萄開辟了“模拟與混合信号ASIC設計”新方向。以第一作者或通訊作者,在國内外核心學術期刊及學術會議上發表研究論文200餘篇,獲授權發明專利18項(已轉讓5項)。主編《模拟集成電路設計》等教材2部。以第一完成人獲得省部級科技一、二等獎3項。目前擔任國家三大科技獎評審專家,入選西安市“5211”人才計劃。主講本科生課程3門、研究生課程2門,已培養博士和碩士研究生100餘人。
結緣西工大 深耕微電子
魏廷存教授是恢複高考後的第一屆大學生,1982年本科畢業于西安礦業新葡萄(現西安科技大學)電氣化與自動化專業,由于學習成績優異,畢業後留校任教。1985年,考取9455澳门新葡萄六系(現電子信息新葡萄)信号、電路與系統專業的碩士研究生。“記得我當年考研時,《電路基礎》課程考了96分(滿分100),入學後老師們說這門課從來沒有考這麼高分的,後來他們問我,我說我是教這門課的老師”。1988年碩士畢業後,魏廷存老師回到西安科技大學工作。1994年考取國家公費留學生赴日本留學,在(日本)東北大學工學部電氣通信工程專業攻讀博士學位。獲得博士學位後,在日本凸版印刷株式會社技術設計中心就職,從事集成電路設計工作,于2003年回國加入9455澳门新葡萄。
因為濃厚的興趣,從研究生階段開始,魏廷存教授就深耕于集成電路設計領域。在出國以前,作為教師,他已講授過多遍相關基礎課程。出國後,他接觸了許多集成電路領域産學研國際先進水平。魏廷存教授說:“那時候其實國内集成電路設計根本沒有現在這麼熱,沒有相關軟件和設備,也沒多少人做設計。所以我基本上是在出國以後,才開始真正從事這個行業”。
魏廷存教授在回國時有很多選擇,雖然家人希望他到南方沿海城市去,魏廷存教授還是想回到9455澳门新葡萄。他的導師聽說後非常高興,直接就把他的檔案資料交給了學校。當時雖然出國學習的人很多,但海歸博士卻很少,所以學校非常歡迎魏廷存教授回校從事集成電路設計領域的研究。“我回到西工大,還是出于對母校的一種懷念、眷戀”,魏廷存教授笑着談到。
艱苦奮鬥 水滴石穿
魏廷存教授在上世紀八、九十年代完成學業,當時的集成電路設計軟硬件條件完全沒法和現在相比,學習和科研所面臨的困難也更多。“我的碩士論文題目是‘開關電容濾波器的設計’。電路設計完了之後,就要做仿真。但那個時侯,9455澳门新葡萄沒有像Cadence這樣的仿真軟件。我的導師告訴我,交大買過國外的類似仿真軟件,但聯系後才知道,該軟件隻供内部使用”。于是,魏廷存教授隻能靠行為級仿真,在面包闆上搭建密密麻麻的電路,然後進行測試,效率十分低。
“如何仿真”一直困擾着魏廷存教授。在碩士畢業以後,魏廷存教授就探索解決集成電路CAD的問題。沒有模拟軟件,就隻能從電路建模開始,列方程解矩陣。國内沒有相關資料,也很少有人從事有關工作,魏廷存教授就潛心鑽研,參考國外的教材和資料,自己動手編寫了《電路的計算機輔助分析》講義(完全是手寫體,那時候還沒有電腦打字),為學生們講授該課程。
精益求精 止于至善
1994年,魏廷存教授來到(日本)東北大學學習。(日本)東北大學在材料、半導體、通信方面實力不俗,也是諾貝爾化學獎得主田中耕一的母校。
“他們給我的印象就是非常紮實、非常勤奮”,魏廷存教授談及了這段留學經曆的感受,“當時研究室規定早上九點前到,晚上12點才能離開。除了吃兩頓飯,沒什麼休息時間,不管導師還是學生都這麼勤勉”。
“另外一個印象就是幹事情非常認真,精益求精”。魏廷存教授回想起他第一次寫論文,請導師修改。導師問的第一句話是:“你認為你已經做得非常完美了嗎?”魏廷存教授告訴我們,他周圍的同學做任務時,不會主動提交,而是反複打磨,追求極緻,修改到沒有修改的餘地。這種态度和品質深深影響了他,他也是如此要求他的學生。“在集成電路設計領域,一定要一絲不苟、精益求精,以免因為一個小錯誤讓整個芯片前功盡棄”。
留學九年 歸而報國
“我當時在國外著名企業任職模拟集成電路設計工程師,待遇非常優渥了,但國内集成電路領域還有許多方面亟待發展,許多事情等着去做”,談到決定回國效力,魏廷存教授這樣說道。
魏廷存教授在日本從事液晶顯示驅動芯片的設計,所在公司的相關産品銷量全球第一。那時候中國大陸還沒有涉足相關領域,中國台灣地區也僅處于起步階段,但日本在這方面做的非常成熟完善。2003年10月,魏廷存教授決定回國,次年二月就組建了産學研合作團隊開始液晶顯示驅動芯片的研究,立志填補國内液晶顯示的空白。
衆所周知,一顆芯片裡有數百萬個甚至更多的晶體管,設計工作量非常龐大。為了趕上流片時間,團隊二、三十人時常加班加點,甚至連續幾晚不睡覺。終于在2006年于國内率先研制成功具有完全自主知識産權的手機用TFT-LCD驅動控制芯片,2007年該成果獲得陝西省科學技術一等獎。當時,國人非常期待國産芯片,魏廷存教授團隊做出了國産芯片,影響非常大。團隊先後接受了陝西電視台和中央電視台《新聞聯播》的采訪。後來,魏廷存教授團隊又研制出了TFT-LCD驅動控制系列芯片,提高了分辨率和驅動屏幕的尺寸,并将其用于液晶電視,在2010年獲得陝西省科學技術二等獎。魏廷存教授的科研成果,通過産學研合作,孕育了當今國内顯示驅動芯片研發的兩家龍頭企業(位于深圳),打破了國外産品的壟斷,使國産顯示驅動芯片的市占率持續攀升、價格不斷降低,為中國半導體顯示以及IT終端産業的快速發展做出了貢獻。
由弱轉強 道阻且長
“卡脖子”是近些年中國高新技術産業的一個熱詞,說起國内集成電路行業的發展,魏廷存教授提到了“缺芯少魂”的問題,“缺芯”就是沒國産芯片。近幾年雖然國産芯片發展很快,但遠遠不能滿足國内需求,尤其是高端芯片嚴重缺乏。目前我國的IC封裝測試環節尚可,但IC設計、制造、EDA工具、裝備和材料等環節都比較薄弱。“少魂”,就是沒有操作系統,目前雖然有了華為鴻蒙,但普及率還是不太高。電腦系統還要解決性價比和适用度的問題,需要讓“能用”變成“好用”,才能推廣普及。
魏廷存教授認為,“缺芯”是關鍵問題。目前,國内最好的IC制造公司中芯國際隻能量産28nm,相比台積電的5nm起碼差了三四代。雖然我們有處理器,但都處于中低檔;EDA工具,也主要使用國外的技術。“一定要紮紮實實的往下做,不要想着輕而易舉地‘彎道超車’”,魏廷存教授語重心長地說,“我們要從CPU、存儲器等開始,腳踏實地,久久為功,逐漸攻克高端芯片的制造和設計”。
“一些國産芯片,比如海思的麒麟芯片,之所以能成功,一靠堅持,二靠實力”。魏廷存教授這樣總結。将近20年,海思公司承擔了高昂的研發費用,很多年不賺一分錢,完全依靠銷售終端的盈利持續投入研發資金。“沒有恒心難以堅持。芯片需要不斷疊代,要從用戶的反饋中尋找不足,逐漸完善功能改進設計,最終才能跻身世界前列”。
諄諄教誨 寄語青年
在教學中,魏廷存教授注重科研反哺教學,精心設計課程内容,将國内外最新研究成果引入到課堂中。“我上課的ppt,每年都要更新,加入研究中發現的最新成果。”魏廷存教授通過引入團隊在芯片研發中驗證成功的各種電路和相關經驗,使學生能夠在課堂上學習到許多教材上未提及的設計方法,有利于提高學生的學習興趣和集成電路設計能力。
“作為一名大學生,要提高自控能力,抵制誘惑,注意體育鍛煉,合理規劃學習生活。學生不僅要學習課本上的知識,還要緊跟時代,了解最新的成果”。魏廷存教授談到了他對大學生的建議,“本科階段主要任務是打基礎。首先要學好數學和英語。人工智能是當下熱點,其核心是做算法,需要較高的數學基礎;了解前沿科技動态,與全球同行交流則需要一定的外語水平。其次,要重視專業基礎課,如模電、數電、半導體物理與器件、模集、數集等。隻有把基礎打紮實了,才能在自己感興趣的領域有所建樹。此外,要注重理論與實踐相結合,多動手實踐,多參與項目、參加競賽,從中獲得鍛煉。身在學習型社會,我們不光要學習具體知識,更要培養學習能力,适應社會的發展需求,成為具有家國情懷、追求卓越的領軍人才”。
采訪 :李君豪
圖片 :楊梓寬
文字整理 :沈陸辰
審核:甘雪濤、餘鵬、汪瑛