半導體行業(yè)精英袁思彤:“產(chǎn)學研結(jié)合,讓更多成果推向市場”

近年來,國內(nèi)第一款符合量產(chǎn)條件的全集成磁耦合數(shù)字隔離芯片在數(shù)字隔離器市場上得到高度認可和初步運用。該數(shù)字隔離芯片采用微型隔離器件、編碼和解碼多芯片協(xié)同架構(gòu),通過多芯片集成封裝技術(shù)實現(xiàn)DIP8、QFN8小型化封裝,無論數(shù)據(jù)傳輸率、電壓隔離能力還是單通道功耗均優(yōu)于傳統(tǒng)光耦隔離傳輸,芯片其他主要技術(shù)指標也達到國外大公司同類芯片水平,關(guān)鍵技術(shù)指標更達到國際先進水平,填補了國內(nèi)空白,標志著國內(nèi)數(shù)字隔離器產(chǎn)品實現(xiàn)突破。隨著該芯片的問世,芯片研發(fā)者袁思彤也迅速為業(yè)界所知曉。

袁思彤,1977年出生于廣西,現(xiàn)居四川成都。大學期間先后獲華南理工大學光學碩士學位,俄克拉荷馬州立大學自然與應用科學碩士學位,俄克拉荷馬州立大學電子工程學(模擬集成電路設計方向)博士學位。畢業(yè)后一直從事半導體行業(yè)技術(shù)研發(fā)工作,擁有五年電子工程學科研經(jīng)歷,七年電子企業(yè)技術(shù)研發(fā)和管理經(jīng)歷。所取得專業(yè)成就除了數(shù)字隔離器芯片,還曾成功開發(fā)出一款應用于用于儀器儀表、數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換器等場合的高精度、低噪聲放大器。不僅如此,他還作為企業(yè)導師為電子科大培養(yǎng)了一批碩士研究生,稱得上資深的半導體行業(yè)專家和學者。

成功絕非一蹴而就,背后有怎樣的心路歷程和人生故事?2018年9月28日,記者李堅專程采訪袁思彤先生,希冀從中解鎖成功密碼。而性情開朗隨和的袁先生也沒有讓人失望,從兒時的成長到出國留學,從純科學研究到專業(yè)技術(shù)在企業(yè)中的實際應用,他都從容不迫一一道來,其間的人和事,也成為他人生的難忘記憶。

看準契機 數(shù)字隔離器填補國內(nèi)空白

話題是從數(shù)字隔離器芯片說起的。數(shù)字隔離器作為一種“在電氣隔離狀態(tài)下實現(xiàn)信號傳輸?shù)钠骷?rdquo;,在人機交互、新能源汽車、醫(yī)療設備、儀器儀表、樓宇控制、工業(yè)過程控制、通信、能源等領(lǐng)域應用廣泛。“當初研發(fā)的初衷,是因為看到國內(nèi)需求迫切。”袁思彤說。行業(yè)發(fā)展日新月異,隨著越來越多的工業(yè)和通訊設備實現(xiàn)智能化,市場對數(shù)字隔離器的需求也日趨明顯。但在中國,國外企業(yè)幾乎壟斷了國內(nèi)數(shù)字隔離器市場,相對先進的全集成電路隔離器研發(fā)還處于起步階段,這觸動了袁思彤敏感的神經(jīng)。

說干就干,袁思彤是個執(zhí)行力極強的人,他看準國家大力扶持集成電路產(chǎn)業(yè)的契機,與電子科技大學微電子與固體電子學院(現(xiàn)電子科學與工程學院)進行產(chǎn)學研合作,自主立項、自籌經(jīng)費開始研發(fā),最終開發(fā)成功了這款全集成數(shù)字隔離芯片。該磁耦隔離芯片在保證隔離能力的前提下,相比傳統(tǒng)光耦隔離傳輸可實現(xiàn)更高數(shù)據(jù)傳輸率。在相同數(shù)據(jù)傳輸率條件下,單通道功耗只是傳統(tǒng)光耦的幾分之一,作為一項高新技術(shù)發(fā)明,該技術(shù)的完善與應用對于改變隔離通信市場格局,逐步取代光電耦合器件,推動我國隔離通信市場快速發(fā)展具有重要作用和意義。“圍繞該產(chǎn)品核心技術(shù),我們的多項發(fā)明專利也正在申請之中!”袁思彤自豪的說。

隨著多項核心技術(shù)的突破,產(chǎn)品的測試和生產(chǎn)也緊鑼密鼓地進行著。產(chǎn)品樣片已在無錫完成流片,在江蘇進行封裝,并通過電子科技大學電子薄膜與集成器件國家重點實驗室進行了綜合測試,測試結(jié)果為達到設計指標。目前,袁思彤所在的公司已經(jīng)與深圳多家半導體應用企業(yè)達成試用意向,量產(chǎn)的流片和封裝測試合作企業(yè)也均已落實,袁思彤的產(chǎn)業(yè)升級夢想正在一步步實現(xiàn)。

成績優(yōu)異 夢想在留學路上起飛

袁思彤出生在廣西東部梧州市下轄的一個小鎮(zhèn)里,家鄉(xiāng)經(jīng)濟不發(fā)達,兒時的夢想就是考上大學。因打小學習成績優(yōu)異,這個夢想也很快實現(xiàn)。1995年9月,他考上了中國著名高等學府、中華人民共和國教育部直屬的全國重點大學——華南理工大學,專業(yè)是應用物理,從此夢想開始騰飛。“應用物理是我比較喜歡的專業(yè),能同時兼顧理論與實踐。”但這個專業(yè)涉及課程較多,包括了基礎(chǔ)物理、光電、半導體、通信等方面。因為熱愛,袁思彤大學期間學習刻苦,即使課余時間,大部分也都是在圖書館度過。

期間他本科畢業(yè)成績?nèi)珜I(yè)第一,獲得本專業(yè)唯一保送研究生資格,由此在華南理工大學繼續(xù)深造,攻讀光學碩士。在校期間袁思彤再接再厲,不斷發(fā)奮努力,因成績突出,他還曾獲1999-2000學年研究生“聯(lián)想獎學金”,他的科研工作獲得老師的高度贊譽。“華南理工大學是我人生的轉(zhuǎn)折點,奠定了我未來的發(fā)展基礎(chǔ)。”袁思彤稱。

“青年時期的理想是多學些知識,我相信知識改變命運,這個命運包括個人的命運、國家的命運。”袁思彤回憶起求學的過程如是說?？梢赃@么說,袁思彤的理想是隨著個人成長不斷發(fā)展變化的,而追求科學的道路是永無止境的,正如袁思彤所言:“既然能夠百尺竿頭更進一步,那又怎能不順勢而為。”2003年1月,不斷追求進步的他,通過努力又獲得了赴美國俄克拉荷馬州立大學攻讀博士學位的資格,國外留學的窗口一經(jīng)打開,世界變得無限精彩而寬廣。

到了美國之后,袁思彤感覺俄克拉荷馬州立大學的教學模式與國內(nèi)差別很大,老師講課涉及的范圍較廣,并不嚴格按照指定教材來,對學生的自學能力、檢索資料的能力要求較高,于是用心討論、交流和學習,功夫不負有心人,他不僅很快適應了美國的教學環(huán)境,而且勤于實踐,尤其喜歡獨立思考和創(chuàng)新。

在美留學八年,有四年半時間是作為助理研究員在俄克拉荷馬州立大學電子與計算機工程學院混合信號實驗室(Mixed Signal VLSI Lab)做科研,從事用于神經(jīng)信號(生物電位)記錄的前端放大與數(shù)字化電路的研究,工作重心為低功耗、亞閾值集成電路芯片。期間對生物電位的理論知識,在利用生物電位和集成電路芯片的結(jié)合形成“神經(jīng)假體”讓大腦遙控癱瘓的四肢等科學應用研究上頗有建樹。值得一提的是,袁思彤在此期間還開發(fā)了一種應用于細胞外動作電位峰電位記錄的低功耗、小體積、性能穩(wěn)定的前端濾波放大器,該產(chǎn)品已成功應用到大鼠的聽覺皮層神經(jīng)信號記錄中,在學界也引起反響。

2010年7月至12月,袁思彤“升級”為博士后研究員,繼續(xù)在俄克拉荷馬州立大學電子與計算機工程學院混合信號實驗室(Mixed Signal VLSI Lab)任職,從事用于通信芯片濾波器的可校準集成無源器件設計及相關(guān)有源集成電路的設計工作,這半年的工作與實際應用結(jié)合更緊密,也為他以后在工業(yè)界任職打下了良好的基礎(chǔ)。“綜合來看,留學這幾年對我的人生觀、價值觀和世界觀影響很大,也改變了我的命運。”袁思彤說。

精誠合作 半導體產(chǎn)品研發(fā)結(jié)碩果

“當初選擇回國工作,是因為看到了中國半導體產(chǎn)業(yè)前景和市場,產(chǎn)業(yè)正處于上升階段,我希望自己在這方面能有所作為。”談到回國初衷,袁思彤表示?；貒笤纪仍谡憬贾菀患椅㈦娮悠髽I(yè)從事技術(shù)管理工作,作為模擬組組長和高級模擬集成電路設計工程師,他管理一個五到六人的研發(fā)團隊,工作內(nèi)容是帶領(lǐng)研發(fā)團隊開發(fā)一種用于短距離通訊無線收發(fā)器(transceiver)。產(chǎn)品在理論上問題不大,但研發(fā)實踐過程中還是遇到了一些困難。因為是開發(fā)一種低功耗的射頻芯片,研發(fā)過程中遇到了功耗超標問題。“當時也沒有更多的辦法,只能是多查閱論文,嘗試不同的電路結(jié)構(gòu),不斷的總結(jié)和測試。”袁思彤說。

為了攻克難關(guān),袁思彤身先士卒,甚至親自設計該芯片的部分電路模塊,包括pipelined ADC、復數(shù)濾波器等電路,就這樣一步步穩(wěn)扎穩(wěn)打,不僅自己所設計模塊流片成功,整個研發(fā)項目也如期順利完成。這款袁思彤領(lǐng)導開發(fā)的短距離無線收發(fā)器可應用于工業(yè)檢測與控制、家庭與樓宇自動化、無線傳感器網(wǎng)絡等領(lǐng)域,為國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)做出了貢獻。“其實我更應該感謝我們的模擬團隊,所有工程師都有碩士以上學位,在查閱、整理論文方面的能力比較強。”袁思彤說到這里,依舊非常的謙遜。

知識改變命運。2012年6月,袁思彤跳槽至四川一家半導體企業(yè),至今一干就是六年。作為研發(fā)二部經(jīng)理,他同時任高級模擬集成電路設計工程師,管理一個三到四人的研發(fā)團隊。研發(fā)的產(chǎn)品除了一系列全集成數(shù)字隔離器,還于2016年11月至2018年4月研發(fā)了一種基于雙極型工藝的精密軌對軌運算放大器。在產(chǎn)品各項性能指標上均達到或超過國家標準,六年光陰,他在半導體行業(yè)研發(fā)領(lǐng)域又為企業(yè)和國家做出了重要貢獻。

時至今日,袁思彤對數(shù)字隔離芯片項目的研發(fā)最為難忘。數(shù)字隔離器芯片的作用是將電路系統(tǒng)中各具獨立功能的電路模塊隔離開來,避免各功能模塊之間相互影響。但數(shù)字隔離器研發(fā)在關(guān)鍵技術(shù)上存在四大難點,一是微型隔離器件的設計技術(shù),二是微型隔離器件的制造技術(shù),三是數(shù)據(jù)高頻編碼、解碼技術(shù);四是高壓隔離多芯片封裝技術(shù)。尤其是全集成微型隔離器件的設計與制造,沒有現(xiàn)成經(jīng)驗可借鑒,在工藝制造方面沒有成熟的工藝線能夠滿足要求。

袁思彤經(jīng)反復思考分析和研究,認定要研制數(shù)字電路隔離器,必須要從工藝開發(fā)開始。因為這個原因,他找到了電子科技大學微固學院,雙方開展密切合作,利用3D仿真軟件對集成隔離器件進行設計與尺寸優(yōu)化,在工藝制造技術(shù)方面聯(lián)合外協(xié)單位進行工藝平臺建設與器件性能研究,通過不斷嘗試,開發(fā)并掌握了一套擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的完整工藝技術(shù),數(shù)字隔離器最關(guān)鍵的技術(shù)難題由此迎刃而解。

最終,袁思彤帶領(lǐng)團隊突破了數(shù)字隔離器研發(fā)四項技術(shù)難點,產(chǎn)品獲得成功。尤其是全集成隔離器件的設計與制造技術(shù),袁思彤負責開展項目研發(fā)時,中國國內(nèi)還處于空白狀態(tài),袁思彤率領(lǐng)團隊團結(jié)一心,克服困難,實現(xiàn)了該制造技術(shù)的研究和開發(fā),并成功制造出了隔離器樣品。填補了技術(shù)空白,這在中國是非常不簡單的事情,該款數(shù)字隔離器產(chǎn)品經(jīng)測試達到了中國國內(nèi)領(lǐng)先水平,各項技術(shù)指標也絲毫不亞于國際上的同類先進產(chǎn)品標準。

“畢業(yè)后的最初打算就是進入工業(yè)界,因為微電子是一門實踐性很強的學科,我的想法是,如果工業(yè)界能跟高校緊密合作,就能加快科研成果向產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化。”現(xiàn)在看來,袁思彤的這個想法應驗了。公司與電子科技大學緊密合作,通過“產(chǎn)、學、研”相結(jié)合,已經(jīng)加速科研成果向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)變,并結(jié)出了科研碩果。

但袁思彤并未自滿,他對加速高校與科研機構(gòu)的成果轉(zhuǎn)化很感興趣。“我們將更密切地與電子科技大學合作,目前已經(jīng)得到宜賓市敘州區(qū)政府大力支持,準備成立一家新的半導體公司。依托高校、產(chǎn)業(yè)界的上下游支持,我們解決了從制版、流片到封裝、測試等多個加工環(huán)節(jié)的核心問題,拉通了產(chǎn)業(yè)鏈上下游聯(lián)系通道,加速了科研成果從實驗室到市場的轉(zhuǎn)變。”袁思彤說著,眼里閃著堅定的光芒。