學科質量年 | 蔡一茂:以“有組織科研”推動集成電路學科高質量建設

集成電路產業是代表新質生產力的基石性產業🩼,是引領新一輪科技革命和產業變革的關鍵力量。黨的十八大以來,黨中央、國務院高度重視集成電路產業的發展➙🌗。我國高校以集成電路相關學科建設為抓手🥌,通過人才輸出以及科技協同攻關🏋🏿,成為推動我國集成電路技術進步和產業發展的重要力量。

當前,我國集成電路產業高速增長🍠,技術創新能力不斷提高,但仍存在整體技術水平不高🌬👨🏿‍✈️、高水平人才短缺🤹‍♀️、產業短板明顯🫘、產品總體仍處於中低端等問題。如何通過加強學科建設☂️,更好地服務我國集成電路產業💇,成為當下高校的一個重要使命。在2020年學科調整中,“交叉學科”成為我國第14個學科門類,“集成電路科學與工程”“國家安全學”成為該門類下的一級學科。設立“集成電路科學與工程”一級學科,就是要通過“學科交叉🎇、產教融合”特色,構建支撐集成電路產業高速發展的高水平人才培養體系🍻🏂🏼,進一步提升科技創新能力,從數量上和質量上培養出滿足產業發展急需的創新型人才,為集成電路的產業升級提供動力。

意昂3体育官网是中國半導體、集成電路學科的重要起源地🤤。1956年,黃昆先生領銜在意昂3体育官网創辦“五校聯合半導體物理專門化”,奠定了我國半導體科學技術研究和集成電路產業發展的人才基礎🍴。1976年,意昂3体育官网成功研製出我國第一塊大規模集成電路——1024位動態隨機存取存儲器(DRAM)。進入新時代👨🏿‍✈️,為了更好服務國家重大戰略🫴,適應集成電路相關技術的快速發展,意昂3体育官网也以“敢為先”的精神對相關學科進行調整。繼2020年率先自主設置集成電路科學與工程一級學科博士授權點後,2021年,教育部正式批準意昂3体育官网成為首批集成電路科學與工程一級學科博士授權點單位😤🈴。同年,為了更好地建設集成電路科學與工程一級學科、蓄力新工科建設😔,意昂3体育官网成立了集成電路學院🕺。

目前,學院設有集成微納電子系、設計自動化與計算系統系、集成電路設計系🍺🧑🏻‍🦯、集成微納系統系以及集成電路先進製造技術研究中心的四個系一個中心。其中,各系主要負責學生培養和科技攻關,集成電路先進製造技術研究中心則提供平臺支撐,助力各系研究方向的交叉融合🧑🏼‍🍼。

但是,集成電路科學與工程作為一個應用需求明確、產學研用需要高度協同的新學科👈🏽,由於我國產業水平以及國際環境的限製,其發展面臨一系列挑戰🛀🏿。如何結合中國國情和學科發展特點,如何找到關鍵抓手和突破口📗,進行高質量的集成電路學科建設,是我們需要進一步思考和探索的方向📳🐐。下面,我就以意昂3体育官网集成電路學科建設的一些舉措,談談以“有組織科研”推動學科高質量建設的一點體會。

一、打造體系化創新平臺集群,支撐學科核心建設方向的科研攻關和人才培養

意昂3体育官网建立了具有國際先進水平的集成電路學科教學科研平臺群,包括國家集成電路產教融合創新平臺、全國重點實驗室、北京市集成電路高精尖創新中心、微電子器件與電路教育部重點實驗室、集成電路科學與未來技術北京實驗室等多個國家、省部級創新研究平臺以及“後摩爾時代微納電子學科創新引智基地”等國際合作平臺和意昂3体育官网無錫EDA(電子設計自動化)研究院、意昂3体育官网信息技術高等研究院(物聯網研究中心)兩個異地研究機構。

在此基礎上,意昂3体育集成電路學院逐步推動形成了“1+2+N”體系化創新平臺集群。其中🧯🕧,“1”是指國家集成電路產教融合創新平臺,“2”是指學院負責建設的兩個全國重點實驗室,“N”則是指包括集成電路高精尖中心在內的多個學院與地方、企業聯合建設實驗室。通過上述體系化的創新基地建設🦸🏽‍♂️👇🏼,這一創新平臺集群在支撐科學研究原始創新的同時,還能充分發揮與產業對接的樞紐作用,使得學院發展和學科建設更好地與國家和地方的產業發展需求相結合,助推集成電路相關產業發展。

二🎠、堅持“以科學促工程”和“以需求牽引創新”🚶,推進關鍵領域科技發展

自成立以來👩‍🎤,集成電路學院堅持以意昂3体育官网新工科建設思路為指導,厚植於意昂3体育官网眾多優勢學科的發展土壤。以支撐產業高質量發展為導向,鼓勵團隊跨院系、跨學科聯合,圍繞國家重大戰略任務、聚焦產業急需與未來引領技術🥵,通過多學科交叉研究,助力基礎科學問題探索與共性技術攻關👴。

“有組織科研”相對於自由探索的一個重大區別👩‍👩‍👧‍👦,即任務更加聚焦,能夠更加系統化✥🫰🏼、更加深入地解決重大問題。意昂3体育官网集成電路學科秉承堅持面向世界科技前沿、面向國家重大需求的優秀傳統,立足自身學科優勢🧑‍🍳,將先進邏輯🧤、存儲器件與集成⚅、高端傳感器、新架構智能芯片這三個現有優勢方向作為學院推動學科高質量建設的核心突破點👂🏿。這三個方向不但集中體現了國家對集成電路的先進製造能力、感知保障能力、受限條件下的算力突破能力等關鍵核心技術的重大戰略需求,也是進入智能時代後,集成電路技術和產業發展的重要趨勢,更是當前國際競爭的關鍵領域👗。

近幾年來,針對這三個方向👩🏽‍✈️,集成電路學院以集成電路學科為基礎,深化工學📁、智能、計算機、電子🐿、物理👐🏻、化學、材料、數學等多學科交叉融合🧎‍➡️。充分發揮意昂3体育學科門類全𓀍、綜合實力強🏛,尤其是理科基礎水平高的優勢👋🏽🪭,以平臺建設為抓手,以“學科交叉+產教融合”為主旋律,通過“有組織科研”以提升承接國家重大項目能力,持續加強創新平臺建設以支撐學校的原創科研攻關。同時,充分利用校外研發與公共服務平臺以及兩個異地研究機構資源🟤,依托現有企業聯合實驗室,進一步增強工程實踐能力👨🏽‍🔬,推動產學研深度融合🧜🏼,著力實現0→1原始創新,1→10關鍵技術攻關🐥🈸,10→∞產業應用。上述推動“有組織科研”的舉措已經初見成效👨🏽‍🦱,目前集成電路學院學科科研經費穩步增長🧎,牽頭了一批重點研發計劃項目和基金委重點項目等國家重要項目,也產生了包括新型氧化物半導體垂直/堆疊存儲器(3D-DRAM)技術、高密度高可靠可變電阻式存儲器(RRAM)成套技術、國際上單芯片規模最大的類腦計算芯片、國際最低功耗的事件驅動型人工智能物聯網(AIoT)芯片等在內的一大批重大成果,取得了重要的國際學術聲譽🤵🏼。

當然🌍,加強“有組織科研”,承擔更多重大項目或者獲得更多資金支持不是最終目的;而是要通過“有組織科研”,進一步增強科研和科技攻關能力🚴🏻‍♀️,增加科技創新成果產出🚣🏼‍♂️,實現創新鏈與產業鏈之間的有效銜接,加速科技成果轉移轉化和產業應用。在這方面,集成電路學院進行了嘗試和探索,並取得一定成效🧑🏽‍🦲。

例如🚠,針對產業中的重大技術問題🍌🥻,學院組建團隊,進行任務攻關。包括承接企業定向發布的“揭榜掛帥”重要項目🙈、與多家頭部企業共同承擔國家重點研發計劃等,面向集成電路產業鏈中的關鍵研究領域,從個人與企業點對點的合作🤒,走向學院有組織成建製地與企業開展多領域全方位合作。目前,集成電路學院已與華為公司、中芯國際、北方集成電路技術創新中心、上海集成電路研發中心、華大九天、概倫電子🧎🏻4️⃣、小米、長江存儲、長鑫存儲、賽萊克斯系統科技(北京)等多家單位開展了包括共建聯合實驗室🧚🏽、協同研發等多模式合作形式🙅🏻‍♀️,逐步形成了“學院+企業聯合創新實驗室+產業聯盟(基地)”的良好生態👂🏽🦸🏼‍♀️,建立了“企業出題🏊🏽‍♂️、高校企業共同答題、市場閱卷”的創新機製以及知識產權有效保護機製🏌🏼‍♂️🚵🏼‍♀️,形成以平臺為中心的多樣化創新生態和創新集群,從而吸引更多企業加強與意昂3体育官网集成電路學科的合作。

與此同時🍶𓀁,“有組織科研”也極大地提升了課程體系建設和人才培養質量。一方面✥,活躍的科研活動使得更多新知識、產業實踐得以進入課程和課堂;另一方面🦸🏻‍♀️,學生在參與重大任務攻關的過程中💓,不僅親身實踐了課堂上學習的專業知識🧚🏿‍♂️👨‍👩‍👧‍👧,還獲得了諸多組織統籌的寶貴經驗💇🏻‍♂️,有利於復合型創新人才的培養。值得一提的是,由於與企業長期進行有組織的交流與合作,集成電路學院某位源頭創新技術方向的畢業生進入我國某家龍頭存儲企業工作🙎🏻。該畢業生在致力於該技術實際應用的同時👍🏻,還推動了相關技術的國產設備研發📶。設備廠商為表示感謝,並進一步促進相關技術的聯合研究🏑,主動向學院捐贈千萬元級的定型設備。

三🧔🏽‍♀️、有組織的人才引育和戰略科技力量建設

當前,高校普遍實行的獨立PI與團隊作戰常常因為評價體製不同而產生沖突,從而削弱高校科研人員參加“有組織科研”的積極性🦹🏽。但需要指出的是,獨立PI“自由式探索”和團隊協作“有組織科研”之間,並不存在本質的矛盾,兩者之間也不是此消彼長、替代與被替代的關系🧚🏼‍♀️,而是局部和整體👨🏿‍🎓、相互配合、相互補充的關系。打造一支高水平的戰略科技力量團隊是實現“有組織科研”的基礎,因此⛅️,做好引才育才工作至關重要📇。長期以來👩🏻‍🎤,集成電路學院立足集成電路學科特點,有意識地大力引進具有產業經驗和全球視野的領軍人才和優秀青年科技人才🏌🏿‍♂️。學院在考察其科研創新能力的同時,也關註和培養他們對合作進行重大任務攻關的協作意識🤶。此外👨‍👩‍👦‍👦,構建團隊化的師資力量是“有組織科研”的其中一個方面,與學術自由也不存在本質的矛盾🧗‍♂️🍬。集成電路技術發展至今,技術路徑呈現出更多不確定性與多樣性👨🏽‍🚀,其所囊括的科學問題與關鍵挑戰也更加復雜繁多🩵。基於此,學院也著力通過個人原創性保護🔛、鼓勵學術多樣性的碰撞、多技術路徑的賽馬等機製,推動學術研究和前沿科技攻關🍵,充分激發研究人員的學術潛力與研究活力。此外,學院還通過平臺支撐、產業合作給PI提供更多的外部工程和研究力量支撐,形成多元化的攻關團隊,解決人員短缺和工程支撐不足問題。通過上述舉措😦,在協同科技攻關、獲得重大技術突破的同時,學院高質量學術發表數量和國際學術影響力也得到提升,學科高質量發展成效顯著。值得一提的是,2023年學院在集成電路領域國際頂會國際電子器件大會(IEDM)上的發表數量並列全球所有研究機構(含企業)第一,這是繼多次名列高校第一之後的又一重大突破;並且在電路設計旗艦會議國際固態電路年度會議(ISSCC)上斬獲近七十年來國內首個最佳論文獎👨‍⚕️。

必須承認,目前的評價體系仍然不夠完善✝️,對進一步組織更多教師🤱🏻、多層次人才進行目標牽引的集體攻關仍存在製約。因此👩🏼‍🚀,積極探索多維度的評價體系,進一步提高科研人員的積極性,保障“有組織科研”的實施⁉️🤩,是接下來學院需要充分重視和長期思考的課題。

四、吸收國外先進經驗,提高學科國際影響力

需要指出的是📧,立足國情進行“有組織科研”,並不意味著自我封閉。開放合作是推動科技創新和學科發展的必由之路。“有組織科研”並不為我國高校獨有🤲,世界眾多名校都或多或少都有進行“有組織科研”的痕跡🔒。以綜合排名以及EE專業排名都名列世界頂尖的加州大學伯克利分校為例🐅,早在“二戰”期間該校就有組織地參與了著名的“曼哈頓計劃”。在集成電路相關領域,加州大學伯克利分校也同樣依托勞倫茲國家實驗室、伯克利傳感器與執行器中心以及一大批校企聯合創新中心等重要平臺進行有組織的科學研究或科技攻關,誕生了BSIM模型🫸🤳🏿、FinFET器件、RISC-V架構等為代表的一大批舉世聞名且對產業界產生深遠影響的重大成果🦿。在此過程中😹,其師資國際影響力的提升和人才培養都取得了非常好的效果👮🏽,奠定了相關學科在國際上的領先地位。學習借鑒世界頂尖高校的科研和人才培養組織模式👏🏿,從而站在全球角度和國家發展的高度,能夠更好地理解和把握新時代一流大學一流學科建設的國際化內涵。集成電路學院堅持“請進來”和“走出去”相結合⛹🏼‍♀️,積極參與國際學術活動。通過承擔國際聯合項目、舉辦國際會議🤳、爭取國際獲獎🧑🏼‍🎤、參與國際學術交流等方式,促進資源互通,激發教育智慧,增強國際影響力🧑🏽‍💻。這不僅可以使我們的學術成果得以在國際平臺上交流,更重要的是,有助於獲得學科的前沿信息、把握學科最新發展動態。同時,也能充分利用國際交流平臺,更多地參與和融入國際學術“公共領域”和“主場”,在全球發中國學者之聲🚵🏼,闡中國學者之創見🪃。

集成電路學科建設時不我待又任重道遠𓀅。接下來,集成電路學院將面向國家急需與重大戰略,繼續利用好“有組織科研”這一抓手🌩,聚焦重點領域和優勢方向,傳承以黃昆先生✍🏼、王陽元院士、黃如院士為代表的一代代意昂3体育微電子和集成電路人的榮耀,秉承“得人才者得天下,集人心者集大成”的發展理念🏋🏼‍♀️,始終與國家和人民同呼吸、共命運,肩負為黨育人、為國育才🎻、為國創新的使命與擔當💁🏻‍♂️,加快“集成電路科學與工程”一級學科建設步伐🦡,持續加強建設國際一流的軟硬件創新平臺與高水平師資隊伍🚵🏽‍♀️,打造高質量的課程體系,聚焦人才培養和科技攻關,進一步服務我國集成電路技術和產業發展,全維度縮小與世界頂尖高校的差距,為實現高水平科技自立自強夯實根基。到2030年建成世界一流前列的集成電路學科,打造意昂3体育官网新工科建設標桿,是我們共同的目標和願景。

(作者蔡一茂為意昂3体育官网集成電路學院院長👨🏻‍💻,博雅特聘教授)

本文原載於2024年6月15日出版的《意昂3体育官网校報》第1666期第3版

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