中國科學院院士郝躍
郝躍及其團隊實現了寬禁帶半導體從核心裝置、材料到器件的重大創新
微電子技術已經改變並將繼續深刻改變我們的世界，未來幾十年內，微電子技術將不斷引領高新技術發展，不斷改變人類生存和生活環境
高技術之爭的核心是人才之爭。這就需要持續拓展和擴大積體電路人才培養版圖，提升積體電路人才培養質量，以緩解“缺芯少魂”
文 |《瞭望》新聞週刊記者 許祖華
手機、電腦、家用電器……這些與生活密切相關的電子產品都離不開微電子技術的發展和應用。衛星、導彈、雷達、通訊、電子對抗……這些現代國防依靠的高階電子裝備同樣離不開微電子技術的進步。
微電子技術是以半導體為材料、以微細加工為主要手段，實現電子系統小型化和微型化的技術，主要表現為半導體器件和積體電路晶片。
正是這一技術的高速發展和推動，通訊、網路、計算機等技術才得到高速發展，大資料、物聯網、人工智慧、智慧城市等才成為現實，奈米科技、量子科技等前沿科技才得以快速推動。
“微電子技術已經改變並將繼續深刻改變我們的世界。微電子技術的發展水平和產業規模，已成為衡量一個國家經濟實力和科技實力的重要標誌。”郝躍說。
郝躍是中國科學院院士、西安電子科技大學教授，也是我國著名微電子學專家。他開拓、引領了我國第三代半導體電子器件與材料的發展，建立了我國第三代半導體氮化鎵外延生長、器件結構以及製造工藝的理論與技術體系，實現了我國氮化物半導體從核心裝置、材料到器件的重大創新，為我國在氮化物第三代半導體電子器件步入國際領先行列作出重要貢獻。
近日，圍繞半導體、積體電路晶片等與微電子技術相關的創新發展問題，《瞭望》新聞週刊記者專訪了郝躍。
微電子不微
《瞭望》：你常說“微電子不微”，怎麼理解？
郝躍：“微電子不微”主要表達的是微電子技術在國家發展中的重大作用。
微電子技術看似以微細加工為主，卻是現代資訊產業和資訊社會的基石。
微電子技術的發展能使積體電路晶片具有高速度、高密度、高可靠、低功耗、低成本等特點。其中，晶片的低功耗尤為重要，這不僅是節省能源，還意味著極大改善電子產品應用的便捷性，提高電子產品的可靠性。
未來幾十年內，微電子技術將不斷引領高新技術發展，不斷改變人類生存和生活環境，不斷促進人類發展進步。
《瞭望》：你和團隊在微電子領域取得哪些突破性成果？
郝躍：目前，微電子領域的一切積體電路晶片都是在半導體材料上實現的。
半導體材料是一類導電效能介於導體和絕緣體之間的固體材料，主要包括被稱為第一代半導體的矽、鍺，被稱為第二代半導體的砷化鎵、磷化銦，以及被稱為第三代半導體的寬禁帶材料。
禁帶是固體物理學的一個基本概念，其寬度決定了半導體的導電效能是偏向導體還是絕緣體。一般來講，禁頻寬度越寬，半導體的導電效能越偏向絕緣體。反之則偏向導體。
從20世紀90年代中後期開始，我和團隊就堅持研究寬禁帶半導體，經過20多年艱辛探索，團隊瞄準國際前沿，主攻氮化鎵、碳化矽，以及氧化鎵和金剛石半導體器件與材料研究方向，已實現半導體從核心裝置、材料到器件的創新，並使我國在這一領域步入國際領先行列。
例如，我們研發的氮化物半導體材料和核心裝置、先進的氮化鎵微波和毫米波高功率、高效率電子器件和紫外光電器件，將氮化鎵微波功率器件的效率提升到國際最高紀錄的85%，實驗結果幾乎達到半導體微波功率器件電能轉換的極限，實現了我國在該領域的重大突破。現在，氮化鎵核心技術和產品已在我國4G和5G通訊基站、先進雷達系統、電力電子系統、紫外LED等領域得到廣泛應用。
如今，我們的寬禁帶半導體國家工程研究中心和寬頻隙半導體技術國家重點實驗室，已成為國內外寬禁帶半導體材料和器件科學研究、人才培養、學術交流、成果轉化的重要基地，引領寬禁帶半導體研究自主發展，服務產業工程應用。
郝躍教授（右二）帶領團隊教師在進行GaN器件可靠性測試
突圍積體電路產業
《瞭望》：我國微電子技術和產業發展現狀如何？
郝躍：經過多年發展，我國半導體晶片與積體電路產業已取得長足進步，一躍成為世界最大的積體電路消費市場，個別技術領域甚至具備了與國際同行並行的趨勢。
但總體而言，我國半導體與積體電路產業大而不強，與美國、日本和歐洲一些國家相比仍有較大差距。企業更多將資源聚焦在應用技術層面和產業化方面，急需加強原始創新。
《瞭望》：如何加強積體電路產業突圍能力？
郝躍：首先要產學研緊密結合，加大關鍵核心技術的攻關和產業化，建立積體電路自身發展和持續創新的能力。總體而言，我們現在對產品、技術強調多，對能力強調少。未來要讓積體電路產業取得持續、整體發展，還得在能力上下功夫，在產學研緊密結合上下功夫。
其次要提升產業和企業的核心競爭能力，加速關鍵產品突圍，推動產品從可用走向能用、好用、耐用、實用，同時推動產品落實到能力上，促進積體電路產業真正“長大”。
最後要繼續落實擴大內需政策，對微電子行業加大政策扶持，進一步加大投入，最佳化投融資環境，支援優勢企業併購重組，避免低水平競爭、惡性競爭和無序競爭。半導體晶片需要長期不斷創新和發展，如果企業沒有利潤很難支撐創新，因此，保證企業有序、健康發展是保證積體電路產業可持續發展的關鍵。
形成“從0到1”的創新文化和氛圍
《瞭望》：你給團隊起名為“芯系國家”，有什麼含義？
郝躍：給團隊起名為“芯系國家”主要有三方面考慮。
一是勉勵團隊科研方向要自始至終堅持兩條原則：一是國家需求，二是國際前沿。其中，國家需求是第一原則。我們的科研工作要在國家需要前提下，確定主攻方向，定好方向後，瞄準國際前沿去奮鬥、去努力。
二是勉勵團隊始終把推動晶片產業發展作為主攻目標。晶片是資訊社會的糧食，沒有晶片就不可能有資訊社會的各種產品。中國是全球最大的晶片消費市場，而中國晶片在世界市場中僅佔20%左右，發展晶片產業的重要性和緊迫性不言而喻，自主研發的道路漫長而艱鉅。
這麼多年，我們一直努力透過科研成果轉化推動半導體和晶片產業發展。我們主導成立的陝西半導體先導技術中心，致力於半導體前沿關鍵技術研發創新，已成為陝西省半導體產業人才培養重要基地和技術創新的重要策源地。以團隊成員為主導，以寬禁帶半導體國家工程研究中心為基礎，我們還建立了西安電子科技大學廣州第三代半導體創新中心、西安電子科技大學蕪湖研究院等實體，主動服務國家粵港澳大灣區建設、長三角一體化發展戰略，為國家積體電路人才培養添油助力，為實現產業升級換代奠定堅實基礎。
三是營造一種創新氛圍。解決我國晶片積體電路核心技術問題，推動電子資訊產業做大做強需要各類創新土壤和文化氛圍。我從點滴做起，把2019年榮獲陝西省最高科學技術獎的200萬元獎金全部捐給學校設立芯緣科創基金，希望帶動學校形成“從0到1”的創新文化和氛圍，鼓勵我們的教師和學生，逐步形成創新人才與創新成果產出的土壤。
2020年底，我們團隊實現了40餘項專利3000萬元的高價值轉化。根據學校科技成果轉化管理辦法規定，這筆經費的80%可用於完成人的現金獎勵，考慮到寬禁帶半導體國家工程研究中心建設自籌經費尚有缺口，大家全部放棄現金獎勵，一致同意將獎金投入寬禁帶半導體國家工程研究中心建設中，為國家科研育人平臺出一份力，添一把柴。
《瞭望》：你怎麼看當前積體電路領域的人才培養情況？
郝躍：全球競爭激烈的晶片歸根到底是高技術之爭，而高技術之爭的核心是人才之爭。這就需要持續拓展和擴大積體電路人才培養版圖，提升積體電路人才培養質量，以緩解“缺芯少魂”。
我認為，當前積體電路領域人才培養有兩方面需要加強。一是基礎性課程體系建設。尤其要保證物理、數學等基礎性、主幹性課程學時充足、內容合理，系統化向學生講授；二是實踐性課程。應動員政府、學校、企業等各方力量，大力建設積體電路育人平臺。目前正在實施建設的國家積體電路產教融合創新平臺專案，就是這方面利好訊息，相信未來會對積體電路創新型和應用型人才培養起重要作用。
《瞭望》：你怎麼看“從0到1”？
郝躍：面對我國“十四五”時期及更長時期發展的迫切要求，科技工作者要更加註重自主創新，實現更多“從0到1”的突破。
在科學上，“0”並不表示什麼都沒有，而是還沒有發現、發明和創造出來。如何從浩如煙海的基礎研究中提煉出關鍵科學問題，是真正指導我們實現“從0到1”突破的關鍵。
“從0到1”不僅要有長期厚重的知識積累，還要有瞬間的靈感；既需要長期穩定堅持做基礎研究，久久為功，又需要聚焦比較優勢領域，突出重點；既需要自由探索，也需要從源頭或底層為長遠戰略目標提供支撐。
從加速突破角度，我認為有兩點需要重點著力。一是要加強國家實驗室等重大科技平臺建設。發揮新型舉國體制優勢，整合優勢資源，透過國家實驗室等重大科學平臺，有力有序推進創新攻關的揭榜掛帥體制機制，集中力量實現從“從0到1”的突破，著力打好關鍵核心技術攻堅戰。
二是要完善國際合作交流機制。不拒眾流，方為江海。健康的國際合作模式，應以可控開源的方式充分利用國際智力資源。所謂可控，就是在若干領域打造非對稱優勢的長板，打造我國參與國際合作和競爭的新優勢；所謂開源，就是在此基礎上互通有無、博採眾長，實施更加積極開放的人才政策，積極參與組織國家重大科學研究計劃、國際大科學計劃和大科學工程，統籌推進智慧財產權、國際合作和競爭，為技術要素跨境自由流動創造良好環境，推動我們不斷取得世界首創成果。■
