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与时代互动,点亮成就彼此的光

发布时间:    来源:神州学人

  近年来,中国科技事业取得瞩目的成就,让海内外中华儿女都为之振奋自豪,从上九天揽月,到下五洋捉鳖,一大批重大科技创新成果竞相涌现。然而,中国在快速发展的过程中,仍然存在许多短板,其中之一就是很多关键核心技术没有掌握在自己手中,包括高端芯片制造在内的诸多领域面临“卡脖子”问题。

  小小一枚芯片,展示着一个国家的科技实力;小小一枚芯片,也凝结着几代人的不懈追求。中国科学院院士王阳元自上世纪起便将自己的命运与我国微电子事业联系在一起,他曾在接受媒体采访时甚至坚定表态:不解决被“卡脖子”的问题,我死不瞑目!如今,越来越多的科研人员选择在国家最需要的时刻献身报国,以爱国心成就“中国芯”,金锐便是其中一员。

  金锐是一位留学归国博士,如今是国网智能电网研究院(以下简称“智研院”)功率半导体研究所副所长兼芯片设计研究室主任。回国十余年来,她带领团队“开疆拓土”,一步一步攻克“卡脖子”难题;十余年来,她也实现了个人的快速成长,践行着将个人梦融入到强国梦之中。不久前,她刚刚获评国家电网有限公司(以下简称“国家电网”)2021年度劳动模范。在劳模队伍里,她巾帼不让须眉,“能够将自己研发的芯片应用到国网工程,真正实现芯片国产化是我的初心,也是我们团队共同的目标。”

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金锐

  功不唐捐

  如今的金锐已磨练出勇于探索、坚韧不拔、扎实严谨、锲而不舍的科研精神,留学带给她的不仅是知识的收获,还有视野的开拓以及精神品格的塑造。

  2004年,金锐前往英国开始攻读硕士研究生。初到英国,一切都陌生而新鲜。不同的教学和思维方式带给她全新的体验,课堂上教授富含激情的授课和那份源于内心的热爱给她留下了很深的印象,也成为促推金锐学习的动力。与想象中不同,这里授课和学习的节奏很快,对阅读量和自学积极性的要求也很高。更让金锐没有想到的是,刚开始上课没多久,老师就单独找她谈话。“实验课动手能力差”成了金锐必须要渡过的一道难关。如何渡过?只有迎难而上。所有的努力都不曾被辜负,金锐的实验课成绩一点点有了提升。“那时候每天实验课都会打分,真的是看到每一点努力都体现在成绩中,从D到C再到B,然后达到A,后来在硕士毕业阶段,我拿到了班里前三。”这为金锐后来的科研打下了扎实的基础,让她以Distinction(卓越等级)顺利毕业并拿到了博士offer。

  读博期间,金锐申请到ORS(海外学生研究奖学金)和EPsrc(工程和物理科学研究委员会)两项奖学金。ORS是英国政府面向海外学生设立的奖学金,每年只有600个名额。而金锐连续3年拿到这一奖学金。为此,金锐信心倍增。

  曾经有人对Research一词进行解读,认为Research是一个探索、发现、总结、否定,再探索、再发现、再总结、再否定的不断螺旋上升的过程,鲜有一帆风顺之时,故Research,it’s re-search。面对科研路上的挫折和挑战,建立自信成为走向成功的重要一步。自信,是科研工作者对自己能力、素质和判断的一种信任。在“努力-收获”的循环往复中,金锐逐步建立起提升自信的良性循环。“真的是越努力,越幸运。越幸运,也会更加相信努力。”信心就像火把一样,为金锐照亮了前方的科研道路。

  科研要做的是开拓创新,努力填补人类认知空白,这其中失败的概率比成功高得多。通过留学,金锐也锻炼了逆商。“每次都要在失败中寻找成功的希望,在这种起起伏伏的过程中,我拥有一颗强大的心脏和克服一切困难的勇气。”久而久之,金锐拥有了让自己可以直面失败、摆脱困境、超越困难的逆商。与此同时,这段难得的留学经历也为金锐的事业发展装上了“双核”系统。“在东西方不同文化的交融下,我汲取到很多新的东西,也让我可以更清醒客观地反观我们的一些优势。”在留学的沉浸式体验中,金锐开始接受并理解东西方差异下人们不同的价值观以及对相同事物不同的思维和处理方式,她也由此更能站在他人角度上思考问题。“这对于我现在带团队、凝聚人心是非常有帮助的。在科研道路上能够坚持下来都非常不容易,尤其对于现在的年轻人,特别需要去包容和理解。通过不同的文化体验和学习。我现在能够理解很多以前不能理解的事情,有了同理心和共情能力。”金锐说。

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留学时,金锐和课题组成员在公园野餐

  回国是对的

  对于海外留学人员而言,是否回国、何时回国是总要面临的选择。博士毕业后,金锐继续在英国做了一年博士后,但时间越久越觉得缺少归属感。“思乡心切会更激发爱国之情,这份情愫也是让大多数留学人员选择回国。”谈到回国,金锐表示自己也曾想过是否要在国外积攒几年工作经验再回来,但最终她选择了尽早回国。这源于她对当时国内发展前景的预判。“有的时候机遇不等人。那时的中国很多方面发展得越来越好,从基础设施到工作机会都有非常强的吸引力。再加上越是在海外,越是感觉只有祖国强大了,自己的底气才能更足,我很希望能以留学收获回报祖国。”

  离开校园的金锐渴望走出象牙塔,到企业中去触碰市场。“我想真正做一些能够产生效益、能够推动技术进步的事。”2009年,金锐回国后便加入中国电力科学研究院(以下简称“电科院”),开始从事一线科研工作。

  读博期间,金锐的专业是微电子学与固体电子学,功率半导体器件与功率集成电路是这一专业的主要研究内容之一。功率半导体器件(Power Semiconductor Device)又称电力电子器件(Power Electronic Device),主要用于电力设备的电能变换和电路控制,是进行电能(功率)处理的核心器件,是弱电控制与强电运行间的桥梁。金锐目前从事的就是大功率电力电子器件的研发工作。“简单讲,就是一个可以控制上千伏电压、上千安培电流的高速电子开关。有了这个关键器件,就可以用很小的控制信号,灵活地控制很大的功率,可以帮助电能的变频、交流和直流的变化、电能的精细化控制和管理,是节能的重要技术,也是让电网更灵活可控的重要基础。”金锐介绍说。

  随着全球电子化进程的开展,我国作为全球最大的半导体消费市场,对实现半导体产业链的自主可控愈加急迫。2013年,国网智研院正式成立,大功率电力电子器件成为智研院主攻方向之一。金锐随着专业划分加入到智研院,并在这里与同事们探索开创了智研院的功率半导体专业,带领团队一步一步突破功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件“卡脖子”核心技术。

  “现在,国家对这一领域非常重视,我抓住了一个非常好的机遇。现在看来,当时回国是对的。”

  从“零”到“一”的开拓

  IGBT是能源转化与传输的核心器件,是电力电子装置的“CPU”,更是柔性、绿色输配电的关键核心,一直以来因研发周期长、资金投入大,被国外所垄断。2010年,面对这一核心技术受制于人的被动局面,金锐主动请缨承担项目,开始攻坚克难。

  当时,研究所的专业方向偏重于传统电力行业,功率半导体方向的基础几乎为零。金锐只能从零起步,开始调研走访做可行性研究、组建团队、筹措资金……这个从“零”到“一”的过程中,金锐历经了不少坎坷。幸运的是,国家电网给予了这一基础性学科研究极大的支持。“当时也有不同的声音,但经过研究探讨,领导层还是觉得这个方向值得一试。其实能不能成功当时并不知道,因为难度确实很大,需要长时间投入人力物力。”金锐说。

  开创一个专业,一切都得从零开始。最初,开展第一轮芯片设计和制备的资金,还是金锐向其他项目组“借”来的。在这样零基础的前提下,金锐带领团队潜心研究、积极探索,共同学习仿真建模技术,与代工厂讨论工艺细节,寻找测试资源,讨论厂房建设……“刚开始的时候,大家经验都不足,但每个人都铆足了干劲。因为微电子这个东西非常微观,分析进入的手段也比较有限,会有多种因素造成没有达到设计预期等问题,可能在设计端,也可能在加工环节。那时候我们就驻扎在制造厂,有时一待就一两个月,等数据出来再做大量分析讨论。印象最深的一次是我们驻厂在上海两个月,有一个星期时间每天工作到后半夜,一起分析芯片异常的原因。那时候大家都年轻气盛,经常是各执己见争论到后半夜,然后白天再去和加工厂的人继续讨论,不仅是和他们的研发部门,也会和工厂每一个工艺模块的工人沟通,把问题磨到底,最终把问题解决。现在想想,那段时间还真挺热血的。”说到这里,金锐的脸上浮现出一抹笑意,这或许就是科研探索带来的乐趣与成就感吧。

  就这样一步一步,他们逐渐拥有了功率IGBT测试能力、仿真能力和关键工艺加工能力,也为IGBT芯片和器件研发创造了必备的软件和硬件条件。此时的团队规模,也由早期的8名成员发展壮大为80人的技术精英队伍。历时5年,团队成功研发3300V/1200A IGBT芯片,使国家电网在该领域短时间内实现了“零”的突破。2019年,IGBT技术通过国家电网首个知识产权作价入股,随后,南瑞联研半导体有限公司成立,助力国家电网新型产业布局。

  2016年,32岁的金锐在自己的青春画卷上又添上了浓墨重彩的一笔。这一年,她牵头承担起首批国家重点研发计划项目——“柔性直流输电装备压接型定制化超大功率IGBT关键技术及应用”,成为国家智能电网专项“十三五”期间最年轻的国家级项目负责人。2021年,国务院国资委向全社会发布《中央企业科技创新成果推荐目录(2020年版)》,其中,智研院研制的3300V IGBT芯片和模块赫然在列。这一历时4年的攻关项目,突破了制约我国高压IGBT发展坚固性差、可靠性低等技术瓶颈。项目自主研制出满足柔性直流输电装备需求的4500V/3000A低通态压降和3300V/3000A高关断能力IGBT器件,解决了高压大容量压接型IGBT芯片和器件缺乏的问题,大大缩小了与国际领先水平的差距。

  目前,基于项目成果具有自主知识产权的3300V/1500A IGBT器件已在厦门柔直换流站挂网使用,迈出了功率半导体产业从产品研发到产业化发展的关键一步。这意味着,我国在推动解决电网核心功率器件“卡脖子”问题上取得重大突破。未来,该器件将推广应用到高压柔性直流输电、电能质量保障以及新能源并网中,支撑新型电力系统建设和“双碳”目标的实现。

  在项目执行过程中,金锐的能力和自信得到再次提升。“面对那么多院士进行答辩,召集其他十多家科研单位共同参与,不是一件容易的事。但也正是这些挑战让我得以成长,让我觉得很多事只要你跳跳脚就可以够到。真的是越努力,越幸运。”带着这份“幸运”,金锐又自信地奔向下一个目标。

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金锐在智研院芯片中试线工艺间

  这是一个最好的时代

  从国外回到国内,金锐并没有太多的不适应,无论是电科院还是智研院,都给了她足够高的平台,也给了像她这样的年轻人足够多的发展机会。“在这里,年轻人很快就可以自己承担一个经费达千万元级的项目。”在智研院,金锐也没有感受到论资排辈。“只要你有足够的能力,确实能够担当责任,智研院就会给予充分的机会。当然,前期的一些技术难度要进行充分评估,但也允许一定程度的失败。”

  智研院推行项目负责人制,赋予项目负责人更大的考核分配权,有效激发科研人员的创新活力,这也是智研院大胆给人才“松绑”的一项举措,金锐的快速成长正得益于此。同时,智研院推进科研管理改革,完善领导职务、职员职级、技术研发三个通道并行互通的管理体系,实现“岗位能上能下、收入能增能减”;在内部试点开展中层干部公开竞聘上岗,破除唯学历、唯资历论,给青年员工迎接挑战的机会和施展才华的平台。

  “智研院本身就成立不久,很多工作都是从零开始,我们非常愿意给年轻人提供机会,早早给他们压担子,让他们尽快加入到创新的洪流中来。”智研院负责人说,“当然,这个过程中可以有试错,也允许失败,我们要做的,就是建立起完善的机制,让他们可以潜心搞科研,十年磨一剑。”

  智研院营造的让科研人员敢于“十年磨一剑”的科研氛围,正是近年来国家高度重视科技创新、尊重科技人才的一个缩影。这5年,国家不断优化的政策举措让金锐也感同身受。“我觉得现在国内整体的人才环境和发展趋势都非常好,从落实完善创新激励政策,到给予更大的人财物支配权和技术路线决策权,再到改革科技成果转化机制等,各类举措都在聚焦科技人才的切实关切。”而令金锐更开心的是,国家对基础研究领域的重视程度正持续增强,这让像她一样的科研人员看到了更好的机遇和光明的未来。“像半导体行业在国外已经有超过百年的发展历史,正因为有这样长期的积累,才有我们今天看到的技术创新和引领。过去,我们比较偏向应用技术研发和技术的产业化,对基础研究重视不够,这也导致了我国基础研究和原始创新能力不足,关键核心技术短板比较明显。可喜的是,国家对基础研究领域的重视程度逐渐增强,各级部门也都在积极落实支持基础研究可持续发展的具体举措,许多企事业单位都在体制机制、经费保障等方面给予更多支持,为青年人才成长成才保驾护航。”

  做好顶层设计和具体实践,才能有效激发科技人才队伍的创新活力和潜力,使我国科技创新水平得到持续提升。智研院短短数年间取得的亮眼成绩,是对科技创新环境优化和相关体制机制改革的最有力证明:自主研发出世界首个±320kV/1000MW柔性换流阀及控阀系统;研制出世界首套200kV高压直流断路器,并在世界上首次实现在电网中的应用;开发出±500kV交联聚乙烯绝缘料和屏蔽料,成功打破国外技术垄断……截至目前,智研院共获得国家科学技术进步奖一等奖1项、二等奖2项,国家技术发明奖二等奖1项,中国专利金奖1项和多项省部级及行业内奖项;打造了一批以先进输电技术国家重点实验室为代表的国际一流实验室平台;建设了一支国家电网科研板块中最年轻的科研力量,全院580余人,平均年龄仅34岁,其中有留学经历的在职人员近60人,超过员工总数的10%。

  随着新一轮科技革命和产业革命的到来,全球抢占科技创新制高点的竞争正愈演愈烈。尤其是在当前的国内外形势下,突破核心技术,破解“卡脖子”难题,实现科技自立自强,才能把握发展主动权。而这一切,归根到底要靠人才。

  2021年9月,习近平总书记在中央人才工作会议上发表重要讲话指出,要把建设战略人才力量作为重中之重来抓,大力培养使用战略科学家,打造大批一流科技领军人才和创新团队,造就规模宏大的青年科技人才队伍,培养大批卓越工程师。

  时代已再次向科技人才发出召唤,或许这条路依然会有崎岖,但依然可以想见光明的未来。谈到未来,金锐说:“得益于好平台和好时代,我才能更快速地岗位成才,做出成绩,实现自我价值。未来我将把技术做扎实,希望在我们这一代人的努力下能追上国际水平,做出的成果能够最终产业化应用,提升电网能效。”

  正如金锐所说,搞科研要有“好平台”和“好时代”。这或许就是最好的科研时代,让我们见证了太多从零到一的开拓,也见证了无数从科技创新到产业落地的足迹;我们见证了科研环境的明显提升,也见证了基础研究环境的逐步改善……

  这是一个属于奋斗者的时代。遇上了最好的时代,就心无旁骛地继续前行吧。(图片由受访者提供)


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责任编辑: 贾文颖


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