探秘神奇世界 “芯”藏电子蓝图—— 记中科院上海微系统与信息技术研究所教授田彤

◎ 本刊记者 翟万江

这一消息令中科院上海微系统与信息技术研究所田彤教授备受鼓舞，多年来，他一直为推动集成电路核心技术研发四处奔走。

“象牙塔”中的教授、商场上的总裁、重点实验室的领军人物……田彤的角色很多，但主题都与集成电路有关。他是模拟/射频集成电路及系统设计研发领域的领军人，用自己的专业技能开辟了集成电路的新领域，并带领企业以高科技产品服务走向世界。

立足前沿，描绘微电子蓝图

少年时期，田彤就对微电子领域充满了浓厚的兴趣，喜欢动手摆弄各种东西。20世纪80年代，硅谷成为美国高科技人才的集中地，更是美国信息产业人才的集中地，关于硅谷的故事令他心驰神往。1986年，田彤考入华中理工大学，顺理成章地选择了固体电子学系半导体物理与器件专业，沿着自己的兴趣之路继续学习。接着，他又先后在西安电子科技大学电路与系统专业、西安交通大学电子科学与技术专业接连完成了硕士、博士阶段的学习，建立了完备的工艺、电路和微电子学科知识体系，同时，将研究目光渐渐聚焦于射频集成电路及系统设计研发这一研究方向。田彤始终保持着对学科专业的关注，他把自己的专业发展规划和国家战略需求结合起来，并且为此付出了不懈的努力。一路走来，罗晋生教授、林金庭教授、陈堂胜教授给予他很多帮助，老一辈科学家的谆谆教诲指引着他在科研的道路上勇往直前。

2001年，田彤于新加坡南洋理工大学博士后出站后，就职于新加坡微电子研究院，陆续担任高级工程师、高级研究科学家、课题组长等，并荣获新加坡微电子研究院2003-2004年度优秀研究奖。2004年，他来到丹麦奥尔堡大学射频集成电路与系统专业担任副教授，期间，参加了欧盟关于物联网及可穿戴技术的第6框架计划 MAGNET项目，作为该项目芯片技术工作组技术负责人和主要成员，承担了5GHz宽带接收机前端及射频解码器的的研究工作。这些海外经历，进一步丰富了田彤的研究视野。

2010年对于田彤来说是具有转折意义的一年，这一年，他入选中科院“百人计划”，怀揣一颗为祖国微电子事业做贡献的报国之心，带着丰富的研究、设计经验和成果回到国内，成为中科院上海微系统与信息技术研究所一名研究人员，誓为中国集成电路核心技术发展建功立业。

引领方向，让方寸曙光照亮中国工业

集成电路（IC）是微电子技术的核心，集成电路产业是国民经济和社会发展的战略性、基础性、先导性产业，是全球主要国家和地区抢占的战略制高点，竞争日趋激烈。尽管我国集成电路产业日益强大，但无论是产业基础、产业结构、产业规模还是创新能力与水平与发达国家相比都还存在很大差距，尚需努力才能再上台阶。我国集成电路，尤其是在高技术器件、高端器件等高附加值、核心高技术领域还远远不能满足需求，没有形成自主的核心技术。计算机和服务器所用高端芯片仍有95%以上需要进口，建设制造强国的征程还有很长。

中兴事件加速了中国推动“半导体”主权的努力。田彤深知，跟踪国外技术、以仿制的思路，只能永远处在下游，只有坚持自主创新，才能立于不败之地。

错题集是学生将自己平时的考试、练习、作业中的做错的题目进行的一种系统汇总，建立一个错误档案。对错题集进行合理的整理、反思和利用，可以帮助学生吸取前车之鉴，有针对性地复习补救，提高数学思维品质和能力。

当今，物联网走进“数字中国”新时代，从物理到电路感知方面，如果没有好的传感器、模拟电路支持，将会极大制约我国集成电路产业链的发展。回国之后，田彤迅速组建了物联网系统实验室，立志要补齐我国在这一块的技术短板。2015年他发起创办了江苏微远芯微系统技术有限公司，同时，在超宽带接收机射频前端IC的理论、设计和实现、基于频域统计特性的片上噪声有源抵消技术的开发方面取得了一批具有创新性的成果。

这些基础理论的研究、科技的不断创新为产业的发展插上了腾飞的“翅膀”。

匠心铸梦，“中国加速度”绽放夺目光彩

5G通信、自动驾驶、民用微型相控阵雷达、机器人等高科技应用的背后，涉及到一项重要的技术——毫米波相关技术，尤其是硅基毫米波集成电路技术。随着对低成本高性能系统的需求，基于硅基毫米波集成芯片的开发必将成为工业的发展趋势。

美国国防部已将SiCMOS单芯片毫米波雷达技术列为2010-2015几项取得突破的军事基础技术之一，备受关注。在国内，毫米波雷达因为技术原因，造价昂贵，核心技术完全依赖进口。

田彤敏锐察觉到硅基毫米波在军事和民用方面的重要应用价值，2008-2009于这项技术刚刚兴起时就开展了一些前瞻性、自主技术的前期研究。经过近10年努力，他把SiCMOS 毫米波技术从概念研究推进到在安防、特种应用、物联网等领域初具规模的产业体系，自主研发了SiCMOS 毫米波芯片的完整的设计技术，完成了核心芯片设计，2017年实现了SiCMOS毫米波技术工程化，2018年6月顺利通过各项测试，成功实现该芯片的量产，高集成度的新一代毫米波雷达系统显著降低了系统成本及技术实用化的门槛，其所研发的SiCMOS毫米波雷达芯片是全球第二块量产（第一块是美国TI公司）SiCMOS毫米波单芯片系统。

SiCMOS毫米波单芯片雷达尖端技术的突破，既填补了我国对尖端雷达芯片技术的空缺，同时也带来了巨大的市场想象空间。目前江苏微远芯微系统技术有限公司具备了全部的毫米波单芯片设计能力，拥有Si CMOS毫米波单芯片雷达完全知识产权，在硅基射频/毫米波领域形成了一批核心关键技术，为毫米波技术在军民两个领域更大范围的广泛使用提供了可能，打破了国际上的技术垄断，同时显著提升了我国在该领域的声誉。田彤的研究成果受到国内外的重点关注并获得了极高评价，他在国际SOC会议上作为主要发言人作keynote主题演讲，介绍他们在这一领域的成果。

“我们是国内第一家实现SiCMOS毫米波雷达芯片量产的公司”，田彤骄傲地对我们说。“同时，我们完全自主研发的毫米波安防系统的单传感器系统已搭建完成，正在系统联调和测试。现在芯片已在公司开始量产。”目前，团队正在相关企业的资金支持下，将研究工作向77GHZ及94GHZ单芯片雷达传感器以及5G通信系统前端芯片推进，以期早日实现产业化，填补国内该领域的空白。在这样的大背景下，SiCMOS毫米波雷达芯片的产业化将进入发展的快车道。

稳步践行，在应用中推进芯片产业发展

服务国家战略、领域前沿和产业需求，是产学研合作创新的重要驱动力。在不断地学习和研究中，田彤积累了丰富的经验，也逐渐确定了自己的研究方向，他在微波毫米波领域和物联网安防领域研究方面，具备了深厚的科研创新能力和丰富的工业界设计经验。新加坡和丹麦的科研工作经历，使他在基础科研和工业应用两大领域都收获颇丰，并取得了一批优秀的成果，完成了“研发-产业化-为国家所用”的华丽转身。

回国短短8年时间，田彤承担了国家科技重大专项、上海经信委企业专项资金等研发项目，并与相关企业进行了大量的合作。目前，他已获得发明专利授权19项，专利公开13项，版图保护授权12项，在国内外核心刊物及学术会议上发表论文64篇，其中30篇为第一作者，与人合著论著1部，并多次担任重要国际会议如APMC等的射频集成电路分会主席或作邀请报告。

面对国内的集成电路行业发展问题，他开始了新一轮的思索。他提出，在集成电路产业具体发展上，要重应用，也要重技术研究。“我们不能沉迷于成就，也不能为了科研而科研、为了创新而创新。我们做科研的最终目的，是要将它们转化为具有使用价值的产品，造福更多人。高新技术的发展必须面向产业，面向世界提高核心竞争力。”田彤的话掷地有声。

为了全面提升我国在微波毫米波领域的产品技术水平以及物联网安防领域的产品技术水平，更好地实现自己的产业化理念，2015年12月，田彤发起创办了江苏微远芯微系统技术有限公司。公司致力于硅基毫米波芯片、以及毫米波微系统产品研发、生产、销售和服务，同时同国内外知名高校和科研院所合作，与10余家企业建立了密切联系，在微电子尤其是芯片设计领域取产学研合作卓有成绩。

出色的成绩背后，是田彤及团队人孜孜不倦的顽强拼搏，是他们报国圆梦的艰辛历程。

蓄势待发，用芯片开启物联网的产业升级

芯片通常被人们当作集成电路的代名词。在一个或数个平方毫米大小的芯片上集几千万元器件，就如同在针尖上起舞。芯片设计行业是一个特殊的行业，从芯片的产品定义到最终量产，需要至少2到3年以上的时间。

在物联网中，硬件占20%-30%，更多的是系统、软件、服务。鉴于物联网巨大的市场潜力，并涉及国家的发展战略，欧美等发达国家从一开始就对节点电路市场和技术标准进行垄断。为了打破这种技术垄断，2010年，刚刚回国的田彤就承担了上海经信委“用于物联网无线节点的极低功耗共性技术开发”项目。

田彤针对物联网应用技术，提出超低功耗对无线收发机的约束机制，并在国外工作基础上，深入研究超低功耗芯片设计理论和技术，建立核心子系统、传感器/节点界面技术、支持系统和应用开发技术，并进一步把相关研究结果总结为绿牙技术体系，并获得了国家专利授权。其所研发的超低功耗光电检测芯片，应用于安检、检测、工程控制等领域，获得了工业界的普遍认可和欢迎，同时，他把相关技术应用于医疗电子领域，研发心脏植入起搏器，该芯片有望成为全球第二块心脏植入起搏器。

他为成绩欣慰，也为未来思考，寻找着一个又一个新的破冰点。

广袤天地，用创新思维攀上更高山峰

20余年来，田彤凭借着对事业的热爱和坚不可摧的意志，成为中国芯片制造业不可多得的匠心人才。

2019年1月6日，第十二届中国产学研合作创新大会在京举办，江苏微远芯微系统技术有限公司近日经中国产学研合作创新示范企业专家委员会评审，被认定为“2018年中国产学研合作创新示范企业”，董事长田彤博士被授予“2018年中国产学研合作创新奖”。成功的道路注定不是一帆风顺的，从毫米波雷达芯片到微弱电流检测芯片，一个攻关接着一个攻关，锻炼了田彤的坚强意志和吃苦耐劳的能力，只要是在工作，他就永远感觉不到疲劳，并且乐在其中。短短数年，他已经在集成电路领域建立起一支实力雄厚、颇有实力的年轻人才队伍，并且带领队伍参与到国际最前沿的科研工作中。作为一名博士生导师，田彤对学生倾注了很多心血，对待学生就像对待自己的孩子一样严格和爱护。他说，做科学研究首先要有创新精神，只有大胆创新，敢于突破，才能真正研究出有价值的东西。创新无非有两个途径：一个是做前人所未做，拓宽研究领域；另一个则是深耕，关注于某个细分领域，在这个领域走在同行者的前面。同时，做研究要执着，要甘于寂寞，甘于做冷板凳，不能急功近利，要扎扎实实，一步一个脚印，这样才能把自己所想真正变为现实。热爱是交流中田彤最常提到的词语，在他眼中，热爱是最好的老师，也是工作最好的动力。

谈及未来，田彤给自己制定了一个十年规划，他提出，希望在毫米波领域，能够继续保持研发技术上的优势，在某些方面甚至超越国际。江苏微远芯微系统技术有限公司能够利用5-10年的时间，在国内占有更广阔的市场，继而发展成为在国际有影响力的公司。期待在十年内，中国集成电路领域从技术到产业都能迈上一个新高度，进入全球第一梯队。

高科技时代，科学技术转化为生产力改变人们生活的景象处处可见，但人们看不见的是这些高科技应用背后的研究、设计者们辛勤地付出。田彤和他的团队正在国家半导体集成电路科研前沿领域里演绎着自己的瑰丽人生，为实现集成电路产业的强国梦而继续不懈奋斗。对于其未来发展，我们满怀信心和期待。