赵涤燹：我要做出世界上最好的5G芯片

2010年5月，我有幸来到了鲁汶大学ESAT-MICAS集成电路设计实验室，开始了我的博士课题研究。鲁汶大学ESAT-MICAS集成电路设计实验室是世界著名的集成电路科研机构，长期致力于前沿芯片的研究。从实验室规模、研究成果和在集成电路领域做出的贡献上来说，鲁汶大学ESAT-MICAS实验室是欧洲高校中最好的集成电路研究实验室，全球而言，可能也只有美国加州大学伯克利分校的无线研究中心可以相比拟。我本人也去伯克利分校的无线研究中心访问过，MICAS集成电路实验室的测试设备和实验仪器甚至更好。实验室创始人Willy Sansen教授也先后多次到中国讲学，他所编著的教材"模拟集成电路设计精粹"被翻译成中文，为国内高校集成电路教学广泛使用。

我的博士课题是毫米波高效率发射机和功率放大器的研究，毫米波技术是下一代5G通信的核心技术。我的博士导师是Patrick Reynaert教授，Reynaert教授非常年轻，但在毫米波领域、功率放大器领域贡献巨大，他在集成电路领域的科研成果在全球40岁以下的教授中无可争议是排名第一的。Reynaert教授常跟我说，之所以自己成长那么快，要感谢MICAS这个平台，感谢MICAS实验室教授之间"通力合作，互相扶持，资源共享"的实验室文化。

来鲁汶大学读博前，我需要先过来这边面试。面试的时候，我做了1个小时左右的报告，介绍了我之前在荷兰设计的2块毫米波芯片，并花了将近半天的时间和组里所有的PhD进行了专业方面的讨论。面试后，Reynaert教授当时就用"impressive"这个词形容了他对我的印象和对我毫米波集成电路设计能力的认可。

博士开始后，Reynaert教授立即让我做了欧盟PANAMA项目鲁汶大学的技术负责人，记得开始读博不到2个月，我就作为鲁汶的代表去巴黎参加PANAMA的项目组会议，参加会议时，也遇到了Delft的两位教授，他们也对鲁汶大学能把这么重要的工作交给我一个新的PhD感到惊讶。在PANAMA项目中，我们的工作是和ST-Ericsson 公司合作开发60GHz毫米波芯片，当时我们用ST的40nm CMOS工艺在2010年是最新的可以大批量生产芯片的工艺，ST-Ericsson公司也是首次使用这个工艺。因为是新工艺，所以设计可以使用的晶体管模型非常不准确。我花了大约2个月的时间对模型进行了全面仿真，提出了一些毫米波晶体管建模方面的建议，并把这2个月的研究成果拿到ST-Ericsson 公司作了报告，第一次报告做完，ST-Ericsson公司的项目负责人就对我和教授说，我做的报告内容很有意思，下次能不能请公司其他的工程师一起来听。为了回馈Reynaert教授对我的充分信任，在PANAMA项目两年时间里，我特别努力，并且用CMOS工艺全球首次设计实现了高效率60-GHz异相调制发射机和60-GHz双模式高效率功率放大器两块芯片，这两块芯片所用的结构都是第一次在毫米波频段得到使用，所达到的性能至今在60-GHz频段仍然是全球领先的，同时功放芯片也通过了可靠性测试，在全负荷工作下估计可以达到10年的寿命。我把这两块芯片的设计和测试结果发表在了国际固态电路会议ISSCC（2012年）和IEEE固态电路杂志JSSC上。ISSCC是集成电路设计领域最顶级的会议，被誉为集成电路领域的奥林匹克，JSSC是集成电路领域最顶级杂志，并且是整个IEEE下载量最大的杂志，也是被美国专利引用最多的杂志。

我在60GHz频段毫米波芯片的突出研究成果也为鲁汶大学争取来了新的毫米波项目，我也自然而然成为了项目的技术负责人，这也是我的第二个博士项目，项目被全球著名的半导体公司Analog Devices（ADI）公司支持，项目主要做E波段（70/80GHz）毫米波芯片，设计使用的是TSMC 28nm CMOS工艺，我也是整个鲁汶大学第一个使用28nm工艺的PhD，并且和ADI公司的工程师一起，为鲁汶大学建立了28nm的工艺平台（顺便提一句，28nm CMOS工艺被普遍认为是未来5G通信芯片所需要使用的主流工艺）。我们合作的项目，E-band系统主要应用于远距离通信，高输出功率超宽带功率放大器是其中最难设计的芯片。经过将近1年的努力，我在全球首次用CMOS工艺实现了可以覆盖整个E波段的高输出功率功放电路，这个设计再次被ISSCC（2014年）大会录用，并在大会上作了报告，被工业界广泛认可，多家公司问我们要样品进行测试。并且，这个设计通过了ADI公司的验证（说明：我设计的这个功放芯片会被集成到ADI公司下一代汽车雷达的芯片系统中）。同时我在E波段研发的另一块发射机芯片可以传输的数据率达到了14Gb/s，速率上基本满足了5G芯片的速度要求，并且测试时所能达到的最高数据率受到了实验条件的限制，实际应该可以达到更高。

整个博士过程中，我多次以第一作者身份把研究成果发表在国际顶级期刊和会议上，前面已经提到ISSCC会议和JSSC期刊是半导体集成电路设计领域最顶级的，可以公平的说，如果以第一作者身份发表一篇这样的文章，你基本可以在美国大的芯片设计公司拿到一个高级工程师的职位。而我在博士阶段一共在ISSCC和JSSC上已第一作者身份共发表了5篇文章（其中4篇已经正式发表，另1篇将在今年11月正式发表）。另外，我在微波领域最顶级的期刊T-MTT上也已第一作者发表了论文。博士阶段我以第一作者发表论文近9篇，共发表的学术论文将近20篇。并申请了3项美国发明专利，其中2项已经录用。此外，我于2013年12月获得"国家优秀自费留学生奖学金"，并于2014年2月获得"IEEE固态电路协会（在读）博士成就奖（SSCS Pre-doctoral Achievement Award，是集成电路领域在读博士能拿到的最高奖项）"。

Patrick Reynaert教授常常跟我说，博士阶段光做好科研、写好论文是不够的，你必须锻炼你做学术报告、演讲的能力，教学、指导学生的能力，以及项目管理的能力。前面提到的ISSCC大会，与会人数超过3000人，演讲时下面的听众将近1000人。记得第一次参加ISSCC前，Reynaert教授和我一起把我的报告排练了将近10遍，大会报告完成后，一个日本著名的教授就走过来问Reynaert教授，是怎样培训学生作大会报告的，Reynaert教授听后也非常高兴。我的那篇论文也被评为ISSCC无线组的优秀论文。此外，读博期间我还参与编写鲁汶大学最新硕士课程"高频集成电路设计"的课件和所有实验课材料；指导了3名硕士生的毕业设计；作为正式审稿人对多个集成电路领域核心期刊进行审稿；并于2013年8月在IMEC为"中国集成电路师资国际培训班"讲授4天共16学时课程，指导射频和毫米波功率放大器的设计。

特别特别珍惜在鲁汶的5年时光，在这里我学到了严谨的治学态度，高效的时间管理，以及如何权衡好工作和家庭的关系，当然也和中国及国际上的科研精英们建立了深厚的友谊。如果说复旦大学为我树立了正确的人生观；在荷兰代尔夫特理工大学和飞利浦研究院的这三年为我的毫米波芯片设计打下了扎实的基础；那么鲁汶大学MICAS集成电路实验室则为我提供了一个创新的平台，发展的平台，当然也让我知道了平台的重要性。正是因为有了这样一个平台，才让我在各方面的能力上取得了锻炼，并在科研创新上取得了重大突破。这里我还想特别强调"创新精神"在科学研究中的重要性。正是坚持着科研创新，才使得我在博士阶段提出了多项提高芯片性能并且得到工业界认可的毫米波技术。可以说，只有创新，才能推动科技的发展与进步。毫米波芯片技术将在未来第5代移动通信（5G）中发挥重要作用，对提高我国在通信等相关信息领域的国际竞争力具有深远意义。对于5G芯片的研发，我国和欧美等国的科研机构几乎是同时开展的，在时间上已经没有落后。我们芯片科研人员必须时刻秉持着创新精神，才能使我们的集成电路事业通过5G打好翻身仗，我们责无旁贷。

临近毕业时，我婉拒了近10家世界知名芯片设计公司的高层领导对我发出了邀请（包括CTO，VP和Director），像比利时IMEC毫米波芯片的负责人，Piet Wambacq教授，也多次对我发出邀请。我下定决心，准备毕业后马上投身东南大学移动通信国家重点实验室参加工作。

很多人问我，为什么做这个选择，包括我爱人也说，这么多公司找你，为什么不考虑一下；也有朋友劝我，说博士毕业后再待一两年，回国后拿到的职位和待遇可能是回国后奋斗5-10年都拿不到的。那为什么要博士一毕业就回国呢？最重要的原因就是"时间不等人啊"，5G的标准正在制定中，各个国家的各大公司和科研机构都在5G上投入了大量资金开展研究。所以我想，我必须马上回国，用我在毫米波集成电路上国际领先的技术优势，做出有竞争力的5G芯片，为我们5G芯片的研究开发奉献我的绵薄之力。同时，鲁汶大学的经历让我深刻认识到了平台的重要性，只有和同事通力合作，才能把事情迅速做起来。东南大学移动通信国家重点实验室主任尤肖虎教授作为国家5G重大专项专家组组长，对毫米波芯片的开发极为重视，并且早已开始布局，经过3-4年的筹备，现已建成了完整的毫米波芯片测试平台。去年11月我去东南大学做了访问，尤肖虎教授在百忙之中抽时间跟我聊了将近1个小时，记得尤老师看到我的第一句话就是"赵涤燹，很年轻呀"，没等我提任何问题，尤老师就跟我详细介绍了实验室的未来规划以及实验室对应用于5G通信的毫米波芯片的重视，尤老师的介绍立刻消除了我的各种顾虑。对于如此优越的科研条件和尤老师的鼓励，我热血沸腾，希望尽早开始5G芯片的研发工作，并有信心在未来2-3年内研发出国际领先的应用于5G的通信前端芯片。

8年的留学生活即将结束，我想借此机会感谢祖国的培养，感谢鲁汶大学ESAT-MICAS实验室Patrick Reynaert教授的指导与支持，感谢中国驻比利时大使馆教育处陶洪建参赞的关心与帮助。在这里，我跟陶参赞和各位保证，回到东南大学以后，我一定会在东南大学移动通信国家重点实验室的5G平台上踏踏实实，加倍努力，始终把国家利益放在第一位，用所学的知识为中国5G通信事业奉献自己的绵薄之力。