2019年8月19日
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中科院院士祝世宁:
为下一代芯片提供技术支持

“现在的微电子芯片最小线宽,已经快接近物理极限,也就是最近热议的摩尔定理失效问题。”祝世宁判断,2020年到2025年,微电子芯片的能力提升可能就要面临瓶颈,下一代信息技术怎么发展,芯片技术怎么提高,是时候“提上日程”好好研究了。中国科学院院士、在线快3计划—大发5分3D官方网站物理学院教授祝世宁,在接受科技周刊记者采访时说。

长期从事功能材料研究的他,在科学的道路上披荆斩棘、翻山越岭。他是好奇的探索者、执着的攀登者,同时也是辛勤的园丁,履行着三种不同身份的三重使命,体验着守望与拓荒的多重滋味。

求学路上与物理结下不解缘

祝世宁院士1949年出生于南京。科学于他而言,仿佛有着难以言说的魔力,这种魔力从他年幼时便悄然显露出来。“在金陵中学时,和许多小伙伴一起成立了无线电课余活动小组,从最简单的2管半导体收音机装起,做了拆,拆了做,一直做到8管晶体管收音机。”

1968年,他从南京市第十中学(现南京市金陵中学)高中毕业。同年底,响应号召,到泗洪县管镇公社花园大队做了知青。两年后,他在沭阳马厂柴油机厂当了一名普通工人,在此期间,他将中学物理中学过的力学、电学知识运用到工业生产中。这些看似“不起眼”的改进,却能改进工件质量,提高生产效率。

“从农村到工厂再回到学校,我赶上的都是第一班车,真是很幸运。”回忆过往的岁月,祝世宁的话语中透着平和。1977年,在一次出差的途中,祝世宁从《人民日报》上看到了国家恢复高考的消息,虽然准备时间很短,还得上班,但是,这没有难倒他。由于在农村、工厂的时候就自学过许多书本知识,“那时候,学一点东西就给它用上”,正是学以致用的一点一点积累,帮助祝世宁成为恢复高考后首批通过考试的大学生。1985年,祝世宁如愿考取了在线快3计划—大发5分3D官方网站物理系研究生,这使他最终有机会进入著名晶体物理学家闵乃本院士领导的研究组,投入到研制新型介电体超晶格材料的“攻坚战”中。在闵院士的带领下,祝世宁和同事们常夜以继日地泡在实验室里如痴如醉地潜心研究,有些实验一做就是几天。他们边摸索边调整,边研究边改进,经过十多年的努力,终于研制出世界上第一台光学超晶格全固态红、绿、蓝三基色激光器样机。

2007年,他当选为中国科学院院士。站在科学巅峰的祝世宁时常感恩过去那段当农民、当工人和求学的经历,正是这些不同的生活体验,成就了他甘于寂寞、淡泊名利、甘坐冷板凳的科学精神,演绎出最富色彩的物理人生。

以光电集成技术赋能芯片

芯片是信息社会的基础支撑,信息时代的发展有赖于芯片技术的提升。在今年6月举办的2019“南京创新周”系列活动上,他接受科技周刊记者采访时谈到,从他的多年研究总结出,“光电子芯片”这一关键技术,将撬动区域信息产业快速发展。

芯片发展,有机遇也有挑战,经过几十年来的持续研发,芯片集成度越来越高,元器件越做越小。“现在的微电子芯片最小线宽,已经快接近物理极限,也就是最近热议的摩尔定理失效问题。”祝世宁判断,2020年到2025年,微电子芯片的能力提升可能就要面临瓶颈,下一代信息技术怎么发展,芯片技术怎么提高,是时候“提上日程”好好研究了。

未来芯片技术如何发展?科学家将目光投向“光子”。祝世宁介绍,去年,他牵头在南京江北新区成立了新型研发机构——南智光电集成技术研究院,把光电子芯片技术作为重要研究方向。据悉,成立1年多来,研究院组建了10多个研究团队,吸引了包括材料、物理、光学等领域的专家,瞄准下一代光电子芯片技术发展在基础材料、器件工艺等方面的需求,开展研发工作。“破题‘卡脖子’困境,就要勇于攀登技术高峰。以前沿研究,为下一代技术做储备,未雨绸缪,这应该是当代科学家的职责使命。”祝世宁说。

高新技术产业与一般大众化产业有所区别,它很难在短时间内呈现出“爆发”态势,往往需要耐心培育,长时间积累,不过,一旦实现突破,足以带动整个产业的升级和发展。祝世宁举例表示,目前在南京江北新区研发的“中红外激光器和探测器”项目,即将服务化工园区,减少生产中的安全隐患。通过气体分子吸收谱分析,测出有毒有害及易爆气体的种类、浓度等信息,为环境监测、安全预警提供有力技术支撑。

功能材料研究任重道远

可用于物联网感知的功能材料是祝世宁的研究领域之一,他表示,物联网的发展加速了科技融入生活的进程,使人们开始了解并体验智能化生活,比如智能家居带来的家庭自动化,智慧城市带来的城市数字化,各种智能设备给我们的生活带来了极大的便利。但这些便利实现的基础是物联网的感知采集,即通过各类传感器获取多种信息。感知层是物联网的核心,是信息采集的关键部分。感知层是物联网的皮肤和五官,主要功能是识别物体、采集信息,与人体结构中皮肤和五官的作用类似。

祝世宁长期从事功能材料研究,他表示,在未来智能社会,日常生活全部实现智能化,但智能化实现的基础是物联网信息采集单元,也就是将声光电转换成信息的功能材料;普通大众对功能材料研究还知之甚少,需要大力推动科学知识普及。

“改革开放以来,中国经济社会和科学技术发展迅猛,也产生了巨大的经济效益,这也表明科普事业地位愈来愈重要,需要培养更多有科学知识素养的接班人,这样才对中国的未来发展更有利,更好推动社会经济发展,助推实现中国梦。”祝世宁这样阐述科普的重要性,“科普是科学家的社会责任,科学家做科学研究取得的成果需要让社会知道,社会支持科学家的工作,两者形成互动关系,共同发展科普事业。”

“科学知识的普及任重而道远。科学普及不应仅仅是自上而下对公众进行科学知识的宣传,而是要同时对科学方法进行推广,使公众具备基本的科学技能。”祝世宁说,有效的科学普及,应是在涉及民众生活的科技研究领域当中,能够听到民众自己的声音,在促进科学发展的同时,做到自然环境、人与社会的协同共生。