近年來,國(guó)內(nèi)第一款符合量產(chǎn)條件的全集成磁耦合數(shù)字隔離芯片在數(shù)字隔離器市場(chǎng)上得到高度認(rèn)可和初步運(yùn)用。該數(shù)字隔離芯片采用微型隔離器件、編碼和解碼多芯片協(xié)同架構(gòu),通過多芯片集成封裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)DIP8、QFN8小型化封裝,無論數(shù)據(jù)傳輸率、電壓隔離能力還是單通道功耗均優(yōu)于傳統(tǒng)光耦隔離傳輸,芯片其他主要技術(shù)指標(biāo)也達(dá)到國(guó)外大公司同類芯片水平,關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)更達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白,標(biāo)志著國(guó)內(nèi)數(shù)字隔離器產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)突破。隨著該芯片的問世,芯片研發(fā)者袁思彤也迅速為業(yè)界所知曉。

袁思彤,1977年出生于廣西,現(xiàn)居四川成都。大學(xué)期間先后獲華南理工大學(xué)光學(xué)碩士學(xué)位,俄克拉荷馬州立大學(xué)自然與應(yīng)用科學(xué)碩士學(xué)位,俄克拉荷馬州立大學(xué)電子工程學(xué)(模擬集成電路設(shè)計(jì)方向)博士學(xué)位。畢業(yè)后一直從事半導(dǎo)體行業(yè)技術(shù)研發(fā)工作,擁有五年電子工程學(xué)科研經(jīng)歷,七年電子企業(yè)技術(shù)研發(fā)和管理經(jīng)歷。所取得專業(yè)成就除了數(shù)字隔離器芯片,還曾成功開發(fā)出一款應(yīng)用于用于儀器儀表、數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換器等場(chǎng)合的高精度、低噪聲放大器。不僅如此,他還作為企業(yè)導(dǎo)師為電子科大培養(yǎng)了一批碩士研究生,稱得上資深的半導(dǎo)體行業(yè)專家和學(xué)者。

成功絕非一蹴而就,背后有怎樣的心路歷程和人生故事?2018年9月28日,記者李堅(jiān)專程采訪袁思彤先生,希冀從中解鎖成功密碼。而性情開朗隨和的袁先生也沒有讓人失望,從兒時(shí)的成長(zhǎng)到出國(guó)留學(xué),從純科學(xué)研究到專業(yè)技術(shù)在企業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用,他都從容不迫一一道來,其間的人和事,也成為他人生的難忘記憶。

看準(zhǔn)契機(jī) 數(shù)字隔離器填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白

話題是從數(shù)字隔離器芯片說起的。數(shù)字隔離器作為一種“在電氣隔離狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸?shù)钠骷?rdquo;,在人機(jī)交互、新能源汽車、醫(yī)療設(shè)備、儀器儀表、樓宇控制、工業(yè)過程控制、通信、能源等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。“當(dāng)初研發(fā)的初衷,是因?yàn)榭吹絿?guó)內(nèi)需求迫切。”袁思彤說。行業(yè)發(fā)展日新月異,隨著越來越多的工業(yè)和通訊設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化,市場(chǎng)對(duì)數(shù)字隔離器的需求也日趨明顯。但在中國(guó),國(guó)外企業(yè)幾乎壟斷了國(guó)內(nèi)數(shù)字隔離器市場(chǎng),相對(duì)先進(jìn)的全集成電路隔離器研發(fā)還處于起步階段,這觸動(dòng)了袁思彤敏感的神經(jīng)。

說干就干,袁思彤是個(gè)執(zhí)行力極強(qiáng)的人,他看準(zhǔn)國(guó)家大力扶持集成電路產(chǎn)業(yè)的契機(jī),與電子科技大學(xué)微電子與固體電子學(xué)院(現(xiàn)電子科學(xué)與工程學(xué)院)進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研合作,自主立項(xiàng)、自籌經(jīng)費(fèi)開始研發(fā),最終開發(fā)成功了這款全集成數(shù)字隔離芯片。該磁耦隔離芯片在保證隔離能力的前提下,相比傳統(tǒng)光耦隔離傳輸可實(shí)現(xiàn)更高數(shù)據(jù)傳輸率。在相同數(shù)據(jù)傳輸率條件下,單通道功耗只是傳統(tǒng)光耦的幾分之一,作為一項(xiàng)高新技術(shù)發(fā)明,該技術(shù)的完善與應(yīng)用對(duì)于改變隔離通信市場(chǎng)格局,逐步取代光電耦合器件,推動(dòng)我國(guó)隔離通信市場(chǎng)快速發(fā)展具有重要作用和意義。“圍繞該產(chǎn)品核心技術(shù),我們的多項(xiàng)發(fā)明專利也正在申請(qǐng)之中!”袁思彤自豪的說。

隨著多項(xiàng)核心技術(shù)的突破,產(chǎn)品的測(cè)試和生產(chǎn)也緊鑼密鼓地進(jìn)行著。產(chǎn)品樣片已在無錫完成流片,在江蘇進(jìn)行封裝,并通過電子科技大學(xué)電子薄膜與集成器件國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了綜合測(cè)試,測(cè)試結(jié)果為達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。目前,袁思彤所在的公司已經(jīng)與深圳多家半導(dǎo)體應(yīng)用企業(yè)達(dá)成試用意向,量產(chǎn)的流片和封裝測(cè)試合作企業(yè)也均已落實(shí),袁思彤的產(chǎn)業(yè)升級(jí)夢(mèng)想正在一步步實(shí)現(xiàn)。

成績(jī)優(yōu)異 夢(mèng)想在留學(xué)路上起飛

袁思彤出生在廣西東部梧州市下轄的一個(gè)小鎮(zhèn)里,家鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá),兒時(shí)的夢(mèng)想就是考上大學(xué)。因打小學(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)異,這個(gè)夢(mèng)想也很快實(shí)現(xiàn)。1995年9月,他考上了中國(guó)著名高等學(xué)府、中華人民共和國(guó)教育部直屬的全國(guó)重點(diǎn)大學(xué)——華南理工大學(xué),專業(yè)是應(yīng)用物理,從此夢(mèng)想開始騰飛。“應(yīng)用物理是我比較喜歡的專業(yè),能同時(shí)兼顧理論與實(shí)踐。”但這個(gè)專業(yè)涉及課程較多,包括了基礎(chǔ)物理、光電、半導(dǎo)體、通信等方面。因?yàn)闊釔?袁思彤大學(xué)期間學(xué)習(xí)刻苦,即使課余時(shí)間,大部分也都是在圖書館度過。

期間他本科畢業(yè)成績(jī)?nèi)珜I(yè)第一,獲得本專業(yè)唯一保送研究生資格,由此在華南理工大學(xué)繼續(xù)深造,攻讀光學(xué)碩士。在校期間袁思彤再接再厲,不斷發(fā)奮努力,因成績(jī)突出,他還曾獲1999-2000學(xué)年研究生“聯(lián)想獎(jiǎng)學(xué)金”,他的科研工作獲得老師的高度贊譽(yù)。“華南理工大學(xué)是我人生的轉(zhuǎn)折點(diǎn),奠定了我未來的發(fā)展基礎(chǔ)。”袁思彤稱。

“青年時(shí)期的理想是多學(xué)些知識(shí),我相信知識(shí)改變命運(yùn),這個(gè)命運(yùn)包括個(gè)人的命運(yùn)、國(guó)家的命運(yùn)。”袁思彤回憶起求學(xué)的過程如是說?？梢赃@么說,袁思彤的理想是隨著個(gè)人成長(zhǎng)不斷發(fā)展變化的,而追求科學(xué)的道路是永無止境的,正如袁思彤所言:“既然能夠百尺竿頭更進(jìn)一步,那又怎能不順勢(shì)而為。”2003年1月,不斷追求進(jìn)步的他,通過努力又獲得了赴美國(guó)俄克拉荷馬州立大學(xué)攻讀博士學(xué)位的資格,國(guó)外留學(xué)的窗口一經(jīng)打開,世界變得無限精彩而寬廣。

到了美國(guó)之后,袁思彤感覺俄克拉荷馬州立大學(xué)的教學(xué)模式與國(guó)內(nèi)差別很大,老師講課涉及的范圍較廣,并不嚴(yán)格按照指定教材來,對(duì)學(xué)生的自學(xué)能力、檢索資料的能力要求較高,于是用心討論、交流和學(xué)習(xí),功夫不負(fù)有心人,他不僅很快適應(yīng)了美國(guó)的教學(xué)環(huán)境,而且勤于實(shí)踐,尤其喜歡獨(dú)立思考和創(chuàng)新。

在美留學(xué)八年,有四年半時(shí)間是作為助理研究員在俄克拉荷馬州立大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院混合信號(hào)實(shí)驗(yàn)室(Mixed Signal VLSI Lab)做科研,從事用于神經(jīng)信號(hào)(生物電位)記錄的前端放大與數(shù)字化電路的研究,工作重心為低功耗、亞閾值集成電路芯片。期間對(duì)生物電位的理論知識(shí),在利用生物電位和集成電路芯片的結(jié)合形成“神經(jīng)假體”讓大腦遙控癱瘓的四肢等科學(xué)應(yīng)用研究上頗有建樹。值得一提的是,袁思彤在此期間還開發(fā)了一種應(yīng)用于細(xì)胞外動(dòng)作電位峰電位記錄的低功耗、小體積、性能穩(wěn)定的前端濾波放大器,該產(chǎn)品已成功應(yīng)用到大鼠的聽覺皮層神經(jīng)信號(hào)記錄中,在學(xué)界也引起反響。

2010年7月至12月,袁思彤“升級(jí)”為博士后研究員,繼續(xù)在俄克拉荷馬州立大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院混合信號(hào)實(shí)驗(yàn)室(Mixed Signal VLSI Lab)任職,從事用于通信芯片濾波器的可校準(zhǔn)集成無源器件設(shè)計(jì)及相關(guān)有源集成電路的設(shè)計(jì)工作,這半年的工作與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合更緊密,也為他以后在工業(yè)界任職打下了良好的基礎(chǔ)。“綜合來看,留學(xué)這幾年對(duì)我的人生觀、價(jià)值觀和世界觀影響很大,也改變了我的命運(yùn)。”袁思彤說。

精誠(chéng)合作 半導(dǎo)體產(chǎn)品研發(fā)結(jié)碩果

“當(dāng)初選擇回國(guó)工作,是因?yàn)榭吹搅酥袊?guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)前景和市場(chǎng),產(chǎn)業(yè)正處于上升階段,我希望自己在這方面能有所作為。”談到回國(guó)初衷,袁思彤表示?；貒?guó)后袁思彤先在浙江杭州一家微電子企業(yè)從事技術(shù)管理工作,作為模擬組組長(zhǎng)和高級(jí)模擬集成電路設(shè)計(jì)工程師,他管理一個(gè)五到六人的研發(fā)團(tuán)隊(duì),工作內(nèi)容是帶領(lǐng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)一種用于短距離通訊無線收發(fā)器(transceiver)。產(chǎn)品在理論上問題不大,但研發(fā)實(shí)踐過程中還是遇到了一些困難。因?yàn)槭情_發(fā)一種低功耗的射頻芯片,研發(fā)過程中遇到了功耗超標(biāo)問題。“當(dāng)時(shí)也沒有更多的辦法,只能是多查閱論文,嘗試不同的電路結(jié)構(gòu),不斷的總結(jié)和測(cè)試。”袁思彤說。

為了攻克難關(guān),袁思彤身先士卒,甚至親自設(shè)計(jì)該芯片的部分電路模塊,包括pipelined ADC、復(fù)數(shù)濾波器等電路,就這樣一步步穩(wěn)扎穩(wěn)打,不僅自己所設(shè)計(jì)模塊流片成功,整個(gè)研發(fā)項(xiàng)目也如期順利完成。這款袁思彤領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)的短距離無線收發(fā)器可應(yīng)用于工業(yè)檢測(cè)與控制、家庭與樓宇自動(dòng)化、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域,為國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)做出了貢獻(xiàn)。“其實(shí)我更應(yīng)該感謝我們的模擬團(tuán)隊(duì),所有工程師都有碩士以上學(xué)位,在查閱、整理論文方面的能力比較強(qiáng)。”袁思彤說到這里,依舊非常的謙遜。

知識(shí)改變命運(yùn)。2012年6月,袁思彤跳槽至四川一家半導(dǎo)體企業(yè),至今一干就是六年。作為研發(fā)二部經(jīng)理,他同時(shí)任高級(jí)模擬集成電路設(shè)計(jì)工程師,管理一個(gè)三到四人的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。研發(fā)的產(chǎn)品除了一系列全集成數(shù)字隔離器,還于2016年11月至2018年4月研發(fā)了一種基于雙極型工藝的精密軌對(duì)軌運(yùn)算放大器。在產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)上均達(dá)到或超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),六年光陰,他在半導(dǎo)體行業(yè)研發(fā)領(lǐng)域又為企業(yè)和國(guó)家做出了重要貢獻(xiàn)。

時(shí)至今日,袁思彤對(duì)數(shù)字隔離芯片項(xiàng)目的研發(fā)最為難忘。數(shù)字隔離器芯片的作用是將電路系統(tǒng)中各具獨(dú)立功能的電路模塊隔離開來,避免各功能模塊之間相互影響。但數(shù)字隔離器研發(fā)在關(guān)鍵技術(shù)上存在四大難點(diǎn),一是微型隔離器件的設(shè)計(jì)技術(shù),二是微型隔離器件的制造技術(shù),三是數(shù)據(jù)高頻編碼、解碼技術(shù);四是高壓隔離多芯片封裝技術(shù)。尤其是全集成微型隔離器件的設(shè)計(jì)與制造,沒有現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)可借鑒,在工藝制造方面沒有成熟的工藝線能夠滿足要求。

袁思彤經(jīng)反復(fù)思考分析和研究,認(rèn)定要研制數(shù)字電路隔離器,必須要從工藝開發(fā)開始。因?yàn)檫@個(gè)原因,他找到了電子科技大學(xué)微固學(xué)院,雙方開展密切合作,利用3D仿真軟件對(duì)集成隔離器件進(jìn)行設(shè)計(jì)與尺寸優(yōu)化,在工藝制造技術(shù)方面聯(lián)合外協(xié)單位進(jìn)行工藝平臺(tái)建設(shè)與器件性能研究,通過不斷嘗試,開發(fā)并掌握了一套擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的完整工藝技術(shù),數(shù)字隔離器最關(guān)鍵的技術(shù)難題由此迎刃而解。

最終,袁思彤帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)突破了數(shù)字隔離器研發(fā)四項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn),產(chǎn)品獲得成功。尤其是全集成隔離器件的設(shè)計(jì)與制造技術(shù),袁思彤負(fù)責(zé)開展項(xiàng)目研發(fā)時(shí),中國(guó)國(guó)內(nèi)還處于空白狀態(tài),袁思彤率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)團(tuán)結(jié)一心,克服困難,實(shí)現(xiàn)了該制造技術(shù)的研究和開發(fā),并成功制造出了隔離器樣品。填補(bǔ)了技術(shù)空白,這在中國(guó)是非常不簡(jiǎn)單的事情,該款數(shù)字隔離器產(chǎn)品經(jīng)測(cè)試達(dá)到了中國(guó)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)也絲毫不亞于國(guó)際上的同類先進(jìn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

“畢業(yè)后的最初打算就是進(jìn)入工業(yè)界,因?yàn)槲㈦娮邮且婚T實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科,我的想法是,如果工業(yè)界能跟高校緊密合作,就能加快科研成果向產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化。”現(xiàn)在看來,袁思彤的這個(gè)想法應(yīng)驗(yàn)了。公司與電子科技大學(xué)緊密合作,通過“產(chǎn)、學(xué)、研”相結(jié)合,已經(jīng)加速科研成果向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)變,并結(jié)出了科研碩果。

但袁思彤并未自滿,他對(duì)加速高校與科研機(jī)構(gòu)的成果轉(zhuǎn)化很感興趣。“我們將更密切地與電子科技大學(xué)合作,目前已經(jīng)得到宜賓市敘州區(qū)政府大力支持,準(zhǔn)備成立一家新的半導(dǎo)體公司。依托高校、產(chǎn)業(yè)界的上下游支持,我們解決了從制版、流片到封裝、測(cè)試等多個(gè)加工環(huán)節(jié)的核心問題,拉通了產(chǎn)業(yè)鏈上下游聯(lián)系通道,加速了科研成果從實(shí)驗(yàn)室到市場(chǎng)的轉(zhuǎn)變。”袁思彤說著,眼里閃著堅(jiān)定的光芒。