回顧2023年，我們試圖通過科研成果、產(chǎn)業(yè)互動的動態(tài)變化，展現(xiàn)我國半導(dǎo)體領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研中的精彩一隅，進(jìn)而為2024年序幕的拉開吹響號角，鼓舞業(yè)界以更豐富的精神面貌在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)坐標(biāo)中勇敢跋涉。
2023年兩院院士增選結(jié)果揭曉
11月22日，2023年兩院院士增選結(jié)果揭曉，共133人當(dāng)選。
中國科學(xué)院選舉產(chǎn)生59位院士——信息技術(shù)科學(xué)部8人入選，分別是陳小前（中國人民解放軍軍事科學(xué)院）、郭雷（北京航空航天大學(xué)）、郭世澤（中國人民解放軍信息技術(shù)安全研究中心）、胡事民（清華大學(xué)）、孫勝利（中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所）、尤肖虎（東南大學(xué)）、張榮（廈門大學(xué)）、鄭海榮（中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院）；技術(shù)科學(xué)部劉勝（武漢大學(xué)）等12人入選。
其中，胡事民研究方向為計算機(jī)圖形學(xué)、幾何計算、人工智能；尤肖虎研究方向為移動通信；張榮研究方向為半導(dǎo)體光電子器件與材料；劉勝研究方向為微納制造及芯片封裝與集成。
中國工程院選舉產(chǎn)生74位院士——信息與電子工程學(xué)部10人入選，分別是李勁東（中國航天科技集團(tuán)有限公司第五研究院）、劉清宇（中國人民解放軍海軍研究院）、尼瑪扎西（西藏大學(xué)）、童小華（同濟(jì)大學(xué)）、王巖飛（中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院）、王振常（首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院）、吳世忠 [中央保密辦(國家保密局)]、于海斌（中國科學(xué)院沈陽自動化研究所）、張學(xué)軍（中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）、鄭慶華（同濟(jì)大學(xué)）。
上述名單中，同濟(jì)大學(xué)校長鄭慶華、廈門大學(xué)黨委書記張榮“沖刺”院士成功！
鄭慶華出生于1969年1月，曾任西安交通大學(xué)黨委常委、副校長，西安交通大學(xué)常務(wù)副校長（正局級），2023年2月任同濟(jì)大學(xué)校長（副部長級）、黨委副書記，也是智能網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全教育部重點實驗室主任；張榮出生于1964年2月，先后擔(dān)任過山東大學(xué)校長、廈門大學(xué)校長等職，他長期致力于光電信息功能半導(dǎo)體材料生長、半導(dǎo)體新材料、器件和物理研究。
值得關(guān)注的是，2022年我國高校人事曾密集調(diào)整，黃如、毛軍發(fā)、龔旗煌3位與半導(dǎo)體領(lǐng)域密切相關(guān)的院士履新高校校長。
二維材料 + 新款憶阻器存算一體芯片
二維半導(dǎo)體材料被認(rèn)為是延續(xù)摩爾定律的重要路徑，是集成電路工藝發(fā)展到1 nm節(jié)點最受關(guān)注的新路徑。雖然國際工業(yè)界認(rèn)為引入二維半導(dǎo)體可以在CMOS平面工藝中有效解決晶體管尺寸縮放過程中的問題，但其重要發(fā)展瓶頸之一在于需要提供高質(zhì)量、快速生產(chǎn)的大規(guī)模晶圓。產(chǎn)業(yè)界方面，英特爾、三星、臺積電及歐洲IMEC研發(fā)中心均在二維半導(dǎo)體上投入大量資源進(jìn)行落地實踐；學(xué)術(shù)界層面，繼2022年清華大學(xué)、北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)等高校研究團(tuán)隊在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，2023年各大高校聚焦二維半導(dǎo)體材料的集成及材料生長繼續(xù)前進(jìn)。
1月11日，南京大學(xué)拿下該年度首篇《Nature》！該研究成果由南京大學(xué)王欣然、施毅帶領(lǐng)的國際合作團(tuán)隊完成，通過增強(qiáng)半金屬與二維半導(dǎo)體界面的軌道雜化，將單層二維半導(dǎo)體MoS2的接觸電阻降低至42Ω·μm，超越以化學(xué)鍵結(jié)合的硅基晶體管接觸電阻，并接近理論量子極限，解決了二維半導(dǎo)體應(yīng)用于高性能集成電路的關(guān)鍵瓶頸之一。
9月29日，復(fù)旦大學(xué)周鵬、包文中團(tuán)隊取得重大研究進(jìn)展，發(fā)明一種面向集成電路制造的二維材料生長方法，能夠在工業(yè)界主流12英寸（300毫米）晶圓上進(jìn)行均勻和單層材料的快速生長，相關(guān)成果發(fā)表在《Nature Materials》。該項工作不僅提供二維材料CVD生長的新思路，同時聚焦二維半導(dǎo)體的集成電路應(yīng)用，充分考慮規(guī)模-成本-性能（S-C-P）指標(biāo)的協(xié)同優(yōu)化，著眼于從1到10的轉(zhuǎn)化。
一個月后，南京大學(xué)王欣然、施毅通過設(shè)計-工藝協(xié)同優(yōu)化（DTCO），開發(fā)空氣隔墻晶體管結(jié)構(gòu)，大幅降低寄生電容，并在國際上首次實現(xiàn)GHz頻率的二維半導(dǎo)體環(huán)形振蕩器電路，比原有記錄提升200倍，并預(yù)測二維半導(dǎo)體應(yīng)用于1nm節(jié)點集成電路的潛力與技術(shù)路徑。
當(dāng)前，國內(nèi)外都在針對二維材料基礎(chǔ)研究與工程應(yīng)用中的關(guān)鍵問題、主要瓶頸集中力量進(jìn)行攻關(guān)布局。業(yè)界學(xué)者普遍認(rèn)為，新材料和技術(shù)的開發(fā)可能還需要依賴于現(xiàn)有硅基材料和制程工藝，與硅融合發(fā)展，盡可能延續(xù)摩爾定律。二維材料和器件的發(fā)展也不例外，近中期還需要與硅基伴生和共生發(fā)展，再實現(xiàn)顛覆性技術(shù)突破。
此外，我國還實現(xiàn)了新款憶阻器存算一體芯片研制。
10月10日，基于存算一體計算范式，清華大學(xué)集成電路學(xué)院教授吳華強(qiáng)、副教授高濱團(tuán)隊研制出全球首款全系統(tǒng)集成、支持高效片上學(xué)習(xí)（機(jī)器學(xué)習(xí)能在硬件端直接完成）的憶阻器存算一體芯片。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《Science》雜志。據(jù)悉，該款芯片包含支持完整片上學(xué)習(xí)所必需的全部電路模塊，成功完成圖像分類、語音識別和控制任務(wù)等多種片上增量學(xué)習(xí)功能驗證。
科技日報指出，相同任務(wù)下，這款芯片實現(xiàn)片上學(xué)習(xí)的能耗僅為先進(jìn)工藝下專用集成電路系統(tǒng)的3%，展現(xiàn)出卓越的能效優(yōu)勢，具有滿足人工智能時代高算力需求的應(yīng)用潛力；它揭示人工智能時代下邊緣學(xué)習(xí)的新范式，為突破馮·諾依曼傳統(tǒng)計算架構(gòu)下的能效、算力瓶頸提供了一種創(chuàng)新發(fā)展路徑。
“手搓材料”還是“學(xué)術(shù)烏龍”
2023年7月22日，韓國量子能源研究中心公司相關(guān)研究團(tuán)隊在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv上先后公布兩篇類似論文，宣稱一種命名為LK-99的銅摻雜鉛磷灰石材料擁有“室溫+常壓”超導(dǎo)能力，系全世界首款室溫常壓超導(dǎo)材料。
一石激起千層浪。室溫超導(dǎo)，即在常溫條件下實現(xiàn)的超導(dǎo)現(xiàn)象，韓國研究團(tuán)隊成果倘若被驗證，能源、交通、量子計算等多領(lǐng)域有望迎來顛覆性變革，但其公開的實驗數(shù)據(jù)卻被學(xué)術(shù)圈認(rèn)為不足以證明LK-99是超導(dǎo)體。而由于韓國研究團(tuán)隊在上述論文中已給出詳細(xì)合成步驟，國際上多個研究團(tuán)隊嘗試復(fù)現(xiàn)。
如此“手搓材料”的方式，在各大社交平臺上一經(jīng)傳播便引發(fā)熱議，是開啟第四次工業(yè)革命的新紀(jì)元？還是打臉翻車？
29日，中國科學(xué)院金屬研究所研究員劉培濤在預(yù)印本網(wǎng)站提交題為《關(guān)于Pb10-xCux(PO4)6O (x=0, 1) 電子結(jié)構(gòu)的第一性原理研究》的論文，稱LK-99在費(fèi)米能級附近的能帶結(jié)構(gòu)具有半填充平坦帶和全占據(jù)平坦帶的特征。這兩個平坦帶既來自1/4占據(jù)的氧原子的2p軌道，也來自Cu的3d軌道與其最近相鄰氧原子的2p軌道的雜化。團(tuán)隊在上述兩個平坦帶上觀察到四個范霍夫奇點：“表明在低溫下電子對結(jié)構(gòu)畸變的不穩(wěn)定性?！?/p>
31日，北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院劉知琪教授團(tuán)隊在預(yù)印本網(wǎng)站提交題為《由Pb2SO5和Cu3P燒結(jié)而成的Pb10-xCux(PO4)6O中的半導(dǎo)體傳輸》的論文。他們根據(jù)韓國團(tuán)隊公布的方法合成LK-99，但沒有發(fā)現(xiàn)其具有超導(dǎo)性；同日，美國勞倫斯伯克利國家實驗室（LBNL）研究員西尼德·M·格里芬在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv提交題為《銅摻雜的鉛磷灰石中相關(guān)孤立扁平帶的起源》論文。她認(rèn)為，LK-99可能存在超導(dǎo)性能。
事情變得復(fù)雜起來。早在2023年3月，美國羅切斯特大學(xué)朗加·迪亞斯（Ranga Dias）在美國物理學(xué)會會議上宣稱其研發(fā)的一種镥氮?dú)洳牧显诮?萬個大氣壓（1 GPa）下實現(xiàn)室溫超導(dǎo)。8天后，南京大學(xué)聞海虎團(tuán)隊直接“打臉”Dias ，其在預(yù)印本網(wǎng)站提交的論文指出，實驗清楚地表明，镥氮?dú)洳牧螸uH2±xNy中不存在超導(dǎo)性。
此番韓國研究團(tuán)隊LK-99論述無疑又給超導(dǎo)領(lǐng)域“澆油添火”。
直至8月，《Nature》雜志發(fā)文《LK-99不是室溫超導(dǎo)體——科學(xué)偵探如何解開這個謎團(tuán)》。該文由曾在費(fèi)米實驗室工作的科學(xué)作家Dan Garisto撰寫：“研究表明，材料中的雜質(zhì)——特別是硫化銅，是其電阻率急劇下降和磁鐵上部分懸浮顯示的原因，其特性類似于超導(dǎo)體所表現(xiàn)出的特性?！奔又荽髮W(xué)戴維斯分校的凝聚態(tài)實驗家Inna Vishik更是表示，這件事已經(jīng)劃上句號，可以到此為止了。
全國高校單筆個人現(xiàn)金捐贈紀(jì)錄打破
2023年11月29日，武漢大學(xué)1987級計算機(jī)系校友，小米集團(tuán)創(chuàng)始人、董事長兼首席執(zhí)行官雷軍向母校捐贈13億元。雷軍表示，此次捐贈主要聚焦三個方向：支持?jǐn)?shù)理化文史哲六大學(xué)科基礎(chǔ)研究、支持計算機(jī)領(lǐng)域科技創(chuàng)新、支持大學(xué)生培養(yǎng)。該筆捐贈刷新武大建校以來單筆最大捐贈額，這也是全國高校收到的最大一筆校友個人現(xiàn)金捐贈。
據(jù)報道，自1997年開始，雷軍先后捐贈設(shè)立武漢大學(xué)“騰飛獎學(xué)金”“雷軍獎學(xué)金”“雷軍科技樓”等多個捐贈項目，捐贈總額達(dá)1.3億元。2016年10月20日，雷軍捐贈出資支持武漢大學(xué)建設(shè)人工智能教學(xué)科研大樓，用于武漢大學(xué)人工智能相關(guān)學(xué)科的人才培養(yǎng)和教學(xué)科研等，推動學(xué)科交叉深度融合和創(chuàng)新技術(shù)研究。
2023年年初，浙江大學(xué)校友段永平與浙江大學(xué)教育基金會簽署捐贈協(xié)議，向母校捐贈1億元，專項支持信息與電子工程學(xué)院新大樓建設(shè)。
7月17日，概倫電子發(fā)布《關(guān)于公司董事長無償捐贈部分公司股份的公告》，稱為支持母校華南理工大學(xué)的教育事業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)學(xué)校集成電路學(xué)科的建設(shè)與發(fā)展，為社會培養(yǎng)更多的集成電路學(xué)科優(yōu)秀人才，概倫電子董事長劉志宏將向廣東省華南理工大學(xué)教育發(fā)展基金會捐贈其間接持有的178萬股公司股份。而6月6日，概倫電子總裁楊廉峰已與東南大學(xué)教育基金會簽署《楊廉峰捐贈東南大學(xué)設(shè)立“致遠(yuǎn)勵新教育基金”協(xié)議書》，將其間接持有的121萬股公司股份捐贈給基金會。
11月，達(dá)摩院聯(lián)合浙江大學(xué)發(fā)展量子科技，達(dá)摩院將量子實驗室及可移交的量子實驗儀器設(shè)備捐贈予浙江大學(xué)，并向其他高校和科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行開放。
達(dá)摩院曾長期投入量子計算，配置國際領(lǐng)先的量子實驗專用儀器設(shè)備，建成Lab-1、Lab-2兩座硬件實驗室，具備量子計算軟硬件全棧開發(fā)能力。達(dá)摩院在芯片制備、比特相干時長、門操控、量子糾錯，量子計算控制架構(gòu)等領(lǐng)域取得多個成果，包括高精度、多比特超導(dǎo)量子芯片，量子電路經(jīng)典模擬器“太章”等。此前有媒體報道，由于預(yù)算及盈利等原因，阿里巴巴達(dá)摩院量子實驗室或已解散，共計裁減30余人。
12月5日，韋爾股份公告稱，接到控股股東一致行動人紹興韋豪的通知，為支持教育事業(yè)發(fā)展，并資助寧波東方理工大學(xué)教育基金會開展慈善公益活動，紹興韋豪計劃向?qū)幉|方理工大學(xué)教育基金會無償捐贈其持有公司的1000萬股無限售條件流通股，占公司目前總股本的0.82%。本次捐贈前后，虞仁榮本人連同其控制紹興韋豪，以及其弟虞小榮持有韋爾股份的股份從37.72%下降至36.90%。
長期以來，我國高校辦學(xué)經(jīng)費(fèi)以政府財政撥款為主，社會通常捐贈作為辦學(xué)經(jīng)費(fèi)有益補(bǔ)充。縱觀2023年高校捐贈事件，面向電子信息領(lǐng)域的定向捐贈實現(xiàn)了較大突破。
小結(jié)
2023年，我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在煎熬與希望、跌落與回暖中曲折前行，迎來嶄新的2024年。盡管仍然面臨諸多不確定性，但從中長期看，半導(dǎo)體需求持續(xù)增加的趨勢并未改變。透過兩院院士增選、學(xué)術(shù)成果、高校捐贈等“剖面”，有理由相信，產(chǎn)學(xué)研的持續(xù)突破將帶來一個希望的春天。
