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身边的“大先生” | 专访西北工业大学yd2333云顶电子游戏魏廷存教授 ——学高为师,身正为范

2022-10-24 10:59 点击数:

魏廷存,西北工业大学yd2333云顶电子游戏教授、博士生导师、学院“微电子科学与工程”国家一流专业负责人。1999年3月毕业于(日本)東北大学电气通信工程专业,获工学博士学位,在日本留学和工作近10年。回国后,在西北工业大学开辟了“模拟与混合信号ASIC设计”新方向。以第一作者或通讯作者,在国内外核心学术期刊及学术会议上发表研究论文200余篇,获授权发明专利18项(已转让5项)。主编《模拟集成电路设计》等教材2部。以第一完成人获得省部级科技一、二等奖3项。目前担任国家三大科技奖评审专家,入选西安市“5211”人才计划。主讲本科生课程3门、研究生课程2门,已培养博士和硕士研究生100余人。


结缘西工大 深耕微电子

魏廷存教授是恢复高考后的第一届大学生,1982年本科毕业于西安矿业学院(现西安科技大学)电气化与自动化专业,由于学习成绩优异,毕业后留校任教。1985年,考取西北工业大学六系(现电子信息学院)信号、电路与系统专业的硕士研究生。“记得我当年考研时,《电路基础》课程考了96分(满分100),入学后老师们说这门课从来没有考这么高分的,后来他们问我,我说我是教这门课的老师”。1988年硕士毕业后,魏廷存老师回到西安科技大学工作。1994年考取国家公费留学生赴日本留学,在(日本)東北大学工学部电气通信工程专业攻读博士学位。获得博士学位后,在日本凸版印刷株式会社技术设计中心就职,从事集成电路设计工作,于2003年回国加入西北工业大学。

因为浓厚的兴趣,从研究生阶段开始,魏廷存教授就深耕于集成电路设计领域。在出国以前,作为教师,他已讲授过多遍相关基础课程。出国后,他接触了许多集成电路领域产学研国际先进水平。魏廷存教授说:“那时候其实国内集成电路设计根本没有现在这么热,没有相关软件和设备,也没多少人做设计。所以我基本上是在出国以后,才开始真正从事这个行业”。

魏廷存教授在回国时有很多选择,虽然家人希望他到南方沿海城市去,魏廷存教授还是想回到西北工业大学。他的导师听说后非常高兴,直接就把他的档案资料交给了学校。当时虽然出国学习的人很多,但海归博士却很少,所以学校非常欢迎魏廷存教授回校从事集成电路设计领域的研究。“我回到西工大,还是出于对母校的一种怀念、眷恋”,魏廷存教授笑着谈到。


艰苦奋斗 水滴石穿

魏廷存教授在上世纪八、九十年代完成学业,当时的集成电路设计软硬件条件完全没法和现在相比,学习和科研所面临的困难也更多。“我的硕士论文题目是‘开关电容滤波器的设计’。电路设计完了之后,就要做仿真。但那个时侯,西北工业大学没有像Cadence这样的仿真软件。我的导师告诉我,交大买过国外的类似仿真软件,但联系后才知道,该软件只供内部使用”。于是,魏廷存教授只能靠行为级仿真,在面包板上搭建密密麻麻的电路,然后进行测试,效率十分低。

“如何仿真”一直困扰着魏廷存教授。在硕士毕业以后,魏廷存教授就探索解决集成电路CAD的问题。没有模拟软件,就只能从电路建模开始,列方程解矩阵。国内没有相关资料,也很少有人从事有关工作,魏廷存教授就潜心钻研,参考国外的教材和资料,自己动手编写了《电路的计算机辅助分析》讲义(完全是手写体,那时候还没有电脑打字),为学生们讲授该课程。

精益求精 止于至善

1994年,魏廷存教授来到(日本)東北大学学习。(日本)東北大学在材料、半导体、通信方面实力不俗,也是诺贝尔化学奖得主田中耕一的母校。

“他们给我的印象就是非常扎实、非常勤奋”,魏廷存教授谈及了这段留学经历的感受,“当时研究室规定早上九点前到,晚上12点才能离开。除了吃两顿饭,没什么休息时间,不管导师还是学生都这么勤勉”。

“另外一个印象就是干事情非常认真,精益求精”。魏廷存教授回想起他第一次写论文,请导师修改。导师问的第一句话是:“你认为你已经做得非常完美了吗?”魏廷存教授告诉我们,他周围的同学做任务时,不会主动提交,而是反复打磨,追求极致,修改到没有修改的余地。这种态度和品质深深影响了他,他也是如此要求他的学生。“在集成电路设计领域,一定要一丝不苟、精益求精,以免因为一个小错误让整个芯片前功尽弃”。

九年 归而报国

“我当时在国外著名企业任职模拟集成电路设计工程师,待遇非常优渥了,但国内集成电路领域还有许多方面亟待发展,许多事情等着去做”,谈到决定回国效力,魏廷存教授这样说道。

魏廷存教授在日本从事液晶显示驱动芯片的设计,所在公司的相关产品销量全球第一。那时候中国大陆还没有涉足相关领域,中国台湾地区也仅处于起步阶段,但日本在这方面做的非常成熟完善。2003年10月,魏廷存教授决定回国,次年二月就组建了产学研合作团队开始液晶显示驱动芯片的研究,立志填补国内液晶显示的空白。

众所周知,一颗芯片里有数百万个甚至更多的晶体管,设计工作量非常庞大。为了赶上流片时间,团队二、三十人时常加班加点,甚至连续几晚不睡觉。终于在2006年于国内率先研制成功具有完全自主知识产权的手机用TFT-LCD驱动控制芯片2007年该成果获得陕西省科学技术一等奖。当时,国人非常期待国产芯片,魏廷存教授团队做出了国产芯片,影响非常大。团队先后接受了陕西电视台和中央电视台《新闻联播》的采访。后来,魏廷存教授团队又研制出了TFT-LCD驱动控制系列芯片,提高了分辨率和驱动屏幕的尺寸,并将其用于液晶电视,在2010年获得陕西省科学技术二等奖。魏廷存教授的科研成果,通过产学研合作,孕育了当今国内显示驱动芯片研发的两家龙头企业(位于深圳),打破了国外产品的垄断,使国产显示驱动芯片的市占率持续攀升、价格不断降低,为中国半导体显示以及IT终端产业的快速发展做出了贡献。


由弱转强 道阻且长

“卡脖子”是近些年中国高新技术产业的一个热词,说起国内集成电路行业的发展,魏廷存教授提到了“缺芯少魂”的问题,“缺芯”就是没国产芯片。近几年虽然国产芯片发展很快,但远远不能满足国内需求,尤其是高端芯片严重缺乏。目前我国的IC封装测试环节尚可,但IC设计、制造、EDA工具、装备和材料等环节都比较薄弱。“少魂”,就是没有操作系统,目前虽然有了华为鸿蒙,但普及率还是不太高。电脑系统还要解决性价比和适用度的问题,需要让“能用”变成“好用”,才能推广普及。

魏廷存教授认为,“缺芯”是关键问题。目前,国内最好的IC制造公司中芯国际只能量产28nm,相比台积电的5nm起码差了三四代。虽然我们有处理器,但都处于中低档;EDA工具,也主要使用国外的技术。“一定要扎扎实实的往下做,不要想着轻而易举地‘弯道超车’”,魏廷存教授语重心长地说,“我们要从CPU、存储器等开始,脚踏实地,久久为功,逐渐攻克高端芯片的制造和设计”。

“一些国产芯片,比如海思的麒麟芯片,之所以能成功,一靠坚持,二靠实力”。魏廷存教授这样总结。将近20年,海思公司承担了高昂的研发费用,很多年不赚一分钱,完全依靠销售终端的盈利持续投入研发资金。“没有恒心难以坚持。芯片需要不断迭代,要从用户的反馈中寻找不足,逐渐完善功能改进设计,最终才能跻身世界前列”。


谆谆教诲 寄语青年

在教学中,魏廷存教授注重科研反哺教学,精心设计课程内容,将国内外最新研究成果引入到课堂中。“我上课的ppt,每年都要更新,加入研究中发现的最新成果。”魏廷存教授通过引入团队在芯片研发中验证成功的各种电路和相关经验,使学生能够在课堂上学习到许多教材上未提及的设计方法,有利于提高学生的学习兴趣和集成电路设计能力。

“作为一名大学生,要提高自控能力,抵制诱惑,注意体育锻炼,合理规划学习生活。学生不仅要学习课本上的知识,还要紧跟时代,了解最新的成果”。魏廷存教授谈到了他对大学生的建议,“本科阶段主要任务是打基础。首先要学好数学和英语。人工智能是当下热点,其核心是做算法,需要较高的数学基础;了解前沿科技动态,与全球同行交流则需要一定的外语水平。其次,要重视专业基础课,如模电、数电、半导体物理与器件、模集、数集等。只有把基础打扎实了,才能在自己感兴趣的领域有所建树。此外,要注重理论与实践相结合,多动手实践,多参与项目、参加竞赛,从中获得锻炼。身在学习型社会,我们不光要学习具体知识,更要培养学习能力,适应社会的发展需求,成为具有家国情怀、追求卓越的领军人才”。


采访李君豪

图片杨梓宽

文字整理沈陆辰

审核甘雪涛、余鹏、汪瑛


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