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《中国科学报》: 怀“材”为国

2019-08-09
 


  

“到底怎么进行分类改革?哪种选择能给自己的科研工作带来更多支持?当初,我们内心并不十分清楚。”研究员张韵感到有些迷茫。 

2015年3月6日,中国科学院半导体研究所(以下简称半导体所)全体研究员被召集到会议室,在听取中国科学院院士、时任半导体所所长李树深对中科院研究所分类改革工作的介绍后,每个人都要投下郑重的一票。  

这是半导体所面向未来的一次重大抉择——选择建设卓越创新中心,还是创新研究院?前者致力于科学和技术原创,后者侧重服务经济发展和国家安全。  

自2014年4月开始筹备争取分类改革试点工作,酝酿一年后,半导体所必须在两者之间做出最后的取舍。  

所领导班子作了一个从未有过的决定:把选择权交到科研骨干手里。  

“宜早不宜晚,我的建议是卓越创新中心。”看到年轻人的犹豫,中国科学院院士夏建白起立表态。 

看不准方向时,答案常常就在梦开始的地方。 

1956年,在我国“十二年科学技术发展远景规划”中,作为当时采取的一项紧急措施,“在计算机、自动化、电子学和半导体四大前沿高技术领域新建四个研究所”的设想被提了出来,而半导体所是其中基础性地位最强的一个。  

近60年的发展,每一个半导体所人都深知,这个团体一直是以基础前沿为引领来立身的。 

黄昆、王守武、林兰英、王守觉等老一辈半导体所人严谨、扎实的学风品格,熔铸了这里浓郁的基础研究传统。 

“我们擅长什么?我们的科研文化是什么?我们的价值追求又是什么?”从回望历史中寻找答案,张韵有一种豁然开朗的感觉。回答了这三问,对于建设卓越创新中心的选择,也就顺理成章了。 

 

 

半导体所四项成果荣获2017年度国家科学技术奖。中科院半导体研究所供图


 

求变:不破不立 

2015年4月,中国科学院半导体材料与光电子器件卓越创新中心(以下简称半导体卓越中心)启动筹建。 

它的核心任务有二:一是探索建立符合中心发展需求的组织管理和运行机制,二是汇聚一支高水平的半导体材料与光电子器件科研创新团队。 

2017年9月25日,半导体卓越中心如期迎来评估验收。半导体所所长助理张韵负责向来自美国、加拿大、日本等国的15位国际同行专家进行汇报。 

“成立卓越创新中心对于半导体所的发展究竟有什么不可替代的作用?”现场来自国际专家的这个提问,顿时把张韵拉回到两年前——这不就是筹建团队无数次论证、决策、改进筹建方案想要得到的那个答案吗。  

放眼国内外半导体科研机构,像半导体所这样拥有半导体物理、材料、器件研究及系统集成应用完整链条的综合性研究所,独此一家。 

然而,经过多年发展,其中的弊端也随之显现。“半导体研究需要团队作战,可整个链条上的不同研究方向仍存在脱节,无法特别有效地拧成一股力量。”半导体所副所长谭平恒对此直言不讳。 

“问题就出在原有的科技布局与组织模式上。”在半导体所副所长(法定代表人)、半导体卓越中心主任祝宁华看来,想要克服过去分散封闭、交叉重复等碎片化和孤岛现象,就必须以卓越创新中心为契机,重新进行一体化顶层设计,建立以重大科学问题与预期重大产出为核心的目标导向机制。 

改革从来没有坦途。一个组织的积淀越深,冲破壁垒的阻力往往也越大。祝宁华深知,最大的挑战在于打破原有科研单元的界限,凝聚研究方向和优势力量。 

最终,半导体卓越中心明确了三大突破方向五大培养方向  

三大突破方向是指量子材料物性调控及器件机理、全波段半导体光电功能材料、半导体光电子器件与集成技术;  

五大培养方向是指半导体神经网络与智能芯片、微纳结构与柔性半导体器件、高功率全固态激光技术、半导体激光传感与成像系统、神经接口与脑机交互技术。  

祝宁华介绍说,这与半导体所“一三五”规划的内容方向不尽相同。“我们的想法是,半导体卓越中心更强调基础与前沿,除了稳住原有优势阵地,还要培育有潜力的课题方向。” 

神经接口与脑机交互技术就是一个例子。 

上世纪90年代起,中国科学院院士王守觉开始试水用硬件手段实现高速人工神经网络功能,在半导体所开创了神经网络学科方向。  

10年后,他的学生鲁华祥接棒,聚焦神经计算芯片及其类脑计算技术应用。揭示人脑奥秘、发展人工智能,是21世纪最热门的尖端技术之一,半导体卓越中心必须提前布局。 

改革的关键在于“人适其事,事得其人”。谭平恒举例,研究员牛智川、吴南健的科研内容都与器件机理有关,但他们的方向更偏重光电子器件集成。 

因此,尽管他们过去所在部门是物理方向的半导体超晶格国家重点实验室,最后却以骨干研究员身份转到半导体光电子器件与集成方向。这样的例子不在少数。 

 

 

4kW全固态激光器组装生产线 

 

2017年12月21日,“半导体材料与光电子器件卓越创新中心”经中科院院长办公会审议,顺利通过验收,进入正式运行阶段。  

正是由于半导体卓越中心以重大科研任务为牵引,打破壁垒,建立起了跨部门协同组织机制,并对科研单元的人员和科研资源的管理模式进行重新设计,统一组织协调科研人员申请和承担各类重大项目,才让它所承担的重大任务获得了比过去更加持续、快速地增长。  

如今,半导体卓越中心已牵头承担国家重点研发计划项目16项、课题62个,项目总经费3.8亿元,留所经费3.3亿元。 


求贤:筑巢引凤 


2012年,张韵作为归国高端人才加入半导体所。那时除了依据国家政策给予的一次性补贴外,单位几乎没有额外的待遇支持。  

相同情况到了今天却几乎成了不可能的事。科研人员的职业吸引力、生存压力都有了巨大改变。 

在这个基础研究无比艰苦、工艺开发无比枯燥的领域,大到国家半导体产业要实现突破,小到一个研究所要求发展,都必须靠“三条腿”支撑——资金、政策和人才。 

“2017年专家组评议前后,我们真正意识到,按照过去每年引进一两名科研骨干的速度,恐怕跟不上半导体卓越中心的发展节奏。”张韵记得,当时领导班子讨论得出的唯一结论,就是用充足的资金、灵活的政策支持平台建设,进而吸引有实力的人才聚集。 

为此,半导体卓越中心突出重点、集中发力。  

先是加强科研平台建设,通过国家重点实验室建设经费、修购专项经费等渠道投入资金1.3亿元。把半导体集成技术工程研究中心建设成国内工艺设备齐全、加工水平先进的综合性平台之一。 

再加上新成立的中科院北京信息电子技术大型仪器区域中心,以微电子、光电子和电力电子为核心,集加工、测试、评估、验证为一体,为半导体卓越中心提供了有力的设备和条件支撑。 

同时,半导体卓越中心对承担重大科研任务的方向和团队给予全力支持,对青年科研骨干的前瞻性研究分批次给予科研条件及经费方面的定向支持。  

特别是在去年,半导体卓越中心设立了主任基金并自主部署前沿项目,投入5000万元对前沿研究方向和青年科研团队进行择优重点支持。 

今年春天,半导体所发布了最新的“青年千人”招聘启事。为了引进高端人才,身为人事处处长的徐艳坤费尽了心思。 

目前,“青年千人”的科研启动经费已经从最初的70万元、100万元涨至200万元,还包括年薪、生活补贴等一系列政策支持。 

“在这则招聘启事中,有一条并不起眼——‘允许设立独立课题组,协助建立研究团队’,但它打破了研究所一项传统规定——新进人才必须归入已有课题组。”徐艳坤说。 

事实上,就在2018年,半导体卓越中心出台的课题组管理办法还明确规定了单个课题组的人数下限为6人,为的就是凝聚力量,便于联合作战。 

像张韵这样,经过6年“打拼”才独立出自己的课题组,已属不易。 

这两条规则看似矛盾,却恰恰体现了新人才政策的灵活性。 

张韵认为,“这就好比给了新进人才一个合理范围的开放特区,允许他们自主决策、独立发展。” 

半导体卓越中心则协助他们申请资金、招聘成员,充当孵化器的角色。这也凸显了半导体卓越中心求贤若渴的诚意和决心。  

不仅如此,祝宁华还提到:“过去,所里对各个实验室、课题组的人才招聘参与度不高,缺乏整体规划。现在,招人才不是为了资源竞争,而是有严格的顶层设计、方向布局,只选我们最需要的。” 

事实证明,半导体卓越中心主动出击的姿势,也让人才吸纳变得更有全局性和针对性。  

半导体卓越中心自成立以来,已引进了“青年千人”4人、中科院“百人计划”9人;新增“杰出青年”3人、“优秀青年”2人、“万人计划”2人。 

让祝宁华更为欣慰的是,高层次人才的稳定性在中科院系统内是位居前列的。 

一流人才带来一流“效益”。

2015年加入半导体所的青年人才游经碧,主要从事钙钛矿型太阳能电池研究。进入半导体卓越中心短短几年,他就以通讯作者或第一作者身份发表了《自然》系列研究论文7篇,其中单篇论文最高引用超过450次。 

2018年,他在不到一年时间内,便刷新了由美国可再生能源实验室编制的钙钛矿太阳能电池认证效率的世界纪录。 

据中国科学技术信息研究所发布的《中国科技论文统计结果》,半导体所在“国际论文被引用篇数较多的研究机构”中,2015年至2017年连续排名全国第三。 

2017年至2018年,共5次获得国家自然科学奖二等奖、国家科技进步奖二等奖、国家技术发明奖二等奖。 


求实:育人不怠 


2018年10月14日,恰逢中国科学院大学(以下简称国科大)40周年校庆。 

庆祝仪式上首次授予两位教师“李佩教学名师奖”,半导体所退休研究员余金中名列其中。 

20世纪90年代末,余金中和半导体所其他两名研究员在中科院研究生院开设《半导体量子器件物理》课程。他负责讲授《半导体光子学》课程,一讲就是20多年。

2008年起,半导体所作为主承办单位在国科大建立了科教融合的材料科学与光电技术学院(以下简称材料学院)。 

2014年,中科院连续印发4个关于推进“科教融合”组织建设的文件,将“科教融合”上升为全院范围的一项制度安排。这也让筹备中的半导体卓越中心加快了科教融合的步伐。 

如今,余金中仍然每周两次乘坐班车去往国科大的不同校区上课。只是现在,他的座位边上时不时会冒出许多当年他教过的学生。 

截至目前,半导体卓越中心在国科大4个学院共设立了19个教研室,开课数达到170门,岗位教师125人,再加上非岗位教师30人,融合力度远超过去。 

不过,在国科大校长、长期担任材料学院院长的李树深的严格把关下,教师的遴选门槛从未降低。 

院士、“千人计划”“杰出青年”“百人计划”,这些科研领域的领军人物成了岗位教师队伍的主力。 

李树深本人就是国科大首届本科生1412班班主任及学业导师,并开设了《材料科学基础》课程。 

“为了保证质量,材料学院还会定期对所有课程进行梳理,对学生评价不满意的我们坚决关停。”材料学院副院长陈广超的回答很干脆,尽管这样的情况并不多见。 

自2015年和2017年起,谭平恒分别为研究生和本科生开设了《显微拉曼光谱学》和《固体物理》课程。 

让他格外惊喜的是,今年在显微拉曼光谱学的课堂里,有来自22个不同研究所的20个不同专业的总共55名研究生,另外还有因为各种原因选不上课的15名研究生到场旁听。 

余金中常说,“就冲这学生不要学分的劲儿,我也不能怠慢了他们的课。” 

科研人员对科教融合的认可,让祝宁华渐渐放开了手脚。过去两年里,他一次次探索出别开生面的深度融合新举措,这也让陈广超感到异常兴奋。 

2017年,国科大材料科学与工程学科入选教育部一流学科建设,给了材料学院和半导体卓越中心一剂强心针,这也意味着学科建设更依赖与相关研究所的密切合作。 

但在近几年推动科教融合的过程中,祝宁华始终有块心病。那就是“不解决合作成果的署名问题,无法提供非岗位教师的待遇保障,校内校外始终‘两张皮’。究竟怎么做才能让这些校外的老师更有归属感?” 

一年后的10月13日,在国科大雁栖湖校区国际会议中心,材料学院正式成立材料光电研究中心,与材料口一流学科建设相关的26个研究所的代表共同见证了这一具有特殊意义的时刻。 

成立材料光电研究中心的初衷,就是为了提高各参与单位及其所属教职员工对学科建设的积极性和参与度。 

材料光电研究中心不仅是合作研究的共同署名机构,还可以统筹使用国科大规定的学科建设经费,对在“一流学科建设”中作出重要贡献的单位及其教职员工进行奖励。祝宁华透露,中心去年的这部分投入达到了600万元。  

除此之外,2018年下半年,半导体卓越中心和材料学院一拍即合,计划共同创建科教融合实验室,加强培养学生除基础理论知识以外的动手能力。 

凭借这一想法,材料学院将开辟总面积近300平方米的3个实验室,供研究生集中教学使用。 

今年年初,在与祝宁华的商议下,材料学院又抛出了一个大手笔。每年给予370万元用于支持科教融合的6个教学项目和20个科研项目。 

“这是一个需要咬紧牙关、风险共担的决定。”陈广超相信,不论哪种举措,半导体卓越中心和材料学院的科教融合都将走在国科大的前列。 


求索:深“根”固本 

 

2019年4月11日,已退休返聘8年的半导体所研究员胡雄伟突然因病离世。就在一年多前,他作为项目主要完成人被授予2017年度国家科学技术进步奖二等奖。 

 

 

 

阵列波导光栅晶圆 

  

 

 

 

 

光分路器晶圆 

 

整整20年,胡雄伟把自主知识产权的宽带光网络用平面光波回路光分路器芯片及阵列波导光栅芯片,从实验室带上了生产线,开启了我国高端光电子芯片的产业化之路。  

2015年后,年产光分路器芯片占据了全球50%以上的市场份额。由于这些芯片在信息网络中处于不可替代的地位,这一突破对保障“宽带中国”战略具有重大意义。  

当了胡雄伟近20年的学生,半导体所研究员安俊明清楚地记得,今年春节过后,他仍在筹谋着项目的申请,规划着课题组的未来,沉淀着新的产业化课题,没有一刻停歇。他,就是半导体所和半导体卓越中心的“芯”力量。 

 

正是有太多这样的力量存在,才使得半导体卓越中心铸就了一个又一个“科学卓越”和“技术卓越”: 

——超晶格国家重点实验室王开友团队及其合作者,在室温无外加磁场条件下,利用电场—电流的方法成功实现了垂直铁磁器件的自旋可控翻转。这一突破性的成果为新型磁随机存储器和磁逻辑的设计和发展开辟了新的发展思路;  

——祝宁华团队及其合作者,多年来承担了国内第一批光电子集成器件的重点研究项目,解决了集成化激光器模块在研究开发过程中面临的核心技术问题; 

——全固态光源实验室主任林学春团队,突破了工业用高功率全固态激光器系列化关键技术,开发出多种高功率全固态激光器产品并实现工业示范应用,促进了我国高功率全固态激光在工业中的应用。 

…… 

然而,半导体基础研究是一项“垫底”的工作,它最终隐身于庞大的系统集成之中被推向市场,因此常常不被人所瞩目。 

但重要的是,“根”深才能不惧风摇动。 

在国内半导体产业风起云涌的时刻,在全球新一轮科技革命和产业变革蓄势待发、摩尔定律遭遇到技术与成本两方面发展瓶颈的时刻,中国新一代半导体技术必须为信息网络、人工智能、新材料、先进制造等领域的技术创新和加速突破提供坚实的基础。 

从研制出我国第一台单晶炉、第一根锗单晶、第一只砷化镓半导体激光器起,半导体所人就从未与“使命”二字分离。 

放眼未来,作为我国半导体科学技术领域的“国家队”,以半导体所为依托的半导体卓越中心责任在肩。 

对此,祝宁华态度坚定,“我们将致力于实现重大科学突破、提出重大原创理论、开辟重要学科方向。特别是要以第三代半导体材料、高端光电子及集成器件、大功率激光材料与器件为重点,突破先进光电子器件及集成等关键技术,从而支撑宽带通信和新型网络、光电信息等技术的快速发展。在全面服务国家重大需求和国民经济发展中建立起不可替代的基础支撑作用。” 

 

《中国科学报》 (2019-08-09 第4版 综合) 



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