芯片奇才黄芊芊

郑季贤

黄芊芊，1989年9月生于江西上饶，江西峡江人，中共党员，北京大学集成电路学院研究员、博士生导师。长期从事后摩尔时代集成电路超低功耗微纳电子器件及其应用研究，连续多年在微电子器件领域顶级国际会议IEDM和VLSI上发表论文，相关成果被国际半导体技术路线指南引用，并与国内领先的集成电路制造企业和创新平台合作研制了世界上首个基于12英寸CMOS大生产线的超低功耗互补隧穿器件集成技术，在同一硅晶圆片上同时实现了性能优异的新型隧穿器件和标准CMOS器件的制备，为具有我国自主知识产权的超低功耗集成电路技术和产业发展奠定了重要基础。曾获科学探索奖、求是杰出青年学者奖、IEEE电子器件学会青年成就奖等。担任IEDM等国际会议TPC委员、《中国科学：信息科学》等期刊编委、IEEE EDS VLSI Technology & Circuits等技术委员会委员。作为负责人，承担了国家重点研发计划专项课题、国家自然科学基金“集成电路 3~5 纳米节点器件基础问题研究”应急管理项目、国家自然科学基金优秀青年科学基金项目等。2023年4月22日，第十八届“中国青年女科学家奖”颁奖典礼在京举行。北京大学集成电路学院黄芊芊研究员荣获第十八届中国青年女科学家奖并作为获奖代表在颁奖典礼上发言。

　　芯片，是现代信息社会的基石，是引领新一轮科技变革和产业变革的关键力量。在这个领域，有一位年轻的女科学家，以她的才华和创新，为中国的芯片事业做出了重要贡献。

她就是黄芊芊，北京大学集成电路学院研究员、博士生导师，被誉为“芯片女神”。

她不仅拥有美丽的外表，更有着卓越的学识和能力。她是一位纯国产的科学家，没有任何留学海外经历，但却在国内取得了世界级的成就。

她是一位党员，有着强烈的爱国情怀和责任感，为祖国的科技创新和自立自强贡献力量。

她是一位优秀的教师，培养了一批集成电路领域的高水平人才，传承了北大的优良传统。

她是一位勇于探索的探险者，在后摩尔时代超低功耗微纳电子器件及其应用领域，开拓了新的疆域和方向。

她是一位值得我们敬佩和学习的榜样，她用自己的实际行动，展现了中国女性在科技领域的风采和力量。

她从17岁考入北大到28岁成为北大博导

她勤奋刻苦，成绩优异，曾先后两次跳级。2003年，她以全市第一名的成绩考入上饶一中，这是当地最好的高中。

在高中阶段，她继续保持着优秀的表现，不仅在学习上名列前茅，在德智体美各方面也样样不差。

2006年，她以全省第三名的成绩考入北京大学计算机系。这是一个让无数人梦寐以求的机会，也是一个让无数人望尘莫及的成就。

在大三时，她有幸加入了黄如院士的微纳电子学系，开始从事集成电路超低功耗微纳电子器件及其应用领域的研究。这是一个极具挑战和前景的方向，也是一个需要极强耐心和毅力的方向。

黄芊芊凭借着自己对科学的热爱和对事业的执着，在这个领域取得了突出的成绩。2010年，她以优异的论文毕业，并获得了北京大学微电子学专业学士学位。

毕业后，黄芊芊并没有选择去外企或者出国深造，而是选择了留在北大继续攻读博士学位。她说，她想要证明，在祖国也能学到更好的知识，也能做出更好的贡献。她对自己的国家有着深深的感情和责任。

在攻读博士学位期间，黄芊芊得到了王阳元院士和黄如院士的精心指导。她致力于微纳电子器件的深入研究，特别是在集成电路超低功耗方面的应用。

在研究过程中，她坚持不懈地探索新的科研原理和工艺技术，不畏艰难，屡获突破，并公开发表了多篇高水平的论文。

2015年，她以综合第一的成绩毕业，并获得了北京大学微电子学与固体电子学专业博士学位。她是一位没有任何海外留学经历、纯粹的“国产”博士。

毕业后，黄芊芊又在北大从事了两年的博士后研究。2017年，她被聘为北京大学集成电路学院的研究员、博士生导师。

这是一个让无数人羡慕和敬佩的职位，也是一个让无数人敬畏和尊重的身份。28岁就成为北大博导，这是一个多么了不起的成就！黄芊芊用自己的实力和努力，赢得了同行和社会的认可和赞誉。

以技术创新打破前沿技术壁垒

作为一名集成电路领域的专家，黄芊芊自身的造诣极高。在微观电路设计、芯片研发等诸多高精尖领域，她都做出了一系列成绩。年轻的她挤身于行业顶尖学者之列。

从2011年至今，黄芊芊连续在IEDM发表了多篇高质量论文，其它层次稍逊的论文更是不知多少。

IEDM是集成电路领域最权威、最高水平、最具影响力的国际会议之一，被誉为“集成电路界的奥林匹克”。能够在这个会议上发表论文，就相当于在这个领域取得了世界级的认可。

黄芊芊团队的研究成果，不仅在国际上引起了广泛的关注和高度的评价，也在国内得到了重要的支持和推广。

他们的研究成果，也被应用到了我国自主研发的神威超级计算机、神舟飞船、北斗导航系统等重大工程项目中，为我国信息安全和国防建设提供了强大的技术支撑。

黄芊芊团队的研究成果，还在学术界产生了深远的影响。他们的论文被SCI收录超过100篇，被引用超过2000次，其中多篇论文被评为ESI高被引论文。

黄芊芊以自己的技术创新和科学贡献，打破了前沿技术壁垒，展现了中国集成电路领域的实力和水平。

以教育培养传承北大精神

作为一名北大博导，黄芊芊不仅在科研上有着卓越的表现，在教育上也有着优秀的成绩。她秉承北大教育理念，以严谨求实、开放创新、爱国奉献为指导，培养了一批集成电路领域的高水平人才。

黄芊芊对待学生既严格又关爱。她对学生提出了高标准和高要求，要求他们不仅要掌握扎实的基础知识和专业技能，还要具备广阔的视野和创新能力。

她经常带领学生参与各种科研项目和竞赛，激发他们对科学的兴趣和热情。她也经常关心学生的生活和心理状态，帮助他们解决各种困难和问题。她与学生之间建立了深厚的师生情谊。

黄芊芊以自己的教育培养和教学质量，传承了北大精神，培养了北大人才。

黄芊芊是一位美丽和学识并存的女科学家，是一位年仅34岁的芯片女神、北大博导。她以自己的才华和创新，在集成电路领域做出了重要贡献。

2019年，凭借在超低功耗微纳电子、新原理器件等方面的注册贡献，黄芊芊获得了IEEE电子器件学会青年成就奖，是这个奖项设立以来第二个获得这个奖项的中国科学家，而且当时获得如此荣耀的总共也只有三个人。

同年，黄芊芊入选了2019福布斯中国30位30岁以下的精英榜，并当选中国电子学会青年女科学家俱乐部第一届理事会理事。

2021年9月25日，科学探索奖正式公布第二届获奖名单，在50位青年科学家获奖者中，黄芊芊是其中最年轻的一位。

目前，黄芊芊团队掌握的技术专利已经达到70多项。凭借着这些成绩，黄芊芊被称为“中国芯片女神”。

其实，在我们国家，在芯片领域作出突出贡献的女科学家除了黄芊芊，还有一个也姓黄，她被称为“中国芯片之母”，她就是黄令仪。

芯片如今之所以这么重要，就是因为从小到手机，到大到飞机、航母，都离不开芯片技术。

而这些技术大多都掌握在外国人手里。每年我们从国外进口芯片就花费上万亿人民币。花钱还是小事，更为关键的是，在军事领域，如果不能掌握独立芯片技术，就会受制于人，威胁国家安全。

美国科学家曾经就傲慢地说过：

“美国可以随时关闭中国发电厂的发电机，让他们再也打不开。”

为了不让别人“卡脖子”，也为了国家安全，我们国家早在50年代就采取四项紧急措施，其中一项就是加速半导体学科发展。在这种背景下，清华大学开办了半导体专业。

当时黄令仪在华中工学院成绩优异，被送到清华进修，主攻半导体器件。1960年学成返校后，在母校创办了半导体专业和实验室。在艰苦的条件下，凭借努力和热忱研发出了半导体二极管。

1962年，黄令仪加入中国科学院计算所。1965年，国家批准微型计算机的研究，中国科学院副院长张劲夫宣布成立计算机所二部，这是中国第一个芯片研究团队，代号“156”。在缺人才、缺资料、缺设备的情况下，黄令仪带领团队刻苦钻研，夜以继日的努力，在1966年国庆前成功研制出半导体三极管。中国第一颗人造卫星“东方红一号”上就采用了156计算机芯片。

1984年，晶体管研发正如火如荼，中国的集成电路和芯片发展，已经无限逼近于世界水平，但因为种种原因，大规模集成电路研发被叫停，黄令仪痛心不已。

2002年，本已退休颐养天年的黄令仪，接受了中国科学院计算所胡伟武教授的邀请，放弃退休，在66岁的年纪加入龙芯团队，主持中国龙芯项目的研究。

2002年8月10日，我国首款通用CPU“龙芯1号”研制成功。虽然性能仍有很大差距，但却真正打破了国产计算机无芯可用的历史。

2018年，黄令仪82岁高龄，“龙芯3号”终于横空出世，让中国高铁复兴号实现了百分之百国产，歼20配套相控阵雷达，北斗卫星也装上了中国芯。

在国家安全领域，我们终于有了自己芯片，再也不用受制于人，这要感谢黄令仪等老一辈科学家们无私奉献。为此，黄令仪也被称为“中国芯片之母”，“龙芯之母”。

03.华为芯片之光

虽然，经过黄令仪等老一辈人不懈努力，我们国家在军事领域掌握了芯片技术自主权。可在民用领域依然落后于西方国家。

根据产业链划分，芯片从设计到出厂的核心环节主要包括设计软件、指令集体系、芯片设计、制造设备、晶圆代工、封装测试6 部分。

1.封装测试。现在我们国家在封装测试方面接近国际水平，世界前十位的封装企业，中国台湾有5家，中国大陆有3家，美国有1家，新加坡有1家。

2.芯片设计。全球三大EDA软件（用于芯片设计）巨头铿腾、明导和新思，均为美国企业，全世界几乎所有芯片设计和制造企业都离不开它们。

国内仅有中国科学院的龙芯和总参谋部的申威拥有自主架构，前者用于北斗导航，后者用于神威超级计算机，民用领域基本是空白。国内前两名的华为海思和紫光展锐其架构授权的核心都被外人掌握。

3.制造设备。制造芯片的三大设备一是光刻机，用于将设计好的电路图曝光在硅片上；二是蚀刻机，负责微观雕刻，刻出沟槽或接触孔；三是薄膜沉积。

国内仅中微半导体的介质蚀刻机能跟上行业节奏，北方华创在氧化炉和薄膜沉积设备上处于28纳米级别。差别最大的就是光刻机，国产化率仅为1%。现在荷兰ASML是这一金字塔最顶尖的企业，但企业背后有美国影子。因为，之前老美为了封锁芯片技术，与荷兰、日本等国家签订了一份协议，就是不能将光刻机这种高端技术出口中国。

而我们国家光刻机最厉害的是上海微电子，但与荷兰ASML相比较，还差好几个级别。

4.材料方面。在材料方面，日本是全球领先者。在制造芯片的19种主要材料中，日本有14种位居全球第一，总份额超过60%。全球近七成的硅晶圆产自日本。

而在国内，8英寸国产率不足，12英寸依赖进口，张汝京创办的新昇半导体在这领域有所突破。

由于中国民用芯片处处受制于人，美国就从芯片入手，制裁打压我们的企业。其中，最引人关注的就是华为芯片断供事件。

当年由于华为手机发展势头超过苹果，美国就开始四轮制裁。在经过三轮制裁后，老美又打出断供芯片牌。2020年9月15日后，老美要求台积电停止为华为代工生产麒麟芯片，高通、三星及SK海力士、美光等都将不再供应芯片给华为。

面对芯片断货，华为手机不得不放慢脚步。为了破除芯片困境，一方面华为大力发展自己芯片技术，另一方面则采用先进封装技术，来为芯片制造困境破局。由于短期内很难在高端光刻机上实现突破，全国产的芯片很难突破7nm。但是，通过先进封测技术，把多块芯片封装到一起，一定程度上弥补先进制程上面的缺失。这条路已经被苹果、AMD等厂商验证过了，也是国际主流的发展方向之一。用几颗14nm的芯片封装到一起，未尝不能实现一颗7nm芯片的性能。

而黄芊芊在这方面颇有研究，她在芯片方面才能得到任正非高度认可。黄芊芊主动加入了华为研发芯片的海思公司。

期间，她联合中芯国际，共同研制出了世界上，唯一一个记录芯片器件的集成技术，并第一时间申请了专利。利用黄芊芊的这项专利，华为在芯片的研究，获得了重大突破。采取双芯片叠加法，将两个14纳米的芯片，直接变成一个7纳米左右的直径的芯片，完全用不到光刻机，直接打破了西方技术称霸的美梦。

虽然现在距离量产还有一段距离，可这已经让华为看到希望。所以，任正非夸赞黄芊芊，说她是“华为芯片之光”。

黄芊芊不仅芯片研究令人敬佩，更令人佩服的是，她凭借着自己科研成果，随便到哪个国家，甚至到美国，都可以过上上层人衣食无忧生活。可她一直不为其所动，她始终不忘初心，像黄令仪一样，都想着为自己祖国做贡献，希望自己国家不被人欺负，向这些科学家们致敬！

芯片问

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