窗竹影摇书案上,野泉声入砚池中
少年辛苦终身事,莫向光阴惰寸功
他们敢于直面未知的挑战,敢于正视无果的努力
同时间赛跑只为追求拨云见日
古人学问无遗力,少壮工夫老始成
纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行
怀揣学徒之心踏足每个新鲜领域
求知以谦逊,实践以专注
“学术小芯星”将邀请微电子学院的学术能力出色的同学分享自己的学习经验和心得,旨在为同学们带来学业上的帮助与启发。
李家意,复旦大学微电子学院2018级硕士生。师从微电子学院教授、国家杰出青年科学基金获得者周鹏,主要研究方向为基于二维原子晶体的SRAM及其存内计算应用。
硕士期间,参与发表SCI论文8篇,IEEE国际会议2篇,发表会议期刊包括International Electron Devices Meeting、Advanced Functional Materials、Science Bulletin等,其中以第一作者和共同一作身份发表2篇,申请专利1项。
荣获2020年硕士研究生国家奖学金、2021年上海市优秀毕业生、TEL-FUDAN论文奖学金二等、学业奖学金一等以及校级优秀学生等荣誉。
初心如磐,奋楫笃行
李家意本科就读于武汉大学,大四保研至复旦大学微电子学院,开启了自己的硕士研究生科研之旅。
李家意的研究内容主要是基于二维原子晶体新材料,其通常具备天然的原子层材料厚度以及无悬挂键的表面特性,在电学和光学方面展现出优异的性能。随着摩尔定律的不断推进,硅基晶体管的特征尺寸已经逐渐接近其物理极限,芯片的面积利用率难以实现进一步的提升。同时,在大数据、物联网以及人工智能等技术的驱动下,芯片的计算效率面临着更加严峻的挑战,受限于传统“冯·诺依曼”体系架构中的存算分离,系统算力的提升已经步入瓶颈期。二维原子晶体凭借其优异的结构和电学特性,为实现上述瓶颈的突破提供了新方向。
针对以上目标,李家意的研究内容主要基于二维原子晶体材料开展了高面积效率、低功耗的SRAM设计以及新型SRAM存内计算的应用研究。
青衿之志,履践致远
科学研究不是盲目的探索,笃行善思,知行合一,方能致远。
刚刚接触科学工作时,导师教导李家意注重文献积累。缺乏文献素养的科研工作者仿佛置身于迷宫,只有不断扩展自己的认知领域,才能在科研的道路上厚积薄发。研一期间主要是各种紧凑的专业课程学习,区别于本科阶段,研究生更加注重科研素养的锻炼。课堂之余,李家意把大量的精力投入到文献阅读。首先是从研究领域的经典综述入手,建立基本的科学认知;然后熟读课题组的科研工作,与师兄师姐们共同探讨实验难题;最后是时刻关注最新的科研动态,启发自己的研究方向。
在课题组师兄们的影响下,李家意养成了做文献阅读笔记的习惯,在方便文献检索的同时,也加深了对他人工作的理解。通过不断地文献积累,最终李家意和同门挚友一起以共同一作的身份在《Acta Physico-Chimica Sinica 》上发表了一篇关于二维光电探测器的综述。在文章撰写的过程中,李家意也充分认识到综述不仅仅是对前人工作的整合与罗列,更重要的是自己对于研究领域的总结与探讨。
当然,科研不简简单单是像文献阅读那样轻松,更多的是无尽的实验探索以及反复的失败总结。在不断调整和改进的过程中,李家意也逐渐掌握了实验开展的节奏。打铁还需自身硬,首先是对基本的实验仪器和工艺方法的掌握,为之后实验方案的执行建立基础。对于传统的工艺步骤,需要自己虚心请教实验室的师兄师姐,记录并掌握好每个细节步骤;而对于全新的设备与工艺,也要不畏困难,主动学习调研。对于实验方案的制定,值得注意的是,实验设计并不都是面面俱到,更多的是需要实际的探索验证以及后期的修正改进。最后是针对测试结果的数据表达,前期可能更多的是学习模仿优秀的科研工作,包括数据的展现形式、作图的颜色配比以及整体的美观协调等。每一个科研工作的完成都不是一蹴而就的,前人的学术经验也不一定适用于每一个人,每项专业技能都需要科研工作者们切真务实地去锻炼、感悟和总结。
课题组合影(左二)
恒者行远,思者常新
经过前期的方案设计以及后期不断的实验验证,2019年,李家意撰写的文章以《Highly Area-Efficient Low-Power SRAM Cell with 2 Transistors and 2 Resistors》为题成功发表在微电子顶级会议第65届国际电子器件大会(IEDM)上。该文章充分发挥二维原子晶体本征优势,利用2个晶体管、2个负载电阻实现了完整功能的SRAM器件,在同等技术节点下可节省晶圆面积33%并远远低于目前不同器件功耗。同时,由于该器件实现了分立的读、写操作,可以促进SRAM在存内计算的创新应用,提供存算一体的新路径。
2019年12月,李家意受邀赴美国旧金山参加会议报告,介绍此次工作。李家意坦言,这次会议工作使他受益匪浅,不仅在会议中接触到了半导体工业界最前沿的制造科技,同时也见识了一大批年轻而优秀的科研工作者。优秀的科研工作需要思想上的火花碰撞,学术会议恰好为科研工作者们提供了分享研究成果的完美平台。
研三期间,李家意考虑更多的是自己毕业论文框架的完善以及毕业后的去向选择。论文方面进一步拓展了自己前期SRAM工作的存内计算应用,丰富了毕业论文的内容结构,但数据成果目前暂未发表。提及毕业去向的选择,李家意表示最终选择了华为的数字芯片岗位,一方面是能够进一步积累自己的数字芯片知识,另一方也能为祖国的半导体行业贡献自己的绵薄之力。虽然科研界更多的强调技术的创新性与前瞻性,而产业界更多的注重项目的实用性与完整性,但二者殊途同归,共同促进智慧生活的长足发展。
会议报告
以梦为马,不负韶华
时光如水,总是无言,转瞬间复旦校园又将送走一批批莘莘学子。回顾硕士研究生求学生涯,李家意表示心中百感交集。“入园之时懵懵懂懂,感慨学府钟灵毓秀;辞别之际离情依依,谨记母校古训良言。”
在这三年的研究生求学途中,李家意最感激的是自己的导师周鹏教授。“周老师以严谨的科学态度、求实的学术作风、勤勉的工作精神,带领着我走上了科研的道路,也正是这种求真务实的科研精神激励着我在人生的道路上砥砺前行。”同时,李家意庆幸自己能够进入周老师课题组这样优秀的团队,“课题组各位同学们的和蔼可亲与不厌其烦让我在单调的科研生活中也能倍感温暖,也正是他们一路的同歌同行陪伴着我度过了这段难忘的时光。”
和导师合影(右一为李家意,右二为周鹏教授)
关于未来,李家意对自己的下一站充满了期许。三年的硕士时光让李家意明白身为一个复旦人应该拥有的品质,也希望自己在接下来的旅途中能够不忘初心,砥砺前行。最后,他祝福科研道路上的每一位小伙伴都能披荆斩棘,无畏远方。