在集成电路基础研究中奋力攀登（科技视点·科技自立自强青年奋勇担当①）

　　党的二十大报告提出：“必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势。”

　　青年强，则国家强。党的十八大以来，一大批70后、80后、90后青年科研人员脱颖而出，日益成为科技创新的生力军、主力军。他们怀抱梦想又脚踏实地，敢想敢为又善作善成，展示了自信自强、勇攀高峰、蓬勃向上的中国力量。本版从今天起推出“科技自立自强 青年奋勇担当”系列报道，介绍优秀青年科学家的创新成果和科研故事，敬请关注。 

　　——编  者

　　人物简介：

　　黄芊芊，1989年9月生于江西上饶，现为北京大学集成电路学院研究员、博士生导师，长期致力于后摩尔时代超低功耗微纳电子器件及其应用研究。

　　16岁考入北大，22岁在国际半导体技术领域顶级会议“国际电子器件大会”上发表论文，28岁成为北京大学研究员、博导，29岁获得国家优秀青年科学基金项目资助，30岁荣获美国电气与电子工程师协会电子器件学会青年成就奖、中国求是杰出青年学者奖，31岁荣获第二届腾讯科学探索奖，而且是50名获奖者中年龄最小的一位……

　　30出头的黄芊芊，是如何一路过关斩将、脱颖而出的？

　　黄芊芊读大三时加入黄如院士课题组，大四毕业后师从王阳元院士和黄如院士攻读博士学位。她清楚地记得：读博伊始，王老师就把自己的新著《绿色微纳电子学》赠送给她，并语重心长地指出：未来集成电路产业和科学技术发展的驱动力是降低功耗，不仅以提高集成度（减小特征尺寸）为节点，也以提高能效比为标尺。

　　一般来说，为了追求芯片速度和性能的不断提升，晶体管的尺寸越来越小、集成度越来越高。但这也会导致芯片的功耗密度急剧增加，若不加以优化限制，甚至会接近核反应堆或火箭喷口的水平。随着万物互联智能时代的到来，物联网、工业互联网、边缘智能计算等呈指数级增长的终端对芯片功耗提出了更为严苛的要求。晶体管和电路芯片的功耗问题，已成为制约集成电路未来发展的一大瓶颈。

　　从那时起，黄芊芊便暗下决心：设计实现新型超低功耗晶体管，从基础器件层面着手破解这个难题。

　　选准技术路线，破解难题

　　在全面梳理国内外已有研究成果后，黄芊芊选择了一个突破口——隧穿场效应晶体管。

　　当时国际上主要有两大研究思路，一个是基于传统的硅材料，一个是直接换材料。相比之下，换材料更容易把器件的开态电流提上去，而且能更快地取得研究进展、发表论文。但是，这些新材料隧穿场效应晶体管与现有标准硅基工艺不兼容，难以实现大规模生产。

　　是在硅基这条“老路”上硬扛，还是跟随热点、在换材料上做文章？

　　在与两位老师商量之后，黄芊芊选择了前者。她心里很清楚，这其实是一条最难走的技术路线：基于硅材料的传统晶体管已经发展了几十年，结构设计和生产工艺已经非常成熟。这意味着在硅基工艺上隧穿器件可以突破的空间很小，面临的挑战无疑也更大。

　　为什么要选一条最难的路？黄芊芊的解释是“研以致用”：“尽管在新材料上做文章很有吸引力，也是重要的前沿热点，但这些新材料距离实际应用目前还比较远。在原有的硅基体系里去创新，能够更好地让成果落地。”