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“金”石为开 “明”月入怀 他是创新研发多款芯片 技术发明硕果累累的北大学子 也是积极投身社团活动 为身边人带来欢声笑语的阳光男孩 曾获厉鼎毅纪念奖学金提名奖（全球10名） 国家奖学金 北京大学优秀共产党员 北京市优秀毕业生 他是北京大学电子学院 2017级博士研究生金明 他的奇妙宇宙 正在不断开拓中 01浩瀚星河，“芯”之所向 “我想知道，为什么这么小的一个东西，会有实现这么多神奇功能的魔力，我想要去解锁这其中的奥秘。” 博士期间，金明在诸多与光电相关的方向中选择了更实用的方向——光电芯片，相比于周围大多数本科同学毕业后转向计算机，在他看来，做芯片更有趣。 “ 芯片，我小时候看到它的第一眼，就像星空中闪出了一个黑点，蕴含着地球和整个星系的秘密。把黑色的芯片拿在手里的时候，里面看不透的一切，激起了我强烈的探索欲。 ” 金明谈到，平时做实验所用到的设备都是庞然巨物、极其昂贵，但当拿出来一个小芯片放在指尖上时，从镜面反射的光影中所看到的，是汇聚了多种智慧的结晶。在金明看来，芯片对这个时代非常重要，这也是他在博士期间选择围绕芯片从事相关研究的初衷。 读博期间，金明对芯片的研究涉及从初始形态到应用形态的各个方面。他一共研发了三种光与电结合的芯片，面向三个不同的系统应用。 01光电传感芯片 金明最开始研究的光电传感芯片，突破了芯片传感的架构，从抑制噪声的角度出发，他提出了一种全新的传感机理——1/f噪声抑制的片上暗场散射，解决了原本光电芯片做传感时灵敏度低的问题。在金明参与的“新冠病毒检测”国家紧急抗疫专项中，结合他所提出的传感芯片，实现对空气中单病毒实时追踪，单元成本仅1块钱。这一项研究成果金明以第一作者身份发表在Nature子刊Nat.Commun.上。 02应用于信号发射层的芯片 面向国家未来“东数西算”的重大战略布局，金明将数量庞大的通信单元器件集成在一块光电芯片上，并巧妙地将其与微电芯片进行“联动”，建立了最高密度的通信系统架构。这是金明研究的第二款芯片，这一发射芯片还能与并行光源芯片“协作”，实现了太比特速率的数据传输。相关成果作为文章的重要组成部分，近日已发表在Nature期刊上。 03应用于接收信号的芯片 与第二款芯片相对应，金明研究的第三款芯片则可用于接收信号，该芯片不仅变得更小，单通道对相干信号的接收速率可突破百G比特。金明利用新型的片上光场演化机制对光进行调控，拓展了系统光电带宽。该芯片还与并行光源芯片结合，可实现超过2T比特量级的传输容量，为下一代芯片密集波分复用的相干通信应用提供了高良率、低成本的方案。 每当完成一个小芯片，金明的内心都会受到鼓舞： “ 仿佛一堆沙子汇聚到一起，赋予其互联、通信等魔力。在自己的手里创造出一个小宇宙，我觉得这是一件非常酷的事情。 ” 02暗夜追寻，理想之光 “科研过程非常磨炼人，其中的投入是无法估计的。这期间非常孤独，但我必须要坚持下去。” 一切成果取得的背后是金明无数次白日黑夜的埋头苦干、反复揣摩。他既要面对一次次打破又重来的失意焦灼，又要耐得住在黑暗中一直坚守的寂寞。 金明还清晰地记得，研究生二年级时的组会，面对导师的“灵魂发问”：“你最近有什么结果？”他显得支支吾吾，各种“小意外”让研究过程变得不那么顺利：芯片表面不小心被镊子刮到了正在重新制作；这次样品看起来正常了，除了测不出来数据…… “ 课题摸索了一年，没有结果的我也真的很想放弃。好在导师总在想办法帮我解决，给我鼓励。伴随着一次又一次挫败后的坚持，凌晨四点的雪夜、清早六点的日出见证了数据的达标，我也终获论文被接收的喜讯。 ” 在研究过程中，金明面临的比较大的困难，是需要通过物理机制的创新来突破传感芯片的性能极限，“我需要与物理学院的合作者实现高效沟通，在不同维度，即芯片功能和物理机理上，对课题进行同步推进，这个过程对我的锻炼很大。”金明回忆到，“那时候一周我要做4次组会报告，还要不断有新的实验数据来推动讨论。” 在实验攻关阶段，金明每天平均投入10个小时，前后大概获取了一整块电脑硬盘的数据，最后从中提炼了三个关键的实验结果，为传感芯片和机制提供了强有力的支撑。 在研究光电这条路上，金明走了将近10年。实验室、食堂、宿舍三点一线的斑斑轨迹也在日夜轮回中描摹出了他坚韧执着的耐性。他表示“会在这条路上继续走下去”： “ 希望能够把芯片制造的关键技术把握到我们国家自己手里来，我总觉得这件事肯定是需要有人来做的，为什么不能是我自己呢？ ” 03倾注热血，筑我所爱 “学会接纳最真实的自己，才会避免因挣扎而浪费精力。” 6月16日，在北京大学电子学院2022年毕业典礼暨学位授予仪式上，金明作为北大电子学院的第一届毕业生代表发言。他提到北大给自己留下的一个印记，就是北大氛围所熏陶出的自由真实的人格。 “ 北大提供的这份自由的环境，让我们能够不惜一切努力去发现最真实的自我，接受自己的平凡，接受自己的迷茫，接受自己的选择。从而无论做任何事，我们都能够获得发自内心的满足与平和，可以自由且真实地成长。 ” 课余之时，金明还热衷于围绕光电专业开展相关党团活动，而这一切，都缘于他对芯片那份炽热、纯真的爱。 作为北京大学学生光电信息协会的会长，金明喜欢组织各种丰富且有意义的活动。“我感兴趣的出发点是在协会里有更多优秀的青年研究者，也有许多和业内同行交流的机会。” 金明曾多次组织北大光电协会与上海交通大学“光纤之家”进行梦幻联动。在四年间，他组织百余位同学参访行业相关的企事业单位，与相关研究机构开展学术交流。 金明担任电子学院党支部书记的两年期间，他常常和同学们一起关注、感受和思考，以实际行动响应国家“建设芯片强国”的号召。 疫情期间，金明就大家所热切关注的话题，组织了“疫情中的大家”线上分享活动，突破了以往资料学习的方式，让大家的心跨越疫情壁垒连在一起。 一路走来，金明也有自己的体悟与思考： “ 不管做什么事，一定要舍得花时间。成功并没有什么捷径，注重研究的创新性和与他人合作的重要性，才有可能往更高的层次上去。管理情绪、调整心态也很重要，希望做技术行业的同学们能多跟周围的人交流，利用在学校这段宝贵的时间，提升对自己心态掌控的能力。 ” 关于未来，金明的想法非常朴实，他希望能继续实实在在、脚踏实地地在芯片研发上做一些有意义的事情。 来源：北京大学融媒体中心、北京大学学生工作部、北京大学电子学院 采写：张子璇、戎开雨 图片：受访者提供 排版：杨映锴 责编：昭花花 恭喜同学们！通过北大论文答辩！ 突破性进展！北大教授刘若川最新成果 北大原创，版权所有 若需转载，敬请联络 期待投稿，欢迎合作 邮箱：
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