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让整机不再缺“芯”少魂!首款国产太赫兹安检成像芯片诞生记 | 70年·第一见证
发布:2019年10月22日来源:中国电科编辑:

编者按:

国家实力,装备缩影。与新中国同心同行,中国电科承担并圆满完成了国防和军队电子信息装备科研生产及保障任务,研制出诸多“国内第一”的重要装备,催生出诸多感人故事。为向新中国成立70周年献礼,现开设“70年·第一见证”栏目,将电科人为国家研制“第一台”装备的幕后故事呈送读者,一起感悟军工人的家国情怀。


今天我们走进中国电科13所,了解他们研制第一款国产太赫兹安检成像芯片背后的故事。2018年4月23日,福州,在首届数字中国峰会上,中国电科发布首款国产太赫兹芯片,引起广泛关注,新华社、光明日报等进行了专题报道。

这款太赫兹芯片虽只有米粒大小,它的问世,却为我国日益严峻的安防问题提供了一个有效解决途径。

芯片虽小,研制不易。

为了研发这块芯片,一年多时间里,胡志富和他的团队,不断走创新的路,走前人未走过的路。


太赫兹芯片的国家队

就是要时刻保证我国整机有“芯”

2016年12月16日,已是深冬季节,入夜的13所显得格外安静,光秃的杨树在路灯的衬托下,越发耸立,透过树枝,依稀看到三层小楼的某个房间依旧亮着灯光。

时任13所第二专业部主任的胡志富,正靠在办公室的座椅上,陷入了深深的沉思,所领导今天的那番话依旧回响在他的耳边。

“某太赫兹安检整机单位的领导在会上说,13所的太赫兹芯片根本就不能用,他们只能高价购买进口芯片。这句话值得我们好好反思,太赫兹芯片真有这么难吗?作为国内首屈一指的半导体所,作为太赫兹芯片的国家队,时刻保证我国整机有‘芯’,可是我们义不容辞的责任,你们部门近几年承担了多项太赫兹芯片课题,正好借助这次研发机会,快速完成科技成果转化,实现太赫兹安检芯片国产化!

所领导的这番话像一块大石头压在胡志富心中,要在短时间内研制出国产太赫兹安检芯片谈何容易!

先不说如此高频率器件建模和电路设计的复杂程度,就某些芯片的生长材料来说,现在都不具备,是全新的挑战,太赫兹安检芯片的研制可谓是困难重重。

困难总是与机遇并存。

近年来,国内高铁、地铁、机场建设进入高速发展期,城市安全越来越受人们关注,研制更为先进的安检设备迫在眉睫。太赫兹人体安检仪具有成像迅速、安全高效等优势,是人体安检的理想设备,其最为重要的核心部件就是太赫兹成像芯片,它的性能直接决定了太赫兹人体安检仪的整机水平。

太赫兹被动式安检芯片


这种芯片需要具备超高灵敏度、超低噪声以及超宽频带等特性,研发难度很大,主要依赖进口,但是进口芯片的一致性差,价格高,成为了阻碍国内太赫兹人体安检设备发展的瓶颈。若是借此机会,一举攻克太赫兹安检芯片技术难点,实现芯片国产化,必定能推动我国太赫兹安检产业化进程,为国家带来长远的利益。

想到这里,胡志富下定决心,不把芯片成功研制出来不罢休!


精兵悍将

不把芯片成功研制出来不罢休

2016年12月18日,在胡志富的筹划下,一支由工艺、芯片、模块技术人员组成的跨领域、跨部门的研发团队正式成立。

自团队成立起,每个队员都感受到了这份责任的重大,心中的使命感油然而生。

在胡志富的带领下,队员们夙兴夜寐,换回了一个又一个的技术突破,经过几个月的艰苦奋斗,终于成功研制出了国内首款太赫兹安检成像芯片!

芯片从基础的材料生长、工艺制造到器件的精准建模再到电路的仿真设计等各个关键的技术环节都做到了独立研发、自主可控。其中低噪放芯片的噪声系数优于3dB,利用该芯片研发的太赫兹探测器模块的温度灵敏度小于0.4K,相比市场上其他同类产品,无论从价格上还是性能上都具有显著优势,某整机单位试用该产品后,其设备的性能得到了大幅提升,得知这一消息,整个研发团队欢欣鼓舞,几个月的付出终于取得了回报。


重燃斗志

国产太赫兹芯片终问世

就在大家沉浸在胜利的喜悦中时,一片巨大的阴云却悄悄笼罩而来。

给用户试用的几十套产品均出现了性能退化,部分产品甚至完全失去性能。得知这个消息后,胡志富赶忙召集团队进行问题分析,连续一周加班加点实验、讨论,并没有得出明确的结论,一时间工作陷入了僵局,连日的高强度工作却没有实质性的进展,队员们难免有些灰心丧气。在这时,胡志富没有给大家施加过多的压力,而是组织了一场西柏坡红色学习,让大家一方面暂时放下工作,缓解压力,另一方面从老一辈共产党员的革命精神汲取力量。

首款国产太赫兹安检成像芯片


回到工作岗位后,队员们重新燃起了斗志,更加坚定了心中的目标,经过几个星期不分昼夜的深入研究,终于发现了问题所在:原来是最近雨水较多,空气潮湿,水气侵入芯片,使芯片性能下降,最终导致产品性能退化。工艺部针对这个问题,采取了芯片加固防护措施,几轮实验下来,问题迎刃而解,芯片再也没有出现性能退化的情况,用户反馈良好,完全替代了进口芯片。

梅花香自苦寒来,宝剑锋从磨砺出。

经受过层层考验,可实现工程化应用的国产太赫兹芯片在大家的期待下终于问世,在2018年首届数字中国峰会上正式发布。

胡志富及团队成员们的脚步却未因此停下。

2018年8月,胡志富又有了新的使命,在集团公司和13所的策划下,他带领太赫兹芯片团队通过科技成果转化,在雄安新区开始筹划成立专业化太赫兹芯片公司,依托雄安新区在政策、资本、人才、资源等方面的优势,加快太赫兹芯片产品开发和市场推广,带动雄安新区乃至全国的太赫兹产业发展。

他们的目标是打造国国内实力最强、规模最大的太赫兹器件供应基地,满足工程应用,实现经济效益快速提升,推动我国太赫兹技术的整体进步和太赫兹产业的快速发展。


通讯员 王亚冰 记者 王雪姣










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