信息通信一直和百姓生活息息相关。从3G技术升级到4G技术，多数人最直观的感受大概是手机网速变快了，而对于即将到来的“5G时代”，学术界对它的探索从未停息过。
在“5G时代”的相关课题中，一直有一个难题亟待解决：不同国家划分的5G通信频段各不相同，这会导致出国旅游时5G手机发生“失灵”等问题。如何解决5G芯片“水土不服”？这是电子科技大学博士生张净植一直关注的话题。
“用一款芯片将全球多个频段全部覆盖，让‘全球通’变成可能。”近日，张净植的相关论文在业界顶尖的“国际固态电路会议（ISSCC）”上被发表，与此同时，他还获得“Silkroad Award”奖项（业界直译为丝绸之路奖），成为全球第20位获此殊荣的学生。
成果
“通用芯片”上国际顶尖会议
让5G通信畅享全球
两块看似普通的芯片，大的芯片只有910微米×920微米（1微米=10-6米），小的芯片有700微米×670微米，面积都小于1平方毫米，大小相当于一根针的横截面。
但正是这种小芯片极大地提升了注入锁定倍频器的工作带宽，说的通俗易懂些，这是为了解决5G芯片在不同电磁频段“水土不服”的难题而专门做的设计。这种芯片被电子科技大学电子科学与工程学院（示范性微电子学院）博士生张净植称为“通用芯片”，这是他和团队花了三年时间研发出来的。
事情要从2015年说起，当时电子科技大学教授康凯正承担国家5G技术方面的专项研究，张净植在其中负责关于频率源的部分研究任务。
他发现，目前不同的国家划分的应用于5G通信的频段各不相同。比如中国用的是24.75-27.5GHz和37-42.5GHz频段，美国用的是27.5-28.35GHz、37-38.6GHz和38.6-40GHz频段，欧洲用的是24.25-27.5GHz频段。而在这种情况下，如果手机芯片不支持这么多不同频段，出国旅游时手机就无法正常通信了。
“如果研发一款宽频带芯片，能覆盖以上各个不同的频段，不就解决了5G的通信问题，能畅享全球了。”经过3年研究，张净植和团队的研究成果登上国际固态电路会议（ISSCC），并获得大奖。其论文是中国大陆地区发表在该会议上的首篇有关毫米波集成电路设计的论文，也是电子科技大学首次以第一作者单位在该会议正文单元上发表的论文。
据悉， 国际固态电路会议（ISSCC）始于1954年，每年一届，是由IEEE固态电路协会（SSCS）主办的最著名的半导体集成电路国际学术会议。该会议也是世界上规模最大、水平最高的固态电路国际会议，被称为“集成电路行业的奥林匹克大会”。各个时期的国际上最尖端的固态电路技术通常首先在该会议上发表，其中半导体历史上成事的一半芯片都会在这个会议上首发。比如8086（第一代Intel处理器）、存储器等。
困难
研究材料被海关扣押三周
科研中不断自我否定
搞科研和做哲学差不多。2016年9月，张净植和他的团队在做足准备后开始着手设计。“可以借鉴的经验很少，需要自己摸索的很多。”于是，提出问题、发现问题、自我否定、解决问题这种循环状态一度成了他的科研生活模式。
“经常因为一个问题想不明白就睡不好觉，反复假设去寻找出路，然后又自我否定。”科研过程中，张净植介绍，2017年3月，第一次芯片测试的结果令他非常激动，“此前，业界做出的芯片工作带宽大概在10-30%，而我们的芯片带宽可以达到60%以上。”于是，他和康凯教授商量，很有必要再次优化设计并做第二次流片（芯片加工）。
由于芯片造价成本高昂，而且准备第二次流片时没有项目支撑，他们只能向国外单位寻求支持。但由于团队成员没有申报海关的经验，在过关时遇到了困难，“填写报关单的是个新手，很多内容没写清楚，加上我们和海关沟通的效率很低，导致芯片被海关扣押了三周。”张净植有些后怕地说，当时国际固态电路会议马上就要开了，如果不是团队成员加班加点赶工进行性能测定，“我们差点就没机会参加了。”
据悉，该团队研究的“通用芯片”，在仅消耗两倍功耗的情况下，将工作带宽提升了5.2倍。它还解决了毫米波频段中“低相位噪声信号源的大带宽设计”挑战，为毫米波领域超宽带低相位噪声信号源设计提供了一个可行方案，对5G通信的高频段多频带应用有着实际意义。
生活
小学时爱拆家电
上大学喜欢科研
尽管经历了保研和直博，但张净植并不认为自己是学霸，“我喜欢逃课，只要不挂科，很多课能不上我就尽量不去上。”他坦言，大部分时间自己都泡在实验室里搞科研。
对于专业课，张净植总是提前自学，用他的话说：“我更愿意把学到的知识通过实验手动吸收消化。”这就意味着，他总是比别的同学快一步，大家在教室学习专业知识，他已经提前学完并开始实践。动手能力强的张净植曾连续2年获得全国大学生电子设计竞赛一等奖。
“我小时候就喜欢拆家里的电器，从电话到玩具再到家用电器我都拆过。”张净植笑着说，小学时调皮，还拆了外公最爱的留声机，但碍于专业知识不够，一直无法重新组装起来，“没搞懂它的结构，上了大一才把那留声机修好。”
关于未来，张净植认为，虽然我国在集成电路方面与国外还有一定的差距，但“弯道超车并非没有可能”。接下来的时间，他将和团队一起继续优化“通用芯片”，还将在此领域做更多创新研究。
文丨赵雨欣
图片由受访者提供
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