2023年6月,湖北省科技創新大會上,10位科學家代表手捧鮮花走紅毯。
百米紅毯走完,科學家劉勝提筆寄語:“走難走的路。”他還想再加一句“看不一樣的風景”,但想想算了,國家大型儀器項目正處于攻堅期,更好的風景在后面。
劉勝今年60歲,是武漢大學動力與機械學院教授、工業科學研究院執行院長,曾獲國家科學技術進步獎一等獎。
年度封面人物劉勝院士。長江日報記者胡冬冬 攝
2023年9月,國家重大科研儀器研制項目“薄膜生長缺陷跨時空尺度原位/實時監測與調控實驗裝置”(以下簡稱“薄膜生長實驗裝置”)通過驗收。劉勝說:“這一天,我終于看到了一些風景。”
兩個月后,2023年中國科學院院士增選名單上,劉勝在列。他說:“這是國家和社會對我們的認可。”
新工科就是用科學方法解決真實問題
劉勝院士和學生討論薄膜生長缺陷跨時空尺度原位/實時監測與調控實驗裝置的實時數據
長江日報記者胡冬冬 攝
過去5年,是劉勝人生中壓力 最 大 的階段。
2018年4月,由他領銜的國家重大科研儀器研制項目薄膜生長實驗裝置正式啟動,直接經費6500萬元。
“拿了國家6500萬,壓力很大,動力也很足。”劉勝說,科研已進入“無人區”,開辟新道路艱苦無比,但不能辜負國家的信任。
薄膜生長實驗裝置是劉勝10年前就想攻克的難題,對提升半導體芯片質量至關重要。
半導體芯片制造過程復雜,需要曝光、刻蝕、摻雜等工藝加工流程,薄膜生長為流程之一。
如果芯片被喻為“國家的工業糧食”,那薄膜生長就是決定“糧食”長勢的關鍵一步,是芯片制造的基礎。
此前,薄膜生長采用化學沉積方式,制造過程中容易產生污染和缺陷,影響半導體質量和性能。
劉勝研究的薄膜生長實驗裝置能讓薄膜生長得更光滑平整,大大降低缺陷濃度,提升芯片成品率和長期可靠性。
這是一項從“0”到“1”的突破,難度巨大。這兩年,劉勝的血壓都高了,高壓到了150mmHg,低壓也有100mmHg。
2023年9月1日,項目結題驗收。由3位院士領銜的專家組給出了極高評價:成果具有突出原創性。
薄膜生長實驗裝置實驗室位于武漢大學東北角,6年前,這里是廢棄的學生澡堂。實驗室對抗震環境要求高,選來選去,這里最合適。
12月10日,中國科學技術大學微電子學院特任教授孫海定從合肥來武漢見恩師。在薄膜生長實驗裝置前,他與劉勝合影留念。
孫海定給長江日報記者看一張照片,2012年拍的。當時他在美國波士頓大學攻讀博士學位,劉勝出差到該校,在美國薄膜生長實驗裝置前,兩人合影。
11年后,劉勝團隊研發的薄膜生長實驗裝置集成了超快激光、超快光學成像、超快電子成像、真空互聯等創新技術,在國際上處于領先地位。
兩張照片,11年追趕,我國在薄膜單晶生長領域走到了世界前列。
芯片產業鏈大致可劃分為設計、制造和封裝三大環節。在芯片設計和制造環節,我國與先進國家仍存在差距,但在劉勝帶隊攻關的芯片封裝領域,我國占據了行業技術制高點,處于并跑甚至是領跑位置。
2021年11月,國家科學技術獎勵大會上,劉勝團隊領銜完成的“高密度高可靠電子封裝關鍵技術及成套工藝”項目榮獲國家科學技術進步獎一等獎,我國高密度、高可靠電子封裝技術實現了從無到有、由傳統封裝向先進封裝的轉變。
目前,這項科技成果已在哈里斯公司(Harris)、日月光集團、長電科技、晶方科技等企業應用,覆蓋通信、汽車等12個行業。
“很多人喜歡在文獻中搞研究,那不是我的風格,我喜歡在國家需求中找方向。”
對于承接的課題和項目,劉勝有兩個標準:第一要有顛覆性的技術革新;第二能為工業界提供解決方案。
劉勝經常對學生強調,科研的源頭和應用都要來自行業需求。
2017年,劉勝在武漢大學倡導成立工業科學研究院,推動新工科建設。
許多人問劉勝,什么是“新工科”?
劉勝回答,新工科就是用科學的方法解決產業中的實際問題。
2017年,博士生李洋從英國牛津大學畢業前往美國加州理工學院做了3年博士后,卻在2019年求職中多次碰壁。“找工作時,我手上只有4篇論文”,李洋對記者說,許多高校看他只有4篇論文,直搖頭。劉勝邀請李洋加入他的團隊,“論文不在數量在質量,在于能不能解決真問題”。
2016年,李淼從瑞士洛桑聯邦理工學院博士畢業,回武漢創辦庫柏特科技有限公司,專門從事智能機器人操作系統開發。聽聞劉勝正在武漢大學組建工業科學研究院,李淼發了一封求職郵件,僅過了1小時,李淼就接到了劉勝打來的電話。當天中午,在一家小餐館里,劉勝告訴李淼,你這么聰明的一個人,不要想著掙小錢,你要做大事,瞄準國家關鍵核心技術難題做研究制造。
今年8月,張適離開了工作8年的華為,也加入劉勝團隊。他是華中科技大學博士,入職華為后的工作是用國外軟件對芯片設計制造全流程進行仿真計算和測試。劉勝邀請張適加入團隊,研發中國原創軟件,為芯片制造協同設計建立平臺。
“團隊成員具有工業經驗,才能更好地服務工業界,這是工業科學研究院選人用人的標準之一。”劉勝強調。
從不被理解到多年后被理解
劉勝院士和來訪的畢業學生孫海定觀察實驗樣品。孫海定現為中國科學技術大學微電子學院特任教授。
長江日報記者胡冬冬 攝
“劉教授的很多設想走在了工業界的前面。”長電科技首席執行官、中國半導體行業協會副理事長鄭力給記者講了一個故事:早在20世紀90年代,劉勝就提出了協同設計理念,即在半導體產品設計早期,就將設計、制造和封裝三大環節架構提前統籌,將集成電路產品制造作為一項系統工程。但當時芯片生產各個環節有一種默認的邊界,對于劉勝的建議,國內行業里幾乎都是質疑聲。
而今,當摩爾定律逼近極限,工業界越來越認識到,協同設計是提高芯片設計制造水平的必由之路。
2020年,基于劉勝提出的協同設計理念,長電科技成立了國內第一個設計服務事業部。目前,事業部有工程師100余位,專職為海內外客戶提供協同設計服務。長電科技算過一筆賬:一個產品的開發,生產周期原本需要七八個月,協同設計后,可以節省近一半時間。
鄭力感慨,這就是科學家的偉大之處,他們更具有前瞻性的洞察力。但這也是劉勝備感艱難之處,他提出的理論和設想要在多年后才能被社會理解。
從不被理解到理解,是一個漫長且孤獨的過程。劉勝鼓勵團隊:我們要做“打不死的小強”,時間總會給出答案。
劉勝的人生選擇似乎總是不按常理出牌。
劉勝最早抱定的是“航空報國”理想,本科和碩士都選擇了南京航空航天大學飛機設計專業,研究新殲航空復合材料結構。在成都飛機設計研究所工作兩年后,他決定出國讀博士。
在美國斯坦福大學,他原本可以繼續做航空復合材料結構研究,但他的目光又轉向了芯片領域。
29歲,劉勝以全優成績取得斯坦福大學博士學位。32歲,因在復合材料和電子封裝領域的成績,劉勝獲美國總統教授獎(當年全美僅30人)。35歲,他在美國韋恩州立大學取得終身教職。后來,他毅然選擇回國到華中科技大學任教。之后,他又進入武漢大學,提出新工科改革,發起成立工業科學研究院。
在人生十字路口,劉勝每一次的選擇都是重大轉折。
繼續做航空復合材料結構研究,還是走進芯片封裝領域?他曾走訪美國12個實驗室,發現在航空復合材料結構領域,他能做的事情已經不多了:“美國有200所好學校,每個學校里至少有兩名老師做復合材料研究,那就意味著我有400個競爭對手,我還能做什么呢?那我就去開辟新領域。”
科技創新非下苦功不可
劉勝院士和團隊學生討論實驗結果。
長江日報記者胡冬冬 攝
劉勝的辦公室位于武漢大學雅各樓2樓,諶師傅是這棟樓的保安,他向記者“吐槽”:“這棟樓里劉教授走得最晚。每天我都躺下睡了,他哐哐地敲窗,一看時間,又過了12點。最晚一次,他凌晨3點多才走。”
2023年11月22日,中國科學院院士增選名單公布后,雅各樓門口懸掛著“祝賀劉勝教授當選中國科學院院士”的橫幅。諶師傅看著橫幅感嘆:“做院士也不容易!”
“勤奮”是劉勝收獲最多的評價。
李洋博士入職時,劉勝問他:“你一周工作多長時間?”
李洋算了一下回答:“40個小時。”
劉勝說:“我在你這個年齡每周工作120個小時。”
有一次兩人一起出差,李洋看到劉勝的行程安排后沒和他同行。“他要坐晚上的飛機,飛機落地再坐車趕往目的地,到了之后直接開始工作,這樣的強度我扛不住。”李洋解釋。
李洋34歲,劉勝60歲,但李洋覺得劉勝比自己“更年輕”。
夜間趕路、白天工作是劉勝的常態。
2023年7月10日晚9時,劉勝在武漢結束一天的工作。由于錯過了最晚航班,他選擇和同事乘坐汽車前往北京,星夜兼程800多公里,于次日凌晨4時23分到達河北邢臺,再在邢臺乘坐4時56分的火車趕到北京,參加一場科研項目討論會。
為了方便工作,劉勝帶著家人搬入武漢大學校內教師公寓。每天除了睡覺,他基本上都待在實驗室和辦公室。
武漢大學動力與機械學院黨委書記孫萍講了一件小事:去年,劉勝事先應允和畢業生拍畢業照,不巧逢出差,劉勝辦完事情后連夜趕回武漢。
“他到武漢是早上7點,8點拍畢業照,他已經穿著學位服出現在了九一二操場。”孫萍眼里的劉勝“像一臺永動機”。
60歲,花甲之年,還要這么拼嗎?
“科研是一件既吸引人又辛苦的事,全世界有那么多人在攻關,比我們聰明的大有人在。我們這樣干都不一定出成果,不這樣干只會什么都沒有。”劉勝說,科技創新非下苦功不可。
早年在美國斯坦福大學求學時,合同要求劉勝每周要在實驗室至少工作20個小時,但劉勝一周工作時長能達100個小時。
“我這輩子就像陀螺一樣拼命轉。現在60歲了,再不拼還要等到什么時候呢?”劉勝說。
“劉教授身上有一股少年氣,一往無前向前走,對科研工作保持著超然的純粹。”華中科技大學光學與電子信息學院教授費鵬說。
2015年,30歲出頭的費鵬回國任教,劉勝鼓勵并指導他申請科技部“863”計劃課題。每每提及此事,費鵬都心懷感恩:“他愿意花精力、花時間指導年輕人,給年輕人機會。”
武漢大學工業科學研究院特聘研究員、博士生導師李洋也有同樣的感受。李洋入職第一年,劉勝就將一門全英文課程交給他主講,并帶著他一起申報課題、做項目。
對于年輕人,劉勝不吝提攜,但要求一向嚴格。他提倡學生在大一時就要進入科研,并提醒學生:做科研的目的不是為了發文章保研,而是為了提高創造知識的能力,提高自己的批判能力,提高自己發現問題的能力。
劉勝總是提醒團隊里的年輕人:“你們更年輕,比我們這一代人更聰明,身體素質也比我們更好,需要你們繼續推動科技發展。”
(來源:長江日報 記者張維納 海報|陳智 胡欣 )