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從“無極”芯片到“破曉”閃存，堅持做顛覆式創(chuàng)新

從全球首款二維半導體芯片“無極”到全球最快閃存“破曉”，今年4月，復旦大學集成電路與微納電子創(chuàng)新學院教授周鵬半個月內兩次登上國際頂刊《自然》，迎來了自己的高光時刻。此前，默默無聞的他在復旦校園度過了近30個春秋。

周鵬的“帽子”不多，直到半年多前入選國內資助金額最高的青年科技人才計劃“科學探索獎”，他才被圈外略略知曉。

周鵬的履歷很簡單，自17歲考入復旦物理系，除了博士畢業(yè)后有一年時間在韓國首爾大學訪學，他的科研軌跡幾乎沒有離開過復旦。

周鵬甚至有些慢，幾經努力，34歲申請到“上海市青年科技啟明星計劃”（35歲以下），45歲“意外”入選第六屆“科學探索獎”（45歲以下）名單，幾乎都是踩著年齡線。

盡管科研之路并不平坦，也沒有海外留學經歷，但周鵬從未懷疑過自己。他說：“青年科學家要相信，真正顛覆性的成果是有可能被你創(chuàng)造出來的，要有這個自信?！痹谒磥恚瑹o論是基礎研究還是前沿技術探索，改寫格局的中國時代正在來臨，心懷熱愛、扎根上海、堅持下去，就能成功。

別有意味的“我不太快”

在海歸云集的復旦校園，周鵬“土生土長”的經歷有些非典型：物理系本科畢業(yè)后進入信息學院碩博連讀，博士畢業(yè)后入職復旦微電子研究院。在他心中，是上海的包容讓他始終不離不棄，“上海有足夠的包容，包容你做成事，也包容你‘不做事’，允許你沉下心積累。”

亦如學生時代，成績中等的他直到高三才開始有危機感，周鵬用 “我不太快”形容自己的科研生涯。34歲拿到科研的“第一桶金”，36歲開始招收第一個博士生，也許是因為純本土背景、“帽子”不多，周鵬花了近20年才開啟真正意義的獨立研究，但他并不心浮氣躁、急于求成。

2018年，周鵬在實驗室研制出了一個速度能突破性地達到10納秒的存儲器，這在當時是最快的。由于這個速度用傳統(tǒng)理論很難解釋，撰寫論文時，周鵬想到審稿人可能會提出質疑。為此，他不僅提供了關鍵的照片和數(shù)據(jù)，還將得出這一數(shù)據(jù)的整個過程作了完整描述，并附上了實時監(jiān)測記錄。正是這樣全過程、全細節(jié)的呈現(xiàn)，才讓審稿人完全信服。最終，這篇被評價為“新型閃存器領域超快速度研究的開創(chuàng)性工作”發(fā)表在《自然-納米技術》上。

然而，這一切有多難，只有周鵬自己知道。因為存儲器的速度太快，測量需要用到特殊儀器。由于當時資歷尚淺，課題組沒有獨立設備，周鵬和學生只能半夜12點以后去其他實驗室蹭儀器。即便如此，他沒有半點松懈，不放過每一個細節(jié)。事后，他告訴學生：“做科研，尤其是工科實驗，對待數(shù)據(jù)一定要精益求精，拿出的數(shù)據(jù)要確保全程可靠，唯此才經得起考驗甚至質疑。”

20年尋覓理想存儲器

集成電路是一門技術學科，但也非常依賴基礎科學的突破。

周鵬從20年前開始研究存儲器。由于芯片的計算速度遠高于存儲速度，全世界都在研制更快的存儲器。但對存儲器來說，數(shù)據(jù)的寫入速度與保存時間是一對矛盾。如何既快又能長時間保存？周鵬團隊發(fā)明了一種堪稱完美的新型存儲器，讓“魚和熊掌”可以兼得，而且可重復多次擦寫，打破了業(yè)界認為的“不可能鐵三角”——在納秒級寫入速度基礎上，數(shù)據(jù)的保持時間長達10年，循環(huán)壽命高達800萬次，比現(xiàn)有商用器件提高了近3個量級。

這項有望顛覆存儲器行業(yè)的發(fā)明，關鍵在于通過調控電子實現(xiàn)了超快注入，寫入速度比閃存快1萬倍，而這背后則是對新形式下電荷分布規(guī)律這一物理學新機制的發(fā)現(xiàn)、理解和深入研究。

事實上，周鵬團隊早在2021年就獲得了顛覆傳統(tǒng)認知的新發(fā)現(xiàn)，但當時只能描述現(xiàn)象，無法從規(guī)律上對“為何能快速寫入”作出根本解釋，論文也因此一直壓著沒發(fā)。此后，團隊花了3年時間深入研究“為什么”，最終驗證了此前的猜想。去年下半年，周鵬將論文投給《自然》雜志，4個月就被編輯部接收。今年4月16日，重新定義現(xiàn)有存儲技術邊界的皮秒閃存“破曉”登上《自然》，引發(fā)全球關注。

為什么全世界都在尋找的理想存儲器最先誕生在復旦校園？周鵬將此歸功于本科階段在復旦物理系接受的扎實的科研基本功訓練。他笑言自己被“神仙老師”成功“洗腦”，不僅對科研無比熱愛，而且很早認識到科學的規(guī)律。這種科學直覺與執(zhí)著，支持著他始終相信自己能做出顛覆性的工作。周鵬說，盡管科研之路充滿波折，也曾無數(shù)次否定自己，不斷想要放棄，但來自內心的相信讓他“哪怕垂頭喪氣，也要到最藍的大海揚帆”。

淋過雨的人希望給別人撐把傘

近十年，中國對科技的投入和認知都有了巨大飛躍，但對人類知識版圖“開疆拓土”式的創(chuàng)新貢獻還不夠多。當然，這需要時間和耐心，也需要科學家的主動擔當?；谶@樣的認識和判斷，周鵬對基礎研究的理解頗為深刻。

在他看來，基礎研究不完全是自由探索，它既要滿足好奇心，又要對技術和產業(yè)有更大推動?！案邇r值研究不是優(yōu)化而是顛覆，要能革新和引領產業(yè)，甚至改變產業(yè)格局。”周鵬以半導體產業(yè)為例說，晶體管出來后就沒真空管什么事了，而晶體管的誕生正是基于物理學家肖克利發(fā)現(xiàn)了“場效應”，這就是基礎科學對產業(yè)的變革力。

去年，受復旦大學科研院院長彭慧勝院士之邀，周鵬出任復旦大學基礎研究中心主任。這個中心并非實體機構，無人員編制，也無經費，主要負責每年在復旦遴選5項左右有望影響和改變世界的成果。盡管這是一份不拿報酬、耗時耗力的“兼職”，但周鵬覺得很有意義——通過這樣的遴選和支持，探索推動基礎科學創(chuàng)新的新機制，讓顛覆式創(chuàng)新的種子盡早被看見。

“淋過雨的人希望給別人撐把傘?！敝荠i樂此不疲的內心深處，有一種惺惺相惜。他說：“30到40歲是人生最具創(chuàng)造力的階段，只要給年輕人提供平臺和公正的評價機制，這就夠了?！?/p>

周鵬在實驗室指導學生

在與學生的日常交流中，周鵬將自己的科研價值觀傳遞給更多年輕人，鼓勵學生做高風險、高價值研究，而非論文式科研。他常把“你這工作有什么價值”掛在嘴邊，在導師的靈魂拷問下，好幾位學生畢業(yè)后成了周鵬的合作伙伴，實驗室的課題也越做越聚焦。

責編：寧靜

一審：寧靜

二審：朱曉華

三審：趙雨杉

來源：上觀新聞