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集微网报道，在刚刚落幕的“华为杯”第四届中国研究生创“芯”大赛上，由华中科技大学光学与电子信息学院付强、汪宇航、吴志勇共同组成了芯芯之火-Driver团队，在谭旻教授的悉心指导下，凭借《基于光电协同仿真，针对硅基光子马赫曾德尔调制器的高能效、高摆幅、高带宽驱动设计》项目，拿下全国一等奖。
指导老师：华中科技大学光学与电子信息学院/武汉光电国家研究中心双聘教授谭旻（左1），参赛队员：汪宇航（左2）、付强（右2）、吴志勇（右1）
爱集微作为“华为杯”创“芯”大赛官方合作伙伴，赛后与这支获奖队伍的指导老师及队员进行了深度交流。
“我们相信，芯芯之火，可以燎原！”这是芯芯之火-Driver团队队名的由来，也是其坚持不变的初心，正如当前中国半导体产业的发展，就是以一个个微弱的“芯”力量，在各自领域蓬勃发展，最终形成燎原之势。
光电融合 后摩尔时代的重要研究方向
集成电路产业发展至今，电子一直承担着在芯片中传输信息的功能，但在物理极限和经济成本的考量下，单纯依靠升级制程来提升芯片性能的方法已经无法充分满足时代的需求，业界普遍认为摩尔定律即将走向终结，半导体行业正在逐步进入后摩尔时代。
“在后摩尔时代，光电融合技术已经成为非常重要的一个研究方向。”谭旻教授表示，随着云计算、人工智能等技术的发展，当前电子芯片已经无法满足不断增长的数据吞吐需求，光传输正在替代传统电缆传输，光进铜退的发展趋势正在加速。
值得注意的是，虽然光在数据传输方面有着无可比拟的优势，但也存在着天生的缺陷，就是难以控制，此外，当前业内也并没有成熟的光存储技术，所以光必须与电结合起来，才能具备高带宽密度与低能耗的优势，满足市场所需，特别是在需要高速信息传输的数据中心领域。
谭旻教授指出，本次“芯芯之火-Driver”的答辩作品“基于光电协同仿真，针对硅基光子马赫曾德尔调制器的高能效、高摆幅、高带宽驱动设计”，实际上就是非常典型的一个光电协同设计的项目，目前在北美地区，硅光调制器和电芯片相配合的光收发模块已经慢慢变成市场主流，而国内在这方面发展略显滞后。
据付强介绍，本次参赛项目是面向数据中心亟需高带宽、低功耗和低成本的需求，基于光电协同仿真，针对硅基光子马赫曾德尔调制器，通过采用串联堆叠共源共栅CMOS架构输出驱动以及级联单端CMOS反相器跨阻放大器结构预驱动，完成了高能效（<13pJ/b）、高摆幅（>5.8Vpp）、高带宽（33.5GHz）驱动设计以及流片验证，满足了下一代数据中心互联需求，具有广阔应用场景。
事实上，近年来，光电融合技术已经引起了科学界和工业界的广泛关注。去年底，阿里巴巴达摩院也把硅光芯片列入2022十大前沿科技趋势中，并表示光电融合兼具光子和电子优势，将突破摩尔定律限制。
资料显示，光电融合芯片是指通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、光电二极管等电子和光子有源器件和电阻器、波导等电子和光子无源元件，按照一定的回路互连，“集成”在半导体（如硅或砷化镓等化合物）晶片上，封装在一个外壳内，执行特定功能的回路或系统。
集成电路侧重于电子之间的互相作用，光子集成侧重于光与物质的互相作用，光电融合芯片在集成电路和光子集成的基础上，进一步深入研究光子与电子互相作用的“集成”回路，加速光子和电子走向融合统一的进程。
当前，美国、欧洲、日本等发达国家已经把硅基光电子上升到国家战略高度，并投入了巨资进行相关研究，而谭旻教授正是信息光电融合技术领域的领军人物。
谭旻教授作为华中科技大学光学与电子信息学院和武汉光电国家研究中心双聘教授、博士生导师、光电融合芯片实验室创始人，主要研究领域为光电融合集成回路设计，特别是功率、稳定性、硬件复用、光电协同仿真等相关问题。主要研究贡献包括：通过集成电路设计和光子集成两个不同领域的有机结合，提出了以反馈为中心的光与电回路级融合技术演进路线图，并在高性能运放、动态电源、硬件复用、光参数稳定性等方面做出了多项创新性的研究成果。
目前，谭旻教授带领的课题组已经在光电融合技术领域研究超过5年，走到了国际技术研究前沿。谭旻教授表示，我们希望以创新链来带动整个产业链，通过一些技术创新的研究成果，让更多企业知道，得到产业界的应用，这也是我们选择自选课题参加本次创“芯”大赛的初衷。
团结协作 斩获一等奖背后的故事
确实，通过本次创“芯”大赛，芯芯之火-Driver团队不仅斩获了全国一等奖，还让更多学术界和产业界人士了解到华中科技大学在光电融合技术领域的实力，这与指导老师和团队成员对技术创新的极致追求、认真细致的专业态度以及团队协作能力密切相关。
创“芯”大赛的本质是团体赛，因此，团队协作至关重要，在本次大赛中，队长付强负责总体电路设计，汪宇航负责运放电路的设计，吴志勇则进行文档的撰写以及相关资料的收集汇总。
作为经验丰富的指导老师，谭旻教授已经连续两年指导参赛队伍参加创“芯”大赛。谭旻教授指出，在指导方面，我们采取的是双向互动迭代更新的指导模式，我们瞄准国际领先的技术指标，然后基于现有的积累，通过融合创新的模式，重点突破一些关键的技术。
事实上，上述队员在参赛方面早已经身经百战，例如，队长付强曾参加过全国大学生集成电路设计大赛、第二届中国研究生创“芯”大赛等，吴志勇曾参加过全国大学生集成电路创新创业大赛等，芯芯之火团队也曾搭档参加过第三届华中科技大学研究生创“芯”大赛等。
值得一提的是，队长付强作为团队中唯一一个有创“芯”大赛参赛经历的成员，虽然对整个参赛流程和重点已经有了一些了解，但本次作为队长带队参赛却依然不敢松懈。“参加本次比赛，我最大的感受就是参赛队伍实力都非常强，竞争十分激烈。”付强指出，由于是在疫情期间举办比赛，原定的线下举办在多次延期后，只能改为线上进行，这对于各个参赛队伍和大赛组委会都有着诸多考验。
“由于本次大赛历经较长时间，跨度很大，考核范围很广，需要我们不断补充自身的知识储备，与队友高效合作。”吴志勇认为，参加本次大赛对于我个人是一次很好的查漏补缺的机会，对个人和团队协作能力都有大幅度的提升，同时也为我们提供了与其他优秀团队之间学习和交流的机会。
谈及参赛当中印象深刻的经历，汪宇航和吴志勇都不约而同地聊到了上机测试环节。汪宇航表示，上机测试题对我们的知识储备、团队协作和撰写都有着非常严格的考核，对我来说受益匪浅。吴志勇也表示，上机测试题目难度很大，时间也非常紧张，让我们不得不在答题的过程中有所取舍，才能用最快的速度拿下最高的分数。
除上机测试环节外，版图验证也给芯芯之火-Driver团队带来了诸多难题。付强表示，“我们的参赛作品是一个高速IC，而在高速电路设计中前后仿的差距是非常大的。所以在后端物理验证环节，对版图设计要求非常高，需要考虑到电阻、电容、电感的寄生，甚至需要考虑到热效应的影响。此外，高速测试也是一大难点。”
吴志勇指出，由于我们的版图经验不足，在最后验证的过程中只能不停查找资料，通过不断地进行版图更新迭代，最终才达到我们的性能目标。
回顾本次大赛，付强表示，“最难忘的时刻是我们队伍获得全国总决赛一等奖的时刻，经历了几年的探索与付出，也曾经有过迷茫与失落，但我坚信扎实的工作加上认真细致的打磨，就一定能够获得认可。因此，在最终得到荣誉时，我的内心仍然充满了喜悦。”
全力以赴 下一届中国研究生创“芯”大赛
据了解，中国研究生创“芯”大赛是“中国研究生创新实践系列大赛”主题赛事之一，大赛由教育部学位管理与研究生教育司的指导，中国学位与研究生教育学会、中国科协青少年科技中心主办，旨在服务国家集成电路产业发展战略，切实提高研究生的创新能力和实践能力，促进集成电路领域优秀人才的培养。
第四届中国研究生创“芯”大赛自2021年4月启动以来，共有来自全国101所研究生培养单位的499支队伍报名参赛，参赛学生1439人，指导教师427人，创下了历史新高。
在本次中国研究生创“芯”大赛中，包括芯芯之火-Driver团队在内的华中科技大学参赛队伍获得了多项大奖，涵盖全国一等奖两项，全国二等奖两项，全国三等奖四项。
团队优异成绩的取得，还受益于高校科研力量的支撑与积淀。华中科技大学自1960年创办半导体相关专业，包括了半导体元件与材料、无线电器件等专业。经过60年的发展，学校已经拥有了雄厚的集成电路学科基础。2003年获批国家集成电路人才培养基地，2007年“微电子学与固体电子学”学科获批国家重点学科，2015年批准筹建国家示范性微电子学院，2020年设立了“集成电路科学与工程”一级学科，2021年获批建设国家集成电路产教融合创新平台。
谭旻教授表示，我们非常鼓励同学们参加创“芯”大赛，作为指导老师来说，本次创“芯”大赛再次验证了该赛事是培养学生的一个很好的途径，给学生带来了全方位的锻炼机会，特别是在较短时间内，队员只有通过协同合作才能取得最后的效果，锻炼了团队协作能力，并不仅限于知识运用本身。
“在2022年启动的第五届中国研究生创“芯”大赛中，光学与电子信息学院预计将有25个参赛队伍加入进来，并将在2023年承办第六届中国研究生创“芯”大赛。”华中科技大学光学与电子信息学院研工组长张虎博士表示，我们希望在明年夏天能够邀请到学术界和产业界的朋友们，汇聚到华中科技大学，开展交流与合作。
