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從“無極”芯片到“破曉”閃存，堅(jiān)持做顛覆式創(chuàng)新

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

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

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

周鵬甚至有些慢，幾經(jīng)努力，34歲申請(qǐng)到“上海市青年科技啟明星計(jì)劃”（35歲以下），45歲“意外”入選第六屆“科學(xué)探索獎(jiǎng)”（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(xué)經(jīng)歷，但周鵬從未懷疑過自己。他說：“青年科學(xué)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(gè)自信?！痹谒磥恚瑹o論是基礎(chǔ)研究還是前沿技術(shù)探索，改寫格局的中國時(shí)代正在來臨，心懷熱愛、扎根上海、堅(jiān)持下去，就能成功。

別有意味的“我不太快”

在海歸云集的復(fù)旦校園，周鵬“土生土長(zhǎng)”的經(jīng)歷有些非典型：物理系本科畢業(yè)后進(jìn)入信息學(xué)院碩博連讀，博士畢業(yè)后入職復(fù)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?！?/p>

亦如學(xué)生時(shí)代，成績(jī)中等的他直到高三才開始有危機(jī)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(gè)博士生，也許是因?yàn)榧儽就帘尘啊ⅰ懊弊印辈欢?，周鵬花了近20年才開啟真正意義的獨(dú)立研究，但他并不心浮氣躁、急于求成。

2018年，周鵬在實(shí)驗(yàn)室研制出了一個(gè)速度能突破性地達(dá)到10納秒的存儲(chǔ)器，這在當(dāng)時(shí)是最快的。由于這個(gè)速度用傳統(tǒng)理論很難解釋，撰寫論文時(shí)，周鵬想到審稿人可能會(huì)提出質(zhì)疑。為此，他不僅提供了關(guān)鍵的照片和數(shù)據(jù)，還將得出這一數(shù)據(jù)的整個(gè)過程作了完整描述，并附上了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)記錄。正是這樣全過程、全細(xì)節(jié)的呈現(xiàn)，才讓審稿人完全信服。最終，這篇被評(píng)價(jià)為“新型閃存器領(lǐng)域超快速度研究的開創(chuàng)性工作”發(fā)表在《自然-納米技術(shù)》上。

然而，這一切有多難，只有周鵬自己知道。因?yàn)榇鎯?chǔ)器的速度太快，測(cè)量需要用到特殊儀器。由于當(dāng)時(shí)資歷尚淺，課題組沒有獨(dú)立設(shè)備，周鵬和學(xué)生只能半夜12點(diǎn)以后去其他實(shí)驗(yàn)室蹭儀器。即便如此，他沒有半點(diǎn)松懈，不放過每一個(gè)細(xì)節(jié)。事后，他告訴學(xué)生：“做科研，尤其是工科實(shí)驗(yàn)，對(duì)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(jīng)得起考驗(yàn)甚至質(zhì)疑?！?/p>

20年尋覓理想存儲(chǔ)器

集成電路是一門技術(shù)學(xué)科，但也非常依賴基礎(chǔ)科學(xué)的突破。

周鵬從20年前開始研究存儲(chǔ)器。由于芯片的計(jì)算速度遠(yuǎn)高于存儲(chǔ)速度，全世界都在研制更快的存儲(chǔ)器。但對(duì)存儲(chǔ)器來說，數(shù)據(jù)的寫入速度與保存時(shí)間是一對(duì)矛盾。如何既快又能長(zhǎng)時(shí)間保存？周鵬團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種堪稱完美的新型存儲(chǔ)器，讓“魚和熊掌”可以兼得，而且可重復(fù)多次擦寫，打破了業(yè)界認(rèn)為的“不可能鐵三角”——在納秒級(jí)寫入速度基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)的保持時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10年，循環(huán)壽命高達(dá)800萬次，比現(xiàn)有商用器件提高了近3個(gè)量級(jí)。

這項(xiàng)有望顛覆存儲(chǔ)器行業(yè)的發(fā)明，關(guān)鍵在于通過調(diào)控電子實(shí)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(duì)新形式下電荷分布規(guī)律這一物理學(xué)新機(jī)制的發(fā)現(xiàn)、理解和深入研究。

事實(shí)上，周鵬團(tuán)隊(duì)早在2021年就獲得了顛覆傳統(tǒng)認(rèn)知的新發(fā)現(xiàn)，但當(dāng)時(shí)只能描述現(xiàn)象，無法從規(guī)律上對(duì)“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(tuán)隊(duì)花了3年時(shí)間深入研究“為什么”，最終驗(yàn)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(gè)月就被編輯部接收。今年4月16日，重新定義現(xiàn)有存儲(chǔ)技術(shù)邊界的皮秒閃存“破曉”登上《自然》，引發(fā)全球關(guān)注。

為什么全世界都在尋找的理想存儲(chǔ)器最先誕生在復(fù)旦校園？周鵬將此歸功于本科階段在復(fù)旦物理系接受的扎實(shí)的科研基本功訓(xùn)練。他笑言自己被“神仙老師”成功“洗腦”，不僅對(duì)科研無比熱愛，而且很早認(rèn)識(shí)到科學(xué)的規(guī)律。這種科學(xué)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(nèi)心的相信讓他“哪怕垂頭喪氣，也要到最藍(lán)的大海揚(yáng)帆”。

淋過雨的人希望給別人撐把傘

近十年，中國對(duì)科技的投入和認(rèn)知都有了巨大飛躍，但對(duì)人類知識(shí)版圖“開疆拓土”式的創(chuàng)新貢獻(xiàn)還不夠多。當(dāng)然，這需要時(shí)間和耐心，也需要科學(xué)家的主動(dòng)擔(dān)當(dāng)。基于這樣的認(rèn)識(shí)和判斷，周鵬對(duì)基礎(chǔ)研究的理解頗為深刻。

在他看來，基礎(chǔ)研究不完全是自由探索，它既要滿足好奇心，又要對(duì)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)有更大推動(dòng)?！案邇r(jià)值研究不是優(yōu)化而是顛覆，要能革新和引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)，甚至改變產(chǎn)業(yè)格局。”周鵬以半導(dǎo)體產(chǎn)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(xué)家肖克利發(fā)現(xiàn)了“場(chǎng)效應(yīng)”，這就是基礎(chǔ)科學(xué)對(duì)產(chǎn)業(yè)的變革力。

去年，受復(fù)旦大學(xué)科研院院長(zhǎng)彭慧勝院士之邀，周鵬出任復(fù)旦大學(xué)基礎(chǔ)研究中心主任。這個(gè)中心并非實(shí)體機(jī)構(gòu)，無人員編制，也無經(jīng)費(fèi)，主要負(fù)責(zé)每年在復(fù)旦遴選5項(xiàng)左右有望影響和改變世界的成果。盡管這是一份不拿報(bào)酬、耗時(shí)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(dòng)基礎(chǔ)科學(xué)創(chuàng)新的新機(jī)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(nèi)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(tái)和公正的評(píng)價(jià)機(jī)制，這就夠了。”

周鵬在實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)學(xué)生

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

責(zé)編：寧靜

一審：寧靜

二審：朱曉華

三審：趙雨杉

來源：上觀新聞