2016年6月1日，中國工程院在北京召開第十三次院士大會(huì)，會(huì)上頒發(fā)了第十一屆光華工程科技獎(jiǎng)，34位專家分別獲成就獎(jiǎng)、工程獎(jiǎng)和青年獎(jiǎng)。光華工程科技獎(jiǎng)面向全國工程科學(xué)技術(shù)界，主要獎(jiǎng)勵(lì)在工程科技及管理領(lǐng)域取得突出成績、做出重要貢獻(xiàn)的中國工程師和科學(xué)家，以激勵(lì)他們從事工程科技研究、發(fā)展、應(yīng)用的積極性和創(chuàng)造性，促進(jìn)其工作順利開展并取得成果。

相較于往年，2016年新增加了港澳臺(tái)地區(qū)候選人參評(píng)，首次獲獎(jiǎng)的有4位專家。其中，香港科技大學(xué)教授、半導(dǎo)體技術(shù)和芯片設(shè)計(jì)專家俞捷獲得青年獎(jiǎng)。對(duì)于始終堅(jiān)持產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的俞捷來說，此次獲獎(jiǎng)是對(duì)其多年努力的肯定和鼓勵(lì)。

信者，誠也，專一不移也

1987年，俞捷16歲。這一年，他從香港前往美國，完成高中學(xué)業(yè)。第二年，他進(jìn)入紐約州立大學(xué)水牛城分校。隨后，因?yàn)橄朐诠こ谭矫娓M(jìn)一步，他轉(zhuǎn)學(xué)到了德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校。也是在這里，俞捷開始進(jìn)入半導(dǎo)集成電路領(lǐng)域。

在德克薩斯念本科時(shí)，俞捷就跟隨一位老師做研究工作，這位老師不僅幫助他確定了研究領(lǐng)域，更影響了他的科研理念?！?Al Tasch教授是我的啟蒙恩師，也是第一個(gè)帶我進(jìn)入半導(dǎo)體集成電路領(lǐng)域的人。”事實(shí)上，Al Tasch教授并不單純是一位老師，在擔(dān)任教職前，他曾在業(yè)界工作多年，因此，他做的研究項(xiàng)目都是跟產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)密切的。這一點(diǎn)極大地影響了俞捷的研究方向。一路走來，俞捷一直將研究的實(shí)用性擺在首位。有些信念，一旦產(chǎn)生，就是永遠(yuǎn)?！靶耪?，誠也，專一不移也。”

1992年，俞捷在德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校取得電氣和計(jì)算機(jī)工程學(xué)士學(xué)位，并得到最高榮譽(yù)畢業(yè)。隨后，他進(jìn)入斯坦福大學(xué)，分別在1994年和1998年獲得電氣工程碩士及博士學(xué)位。博士期間，他師從黃兆永教授，從事硅芯片上電感器的集成技術(shù)和建模的研究。硅芯片上電感器是包括手機(jī)、機(jī)頂盒、光通信收發(fā)器在內(nèi)的高頻率高數(shù)據(jù)率通信系統(tǒng)的核心器件。他的研究成果得到了業(yè)界的普遍認(rèn)可，基于該成果發(fā)表的論文現(xiàn)已被引用超過1200次，以這篇論文為基礎(chǔ)的發(fā)明也被授予了美國專利。

這一研究開啟了俞捷的創(chuàng)業(yè)之旅。1998年畢業(yè)后，在斯坦福大學(xué)教授孟懷縈的帶領(lǐng)下，俞捷作為共同創(chuàng)始人與幾位大學(xué)教授一起創(chuàng)立了Atheros Communications。在這里，他們將大學(xué)里的基礎(chǔ)研究與市場相聯(lián)系，真正將知識(shí)應(yīng)用在產(chǎn)業(yè)化中?？紤]到投入生產(chǎn)的需要，他們在研發(fā)過程中并未一味追求高難度的技術(shù)，而是真正秉承與產(chǎn)業(yè)鏈相接的理念。2002年，俞捷將自己的芯片研發(fā)成果商品化，并成功量產(chǎn)了全球第一顆CMOS WIFI芯片。

在俞捷看來，他的博士論文之所以能轉(zhuǎn)化為核心的技術(shù)，就是因?yàn)樗冀K堅(jiān)持學(xué)術(shù)研發(fā)真正面向產(chǎn)業(yè)需求?！拔耶?dāng)時(shí)花了很多時(shí)間去研究怎么做仿真，因?yàn)槊恳粋€(gè)電路的需求不一樣，電感的值就不一樣。我們雖然是在器件上面做研究，但實(shí)際上需要面對(duì)整個(gè)電路的需求?！庇峤菡J(rèn)為，“做器件的研究不能只想著把自己的器件做到最好，而忽略技術(shù)限制。可能你做出來的東西是完美的，但如果世界上能做到這個(gè)工藝的只有你自己的實(shí)驗(yàn)室，根本無法量產(chǎn)，那就沒什么價(jià)值了?！?/p>

2003年，在產(chǎn)業(yè)界歷練了5年之后，俞捷進(jìn)入了卡內(nèi)基梅隆大學(xué)，從助理教授做起，直到2006年轉(zhuǎn)到加州大學(xué)圣巴巴拉分校擔(dān)任終身副教授，2010年又提升為終身正教授。

這個(gè)時(shí)候，距俞捷16歲漂洋過海來到美國，已經(jīng)過去了20多年。而就在取得終身正教授資格的當(dāng)口，俞捷卻選擇辭去職務(wù)全職回國，加入香港科技大學(xué)。有朋友對(duì)俞捷的回國表示不解，但對(duì)國內(nèi)科研事業(yè)的長期關(guān)注，讓俞捷堅(jiān)信：回國可以做出更大的成果！

“在工業(yè)界，對(duì)芯片需求最大的就是中國大陸內(nèi)地。國家近幾年進(jìn)口大量芯片，對(duì)進(jìn)口依賴程度甚至超過石油。而伴隨著市場需求一起發(fā)展起來的，還有這個(gè)專業(yè)方向上大量的優(yōu)秀生源?！庇峤菡J(rèn)為，回國有利于關(guān)注市場動(dòng)態(tài)，而國內(nèi)的優(yōu)秀生源則讓他看到了這個(gè)行業(yè)的良好發(fā)展前景。對(duì)于堅(jiān)持面向產(chǎn)業(yè)需求的俞捷來說，國內(nèi)的舞臺(tái)更為廣闊。

推動(dòng)高速光通信網(wǎng)絡(luò)的普及

2010年，俞捷出任香港科技大學(xué)（以下簡稱“港科大”）教授，隨后創(chuàng)辦“港科大—高通聯(lián)合創(chuàng)新和研究實(shí)驗(yàn)室”，成立工程學(xué)院的“產(chǎn)業(yè)交流和實(shí)習(xí)中心”，致力于增強(qiáng)港科大與產(chǎn)業(yè)界的聯(lián)合研究活動(dòng)?！拔蚁Ｍ璐思訌?qiáng)港科大電子工程學(xué)系的學(xué)生與產(chǎn)業(yè)的互動(dòng)，進(jìn)行針對(duì)市場需要的應(yīng)用研發(fā)，為香港產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展出一份力。”這是回國之際俞捷的心聲。

言猶在耳，他已經(jīng)帶領(lǐng)研究小組試圖利用“光”在通信方面做出應(yīng)用。港科大有多位老師從事芯片設(shè)計(jì)和射頻方面的科研工作，這些方向有利于俞捷開展“光”通信的研究?！拔覀儗?shí)驗(yàn)室關(guān)于‘光在通信方面的研究，目前分為兩個(gè)方面：光纖通信和可見光通信?！庇峤菡f：“光纖通信部分延續(xù)在加州大學(xué)時(shí)的研究，而可見光通信則是一個(gè)新的研究方向?！?/p>

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)浪潮和網(wǎng)絡(luò)娛樂的迅猛發(fā)展催生了對(duì)高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的巨大需求，亞馬遜、谷歌和阿里巴巴等互聯(lián)網(wǎng)巨頭都紛紛建立自有大規(guī)模數(shù)據(jù)中心來應(yīng)對(duì)巨大的數(shù)據(jù)處理負(fù)荷和通信帶寬需求?！肮饫w通信中，最大的經(jīng)營費(fèi)用在于電費(fèi)，包括儀器運(yùn)行時(shí)耗費(fèi)的電力，以及用電產(chǎn)生熱量之后的散熱費(fèi)用?！庇峤菡f，“如何實(shí)現(xiàn)高速低功耗低成本光通信網(wǎng)絡(luò)是構(gòu)建此類巨型數(shù)據(jù)中心的難點(diǎn)及關(guān)鍵?！?/p>

為了達(dá)到大規(guī)模數(shù)據(jù)中心所需的數(shù)據(jù)傳輸速率和通信距離要求，傳統(tǒng)光收發(fā)機(jī)芯片主要由昂貴的高性能半導(dǎo)體工藝如硅鍺（Silicon-Germanium）或砷化鎵（GaAs）制造。然而在摩爾定律的推動(dòng)下，低成本CMOS工藝的性能功耗比已經(jīng)在過去幾十年內(nèi)取得了飛速發(fā)展。因此，基于CMOS工藝的新一代光收發(fā)機(jī)開始從科研領(lǐng)域進(jìn)入商用市場，預(yù)計(jì)在未來將逐步取代昂貴的硅鍺/砷化鎵材料光收發(fā)機(jī)，進(jìn)一步推動(dòng)高速光通信網(wǎng)絡(luò)的普及。

“在過去的幾年中，我致力于研究基于標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的全集成光接收器，而這也已經(jīng)成為了領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)非常重要的研究方向。”俞捷解釋道：“相比于傳統(tǒng)光接收器，我們提出的新型架構(gòu)不僅實(shí)現(xiàn)了30Gb/s以上的高速率，更創(chuàng)造性地在標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝下集成了光電轉(zhuǎn)換二極管。運(yùn)用特有的多級(jí)自適應(yīng)均衡器，我們的全集成光接收器在功耗減半的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了兩倍于其他已發(fā)布全集成光接收器研究成果的傳輸速率。”此類全集成光接收器大幅降低了傳統(tǒng)分立元件光電二極管帶來的額外封裝工序和成本，為光通信模塊的小型化低成本大規(guī)模生產(chǎn)提供了新的解決方案。

另一方面，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)端也在蓬勃發(fā)展，目前正在朝第五代移動(dòng)通信（5G）演進(jìn)。全世界將有數(shù)以十億計(jì)的無線通信設(shè)備接入移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)之中，這對(duì)其速度和容量提出了巨大的要求。為了滿足這種需求，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商需要快速配置大量的短程無線接入點(diǎn)（small cell），每個(gè)接入點(diǎn)覆蓋200?400m的范圍。這對(duì)移動(dòng)通信基站和相關(guān)移動(dòng)交換節(jié)點(diǎn)之間的回傳網(wǎng)絡(luò)的成本、能量效率、速率以及容量都提出了很高的技術(shù)挑戰(zhàn)。為了提供更大的帶寬，多個(gè)天線的多入多出技術(shù)（MIMO）也將在5G通信中得到應(yīng)用，天線系統(tǒng)與其基帶處理單元之間的連接（前傳網(wǎng)絡(luò)）將變得極為復(fù)雜。在對(duì)這些技術(shù)挑戰(zhàn)的應(yīng)對(duì)之中，毫米波技術(shù)和光纖通信技術(shù)占據(jù)著重要的地位。

“光纖具備低損耗、高帶寬、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)；而毫米波技術(shù)除了寬帶之外，還具備無線通信的優(yōu)點(diǎn)?！庇峤菅a(bǔ)充道：“針對(duì)這樣的場景，我們前瞻性地將光接收機(jī)與毫米波無線QPSK發(fā)射機(jī)集成在一顆芯片之上，第一次實(shí)現(xiàn)了基于CMOS工藝的基帶光纖傳輸?shù)墓饫w—毫米波混合單芯片系統(tǒng)。數(shù)據(jù)通過光纖的方式輸入，調(diào)制到毫米波端后，以無線的方式發(fā)出。最新測試結(jié)果顯示該系統(tǒng)可以達(dá)到12Gb/s以上的高數(shù)據(jù)率。由于此系統(tǒng)光纖中傳播的是基帶信號(hào)，因此降低了對(duì)于光電轉(zhuǎn)換器帶寬的要求。同時(shí)，此系統(tǒng)采用CMOS技術(shù)進(jìn)行單芯片集成，具備巨大的成本優(yōu)勢。這為5G通信中的前傳網(wǎng)絡(luò)、回傳網(wǎng)絡(luò)、MIMO多天線陣列等提供了潛在的低成本高靈活度的解決方案?！?/p>

搶占“室內(nèi)定位”市場的先機(jī)

“我現(xiàn)在的課題小組有8個(gè)準(zhǔn)博士生，有一半在做光纖通信的接收器方面，另一半則在研究基于可見光通信與藍(lán)牙的室內(nèi)定位和導(dǎo)航技術(shù)?！庇峤菡J(rèn)為，室內(nèi)定位和導(dǎo)航系統(tǒng)是需要開發(fā)的重要技術(shù)。因?yàn)槿祟愒谑覂?nèi)花費(fèi)的時(shí)間占70%以上，但由于衛(wèi)星信號(hào)不能被用戶接收到，導(dǎo)致GPS在室內(nèi)無法使用。因此，室內(nèi)定位的前景堪稱廣闊，“預(yù)計(jì)將有50億美元的市場規(guī)模”。

現(xiàn)今基于射頻信號(hào)的室內(nèi)定位技術(shù)，如WIFI、藍(lán)牙等，由于受到干擾和衰減的影響，精度有限。與之不同的是，基于可見光通信的室內(nèi)定位技術(shù)使用LED燈來產(chǎn)生無法用肉眼看到，但可以通過光傳感器（如智能手機(jī)的攝像頭）檢測到的信號(hào)來進(jìn)行定位。可見光通信表現(xiàn)出的獨(dú)特視距鏈路使信號(hào)被限制在照明區(qū)域，從而可以達(dá)到更高的定位精度。

“飛利浦、通用電氣、高通等大公司都在對(duì)可見光開展研究，從2014年開始陸陸續(xù)續(xù)地有一些公開的報(bào)道，今年比較全面一點(diǎn)，開始有方案了?！痹谟峤菘磥恚@些公司對(duì)可見光通信的研究就像一個(gè)信號(hào)，恰恰證明了這一技術(shù)可以在市場上立足，那么接下來要解決的就是技術(shù)上的難題了。

俞捷帶領(lǐng)研究小組開發(fā)出使用從LED發(fā)出的可見光來產(chǎn)生高精度定位信息的技術(shù)。這種被稱為可見光室內(nèi)定位（VLIP）的技術(shù)，通過與新的藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)，即低功耗藍(lán)牙（BLE）相結(jié)合，可以創(chuàng)造出一種功能強(qiáng)大的混合技術(shù)，以提供基于室內(nèi)定位的服務(wù)，如導(dǎo)航、廣告、跟蹤、安全和訪問控制。

在大型公共場所或商業(yè)環(huán)境中，如機(jī)場、地鐵站、商場和超級(jí)市場，室內(nèi)定位功能非常適合支持各種應(yīng)用，包括導(dǎo)航、跟蹤、安保和其他廣泛的基于位置的服務(wù)（LBS）?！霸囅胍幌?，當(dāng)你去商場逛街，你的手機(jī)可以隨時(shí)感應(yīng)你的具體位置，為你推介商品，還可以展示物品的所有顏色、尺碼，那么你在線下購物也可以擁有線上購物的效率和便捷?！庇峤葙┵┒?，“再假設(shè)你在博物館里看展覽，隨著你的走動(dòng)，你的手機(jī)可以隨時(shí)為你提供你所在位置的展品信息。到那時(shí)，手機(jī)就像個(gè)人助理，能夠隨時(shí)為你服務(wù)?！?/p>

對(duì)于俞捷來說，科研要面向產(chǎn)業(yè)界才可以實(shí)現(xiàn)它的價(jià)值。目前，由于制造和安裝成本較高，且性能有限，市場上還沒有具有競爭力的室內(nèi)定位技術(shù)或產(chǎn)品。俞捷希望利用藍(lán)牙和VLC相結(jié)合的方法所具有的性能和成本優(yōu)勢，在這個(gè)市場上搶占先機(jī)，提供下列功能：高精度室內(nèi)定位；照明控制和管理；大數(shù)據(jù)收集與分析；終端用戶無縫鏈接。

敢為人先，不落人后

從事科研工作以來，俞捷一直堅(jiān)持面向產(chǎn)業(yè)界，推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合。他說：“當(dāng)產(chǎn)業(yè)界對(duì)某項(xiàng)技術(shù)感興趣，但又因?yàn)轱L(fēng)險(xiǎn)等原因不敢輕易試水的時(shí)候，我愿意做他們伸出來試探的手和腳?！痹谟峤菘磥恚a(chǎn)業(yè)界做研究的立腳點(diǎn)即為實(shí)用，能夠得到產(chǎn)業(yè)界青睞的技術(shù)，其應(yīng)用前景毋庸置疑。對(duì)于這種剛剛萌芽的產(chǎn)業(yè)的研究，也更有價(jià)值。

加入港科大以來，俞捷先后與高通和華為合作，致力于加強(qiáng)港科大與產(chǎn)業(yè)界的聯(lián)系。俞捷認(rèn)為：“大學(xué)被稱為象牙塔，有時(shí)候老師在里面會(huì)固步自封，覺得自己做的東西已經(jīng)很好了。但事實(shí)上科技要想轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)，讓業(yè)界接受，就必須要和企業(yè)去溝通，要結(jié)合業(yè)界的現(xiàn)有工藝。只能在特定的實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)的技術(shù)，其應(yīng)用價(jià)值微乎其微。”

在俞捷的科研道路上，貫徹始終的就是產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的理念。而在當(dāng)下，亟待解決的問題是，如何對(duì)學(xué)校和科研院所的科研成果進(jìn)行知識(shí)轉(zhuǎn)移。2014年，俞捷接受任命，擔(dān)任港科大協(xié)理副校長，負(fù)責(zé)全校的知識(shí)轉(zhuǎn)移的運(yùn)作和策略。

對(duì)于知識(shí)轉(zhuǎn)移的體系，俞捷有自己的理解：“在學(xué)校里面做科研，是一個(gè)從無到有的過程，而風(fēng)投公司只會(huì)在看到一定成果之后進(jìn)行投入。如果把科研進(jìn)程量化為從0到100，那么1以后才會(huì)有風(fēng)投公司愿意進(jìn)入。從0到1聽上去很簡單，但事實(shí)上把理念變成一個(gè)研究方向只是從0到0.1，而很多研究就止步于此。因此，要想實(shí)現(xiàn)知識(shí)轉(zhuǎn)移，就要在0.1到1之間，建立孵化器平臺(tái)?！?/p>

2014?2015年期間，俞捷帶領(lǐng)港科大知識(shí)轉(zhuǎn)移辦公室的同事，一同推行創(chuàng)新科技署在2014年新設(shè)立的“大學(xué)科技初創(chuàng)企業(yè)資助計(jì)劃”。“借著政府的創(chuàng)新及科技基金的資助，我們知識(shí)轉(zhuǎn)移辦公室協(xié)助師生團(tuán)體成立超過20間科技初創(chuàng)企業(yè)，把研發(fā)成果從大學(xué)校園引進(jìn)到現(xiàn)實(shí)環(huán)境應(yīng)用。”俞捷說，知識(shí)轉(zhuǎn)移的最大困難有兩點(diǎn)，一是把握市場的節(jié)奏，二要考慮成本問題。

“要想做到知識(shí)轉(zhuǎn)移，就必須要對(duì)業(yè)界的工藝和市場的節(jié)奏有一個(gè)準(zhǔn)確的定位。一項(xiàng)技術(shù)要真正推向市場，就需要了解市場需要什么，還要考慮時(shí)間性。”俞捷補(bǔ)充道：“除此之外，還要考慮成本問題。與產(chǎn)業(yè)界不同，學(xué)校是非營利的集體，學(xué)校的老師可能更多關(guān)注科研的水平，而沒有切實(shí)考慮過量產(chǎn)和成本的問題。這些都需要和業(yè)界進(jìn)行溝通?！?/p>

香港的工程資源雖然不及內(nèi)地多，但近年來香港科技界與北京、深圳等地的合作項(xiàng)目已經(jīng)越來越多。俞捷指出，國家對(duì)此已出臺(tái)戰(zhàn)略性的大基金，而香港的青年學(xué)者在知識(shí)、技術(shù)等方面，均已達(dá)參與國家科研體系的水平，所以香港的大學(xué)應(yīng)該承擔(dān)更多項(xiàng)目，善用資源和機(jī)遇，與產(chǎn)業(yè)界密切結(jié)合?！拔覀円部梢詫W(xué)習(xí)美國、英國高校與企業(yè)的密切合作模式，推動(dòng)科研成果商品化?！?/p>

談及對(duì)兩地科技合作的建議，俞捷表示，當(dāng)前很多國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，都在香港有伙伴實(shí)驗(yàn)室。這些實(shí)驗(yàn)室往往是重大國家項(xiàng)目，參與者也是深耕多年的資深科學(xué)家。未來，可以向香港的大學(xué)開放更多普及一些的項(xiàng)目，給更多香港青年學(xué)者機(jī)會(huì)以參與到國家科研體系中來。

作為博士生導(dǎo)師，俞捷認(rèn)為，在研究生階段，過程比成果更重要?！耙?yàn)槟阏嬲某晒亲约哼@個(gè)人，你要學(xué)會(huì)怎么去做科研。”俞捷建議，青年學(xué)者應(yīng)該對(duì)自己的未來有一個(gè)長遠(yuǎn)規(guī)劃，先樹立一個(gè)正確的方向，再做出選擇，這往往比盲目地去努力更重要。

在俞捷看來，科研工作者應(yīng)該忠于科學(xué)，尊重科研，對(duì)自己的成果負(fù)責(zé)。他說：“工程的價(jià)值在于解決一個(gè)值得解決的問題，而不應(yīng)該因?yàn)橥饨缫蛩厝プ鲆恍]有意義的科研。我始終堅(jiān)持，科研應(yīng)在保證知識(shí)的原創(chuàng)性的基礎(chǔ)上，真正面向產(chǎn)業(yè)界的需求?！?/p>

他是這樣說的，也是這樣做的。從最初進(jìn)入科研領(lǐng)域起，俞捷就堅(jiān)持研發(fā)能夠應(yīng)用于實(shí)際的產(chǎn)品，20多年來，他在半導(dǎo)體芯片行業(yè)和大學(xué)科研方面都取得了出類拔萃的成就。他是極少數(shù)可以把學(xué)術(shù)研發(fā)真正面向產(chǎn)業(yè)需求，并且同時(shí)能達(dá)到創(chuàng)新又有實(shí)在成果的教授。對(duì)于俞捷來說，潛行躬耕20余載，唯初心一刻不能或忘。