高千雯 游曉鵬

5G正在向我們走來。然而，不同國家劃分的5G通信頻段各不相同，

適應(yīng)這個頻段的芯片并不一定能夠適應(yīng)那個頻段，于是就可能出現(xiàn)尷尬的一幕：

出國旅游，5G手機竟然“失靈”了。

張凈植研發(fā)了一款芯片實現(xiàn)了多個頻段全部覆蓋， 將能實現(xiàn)5G全球通。

張凈植研發(fā)的這款芯片，源于三年前。2015年，他的導(dǎo)師康凱教授承擔(dān)國家5G技術(shù)方面的重大專項，張凈植負(fù)責(zé)頻率源部分。

在4G時代，各個國家所用的頻段都在3GHz以下，不少手機生產(chǎn)商采用了多個芯片來覆蓋所有頻段，并且在頻率較低的情況下，器件性能好，即使用一個芯片來覆蓋所有頻段，設(shè)計也相對比較簡單。而到了5G時代，不同國家劃分的應(yīng)用于5G通信的頻段大大提高，中國用的是24.75-27.5GHz和37-42.5GHz頻段，美國用的是27.5-28.35GHz、37-38.6GHz和38.6-40GHz頻段，歐洲用的是24.25-27.5GHz頻段，日韓則采用26.5-29.5GHz。一個手機要支持這么多不同的高頻段，難度太大，但如果不支持，可能會導(dǎo)致手機出國后無法正常通信。

究竟能否研發(fā)一款寬頻帶“通用芯片”全部覆蓋以上各個不同的高頻段呢？

從2015年萌生想法到2016年9月真正開始設(shè)計，張凈植嘗試了多種思路。他首先想到，輸入電流和工作帶寬是正相關(guān)的，如果要提高電路的帶寬就得想辦法增強輸入電流。而要增強輸入電流，一種方法是增大輸入信號，但一般而言，外部給的輸入信號大小是固定的，所以此路不通。還有一種方法，就是提高輸入極的增益，但業(yè)界已經(jīng)把輸入極優(yōu)化得很好，想進一步提升基本不太可能。

在不斷提出問題又不斷自我否定之后，張凈植提出了一個突破性的想法：能不能用無源電路把電流提升，然后插入一個變壓器，這樣就可以使電流提高N倍同時能把帶寬也提高N倍呢？又經(jīng)過三個月的努力，他和團隊在2016年12月份完成芯片設(shè)計并進行了第一次流片。

2017年3月，終于拿到芯片。測試的結(jié)果令他非常激動：和2017年國際國內(nèi)最新的研究成果相比，他們的研究已經(jīng)在性能上遠遠勝出。此前，業(yè)界做出的芯片工作帶寬大概在10-30%，而他們的芯片帶寬可以達到60%以上。于是，他和康凱教授商量，很有必要再次優(yōu)化設(shè)計并做第二次流片。

芯片優(yōu)化設(shè)計的時間十分緊湊：做芯片一般要依次完成原理圖、版圖、模塊級聯(lián)，最后才是完成總版并進行評估。但到了2017年4月，他們才剛做到模塊級聯(lián)環(huán)節(jié)，進度比預(yù)期慢很多。考慮到芯片設(shè)計不容有失，否則流片就會功虧一簣，他們決定不急于求成，最終到5月才完成第二版設(shè)計。

由于芯片造價成本高昂，而且準(zhǔn)備第二次流片時沒有項目支撐，他們經(jīng)過許多周折，向國內(nèi)外其他單位尋求支持。第二次流片終于結(jié)束，但在過海關(guān)時卻卡了很久，直到8月底才拿到第二版芯片。他們快速行動，花了一周時間測試芯片的性能，然后快速寫論文投給了國際固態(tài)電路會議。10月，國際固態(tài)電路會議給出了評審意見。團隊成員終于松了一口氣：總算沒有失之交臂！

2018年2月，國際固態(tài)電路會議召開。該會議是目前國際公認(rèn)集成電路領(lǐng)域的權(quán)威會議，有著“Chip Olympics（芯片奧林匹克）”的雅稱。張凈植獲得了大會為亞太地區(qū)的優(yōu)秀學(xué)生論文設(shè)立的“Silkroad Award（絲綢之路獎）”獎項。

他說：“我們的芯片設(shè)計從一開始就是面向應(yīng)用并且和工業(yè)界緊密結(jié)合的，隨著5G通信時代的到來和各種應(yīng)用逐漸推廣，我們的芯片也可能會進入產(chǎn)品化階段，應(yīng)用到手機和基站，讓5G也可以實現(xiàn)‘全球通”。