科技自立自强 高校奋勇担当
“首次引领性研究”是国内外院士专家对这项成果的一致评价。该技术成果支撑了我国岩体工程灾害防治靶向治理与源头防控技术的发展,为助力我国在相关技术领域处于世界领跑地位作出了重要贡献。
提升国家重大工程安全性——
走出实验室,如今,这项技术成果在国家大型能源企业及重大工程建设中大显身手。
国家能源集团神东保德煤矿是我国特大型高瓦斯矿井,在这里,开采扰动应力错综复杂,瓦斯压力高、精准治理困难,开采过程仿佛是与地壳深处的那股未知力量进行一场艰难的较量。
然而,面对挑战,研究团队与工程技术人员们并未退缩。他们紧密合作,协同攻关,运用该项目的尖端技术和成果,指导了定向钻孔、采动卸压抽采等工艺措施,瓦斯被精准高效地抽采出来,不再对煤矿生产构成威胁,确保了大型自动化和智能化采煤设备的安全使用。通过该项目的实施,瓦斯治理理念实现了由“经验化”向“科学化”的转变,不仅提升了治理效率和精度,更为煤矿的稳定安全生产提供了强有力的支撑。
在胜利油田,针对非常规油气开发过程中面临储层改造技术挑战多、采收效果评价难等问题,项目团队与油田技术人员密切合作攻关,运用该项目技术和成果,指导和优化了储层压裂设计方案,大幅提升了油藏采收率。
鞠杨介绍,项目成果在我国大型煤炭生产基地推广应用,在岩体灾害防控方面取得了显著成效。相关成果还拓展应用于川藏铁路、城市地铁等国家重大工程和重点民生工程,提升了工程安全性。
厚植工程人才培养沃土——
着眼国家能源安全重大战略需求,鞠杨团队所在的煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室,不仅建立完善了煤炭智能安全开发理论与技术体系,还培养了一大批新生代专业技术人才。在这里,学生有机会投身国家自然科学基金创新研究群体项目、国家重点研发计划等国家重大科研项目的攻关中,将行业前沿的科研项目转化为实践锻炼的“练兵场”,培养自己的创新思维和解决复杂工程问题的能力。
“科技创新的过程,本质上是一个不断纠错、持续迭代的长周期过程。对于前沿性、基础性的复杂问题,想要实现‘从0到1’的突破不是一蹴而就的。”鞠杨说,项目团队在攻关过程中,坚持以行业前辈院士专家严谨求实、开拓奉献的精神激励团队每一名成员,以甘坐“冷板凳”、潜心研究的工作作风要求自己并影响学生,团队一直秉承从科学问题的源头和底层理论做起,扎扎实实练好基本功。
同时,多学科交叉融合已成为工程科技创新的新常态。鞠杨认为,要独辟蹊径解决复杂工程问题,就要尝试打破固有学科领域界限,以“他山之石”突破本领域学术瓶颈。
近年来,该实验室涌现出包括中国工程院院士、国家重点研发计划项目负责人、国家杰出青年基金获得者等高层次人才20余人,他们都成为实验室科技攻关的主体力量。
采访过程中,团队合作是鞠杨反复谈及的关键词。“我们的团队融合了高校、科研院所、企业中从事深部岩体力学与灾害防治研究的知名学者,大家发挥各自优势,相互配合,协调攻关,让我国岩体灾变应力场透明解析技术走在了世界科技前沿。”鞠杨表示,研究团队将继续努力,进一步创新岩体应力场透明解析相关理论、技术和装备,拓展相关技术应用,为我国深部能源安全高效开发保驾护航。
毛军发院士带领上海交通大学团队:
实现射频系统设计自动化自主可控
射频系统是现代通信中至关重要的一部分,广泛应用于无线通信、感知探测、汽车电子、航空航天、智能系统等诸多领域。在现代信息社会,射频系统与人们的生活息息相关。然而,作为射频技术与产业链源头基础的设计自动化技术,却是我国长期受制于人的“卡脖子”痛点。
由中国科学院院士毛军发领衔的“射频系统设计自动化关键技术与应用”项目,打破传统“路”的设计思维,以“场”分析为基础,场路结合,将量化分析贯穿到设计、制造、封装、测试技术全链条,取得了多项关键技术突破,实现了我国射频系统设计自动化技术基本自主可控。在6月24日召开的国家科学技术奖励大会上,该项目被授予2023年度国家科学技术进步奖一等奖。
找准真问题,十年磨一剑——
早在20世纪80年代,毛军发在自己的博士导师李征帆教授的指导下,率先在国内开展射频与高速电路研究,提出了多项重要电磁分析算法。之后,他带领上海交通大学团队,在射频领域深耕数十年,取得了一系列具有国际影响力的学术成果,并在许多重要企业获得应用。
“我们从事应用基础研究,要真解决问题,解决真问题,使问题真解决。”毛军发总是这样说。
传统电路设计采用“路”的思维,设计师们把各种电路器件排列在基板上,将其一一互连起来,保证各项功能正常运行。当工作频率越来越高,电路结构的尺寸与波长越来越接近,电路内部和电路之间电磁场的作用就会越来越强,已无法忽略电磁场对电路系统性能的影响。
项目团队突破设计关键技术,研发出我国首套及系列射频系统设计自动化软件,打破国外垄断,实现基本自主可控,形成了自主知识产权体系。
产学研协同攻关,成果应用广泛——
射频系统的设计研发离不开设计自动化软件,而射频设计自动化软件曾长期被国外企业垄断,严重制约了我国射频技术和产业的自主发展。
针对射频系统设计自动化方法工具的迫切需求,毛军发组建和领导技术团队,凝练关键科学问题,产学研用紧密协作,开展核心关键技术攻关。
面向国家重大需求和经济主战场,项目团队强化担当作为,锚定前行方向,经过四代师生的不懈努力,终于取得突破。
这一项目突破了射频系统建模仿真、设计优化、集成封装等关键技术,自主研发出国产射频设计自动化成套软件,并用以设计研制了一系列性能优异的射频电路系统产品,建立了IP库。整体技术达到国际先进水平,多项核心技术指标优于国际同类主流商用软件,达到国际领先水平,部分工具填补了国际空白。
项目研发出的国产射频设计自动化成套软件已用于我国无线通信、航空航天、汽车电子、计算机、半导体、人工智能等重点行业的500多家企业,并向多家行业知名跨国公司出口。其中一款芯粒—先进封装联合仿真工具,被国际头部客户评价为“在仿真时间和内存消耗方面提供了业界前所未有的性能优势”。
国产射频设计自动化成套软件已被用以自主研制出600多款射频芯片、组件与微系统产品,量产超过20亿颗,在100多款国产5G基站/终端型号产品和多个国家重大工程中应用,集成无源器件芯片市场占有率居国内首位。
瞄准“集成系统”,开辟新未来——
“单一芯片再先进,只有在系统中才能发挥作用。”毛军发提出,发展集成系统是实现射频等复杂微电子系统的重要技术途径。在算力需求与日俱增的今天,集成系统设计思想的重要性更加凸显。毛军发预测,未来60年很可能是“集成系统”的时代。
目前,团队的研究工作正在从射频系统进一步扩展,致力于集成系统技术的进一步攻关。异质异构集成微系统、封装中天线、记忆智能射频电路系统等集成系统的雏形技术快速发展起来,该设计思想有望在不久的将来推广到更多应用领域当中,为我国新质生产力加速发展和引领国际电子技术方向作出新的更大的贡献。
西安电子科技大学马晓华团队:
蹚出宽禁带半导体技术创新之路
6月24日,2023年度国家科学技术奖揭晓,西安电子科技大学微电子学院教授马晓华牵头的“高能效超宽带氮化镓功率放大器关键技术及在5G通信产业化应用”项目荣获国家科学技术进步奖一等奖。该项目有效解决了氮化镓功率放大器在高效率、宽带宽、线性度等方面的问题,形成了全链条自主可控的氮化镓射频功放技术体系,实现了全球最大规模的5G通信产业化应用。
成绩的背后,凝聚着西安电子科技大学宽禁带半导体团队数十年的研发心血。多年来,这支拥有30多名教授、副教授,30多名青年教师,以及150多名硕博研究生的科研团队,瞄准宽禁带半导体前沿技术,勇担强“芯”使命,深化产学研用合作,推动我国宽禁带半导体技术研究迈向国际先进行列,为我国宽禁带半导体的发展树起了新的里程碑。
瞄准国家重大战略,会聚高水平创新团队——
20多年来,宽禁带半导体团队主动服务国家高水平科技自立自强,持续深耕化合物半导体材料和器件领域,努力突破“卡脖子”技术,走出了一条“顶天立地”的科技创新之路。
团队聚力建设国内一流宽禁带半导体领域人才中心和创新高地。建立老中青“传帮带”机制,形成“华山领军教授—特聘教授—菁英教授—准聘副教授”多层次人才培育网络,帮助优秀人才脱颖而出。团队带头人郝跃院士发起设立“芯缘科创基金”,鼓励“从0到1”突破,激励青年人才科研创新。
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