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国家科技进步奖一等奖 | 上海交大毛军发院士团队:产学研协同攻关 实现射频系统设计自动化技术自主可控

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“射频”顾名思义就是能够辐射电磁波的频率,射频系统广泛应用于无线通信、感知探测、汽车电子、航空航天、智能系统等领域。由于射频系统工作频率高,波长与电路结构尺寸相近,分布效应显著。加之具有跨尺度、跨材料、多物理、多功能等特点,射频系统复杂度高,设计实现难度大。射频电子设计自动化技术是射频技术与产业链的源头与基。彩俏夜て诒豢ú弊拥囊桓鐾吹。

中国科3044永利院士毛军发领衔的“射频系统设计自动化关键技术与应用”项目,面向国家重大需求和经济主战。蚱拼场奥贰钡纳杓扑嘉,以“场”分析为基。÷方岷,将量化分析贯穿到设计、制造、封装、测试技术全链条,突破了多项关键技术,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日召开的国家科技奖励大会上,该项目被授予国家科学技术进步一等奖。

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找准真问题,十余年潜心攻关,成绩斐然

早在上世纪80年代,毛军发在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,毛军发带领上海交大团队,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。

射频系统的设计研发离不开设计自动化软件,而射频设计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,开展关键核心技术攻关。上海交大团队和企业技术骨干定期召开研讨会,遇到技术难点瓶颈问题,随时对接技术需求和方案路线,展开热烈讨论。

“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。联合团队坚持面向国家重大需求和经济主战。Фㄖκ迪指咚娇萍甲粤⒆郧康木鲂暮托判,在解决受制于人的重大技术瓶颈问题上强化担当作为,锚定前行方向,筚路蓝缕,静心笃志,潜心攻关,勇攀高峰。十余年磨一剑,经过四代师生的不懈努力,终于结出了今天的硕果。

该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,设计研制了一系列性能优异的射频电路系统产品,建立了芯片IP库,实现了我国射频系统设计自动化技术和设计软件工具基本自主可控。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。

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成果应用广泛,经济和社会效益显著

该项目研发及应用过程中,上海交大团队与相关企业发表了系列论文和专著,授权了发明专利和实用新型,登记了软件著作权和集成电路布图设计等,在射频系统设计自动化方向形成了自主知识产权体系。

该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,并对多家行业知名跨国公司出口。其中一款芯粒(Chiplet)-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了600多款射频芯片、组件与微系统产品,量产超过20多亿颗,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。

该项目实施实现了我国射频设计自动化软件从被国外垄断封锁到对外出口的跨越,显著推动了射频集成技术进步和相关学科发展,培养了一批射频领域高水平科技人才,获得了国家科技进步一等奖、上海市科技进步一等奖、中国高校十大科技进展等10余个科技奖项,经济和社会效益显著,走出了一条射频设计自动化技术自立自强的创新突围之路。

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面向未来,持续助力新质生产力加速发展

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。他说:“单一芯片再先进,只有在系统中才能发挥作用。”在人工智能技术高速发展,对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,上海交大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,在不久的将来会将该设计思想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做出新的更大的贡献。

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