科学中国人：为中国IC助力 不拘一格降人才

为中国IC助力 不拘一格降人才

——记广东工业大学“百人计划”特聘教授熊晓明

本刊记者 王 辉

 

1942年世界上第一台电子计算机在美国诞生了，它是一个占地150平方米、重达30吨的庞然大物，内部电路使用了17468只电子管、7200只电阻、10000只电容、50万条线，耗电量150千瓦。显然，占用面积大、无法移动是它最直观和突出的问题。如果能把这些电子元件和连线集成在一小块载体上该多好！

1947年，科学家在美国贝尔实验室制造出了第一个晶体管，而在此之前人类获得电流放大功能只能依靠体积大、耗电量大、结构脆弱的电子管。晶体管发明后，20世纪60年代左右，集成电路（integrated circuit，简称IC）应运而生。它使电阻、电容等集中在一起成为可能，是一种微型电子器件或部件，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步，“庞然大物”从此退出历史舞台。

现今，集成电路的含义，已经远远超过了其刚诞生时的定义范围。集成电路已经在各行各业中发挥着非常重要的作用，是现代信息社会的基石。集成电路是基础性、先导性产业，它涉及国家信息安全，做大做强集成电路产业已成为国家产业转型的战略先导。近年来，我国集成电路技术水平与国际差距不断缩小，产业已经进入快速发展的轨道。中国集成电路产业规模从2011年的1933亿元提升至2016年的4335亿元。近两年，在《国家集成电路产业发展推进纲要》和国家集成电路产业投资基金的推动下，中国半导体市场已成为全球增长引擎。

尽管政策支持下中国集成电路产业链已初步搭起，产业进入快速发展时期，但也要清醒地认识到中国本土集成电路企业与全球产业链的差距。除了集成电路设计，在封装、制造、设备与材料等方面与世界先进水平差距明显，即使设计也没有明显的优势，企业的竞争力普遍较弱。在集成电路核心技术创新研发上，中国还需苦练内功。

“我国在集成电路方面的发展比国外至少晚10年。”广东工业大学“百人计划”特聘教授熊晓明直言，也正因如此，他放弃了在美国30年的工作和生活，毅然选择回国，尽自己所能，助力中国集成电路产业加速发展。而产业的发展，人才是关键。熊晓明说：“回国，想为国家尽可能多地培养这方面的人才。”

 

海外30载

从1983年满怀理想走出国门，到2013年满载归国，熊晓明在集成电路和电子设计自动化的道路上走过了整整30载。在熊晓明的身上，有着3个不能忽视的国内“第一”。1977年他考取了华南理工大学无线电技术专业，是中国改革开放后的第一届大学生；1983年出国留学，是中国大陆第一批公派出国的研究生；1988年获得计算机辅助设计电子设计自动化的博士，是中国大陆第一批也是最早拿到这个专业博士学位的人。

1975年高中毕业后的熊晓明，还在铁路做过两年养路工。那个时候起，他就梦想着哪一天能用一种科学创造的东西来取代重体力劳动。也正因如此，他越发对自动控制及无线电技术感兴趣。时隔两年，高考恢复，熊晓明赶上了好时候，他也如愿以偿地考上了华南理工大学的无线电技术专业。毕业以后，熊晓明又很幸运地遇到了自己后来的导师葛守仁教授（Professor Ernest S. Kuh，电子工程与计算机科学领域的著名教授、EDA世界泰斗、美国工程学院院士、中国科学院外籍院士）。1983年，熊晓明进入美国加州伯克利大学以后，就跟随导师开始了电子设计自动化（EDA）之路。EDA是在20世纪90年代初从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。而这也正契合了熊晓明当年的理想——“用科学创造取代体力劳动”。

在美国学习工作的这30年里，熊晓明主持并参与了多项研究项目，研发产品大多应用于美国国家半导体公司、美国IBM、日本NEC、美国LSI、美国英特尔等世界一流公司，产品获得用户的一致认可，代表了世界最新技术及一流水平。早在1989年，熊晓明就与美国加州大学圣地亚哥分校著名教授陈中宽博士合作培养多名博士并多次在国内及美国著名大学举办IC设计和EDA专题讲座与学术讨论。熊晓明因其突出成就，被导师葛守仁誉为“开创中国EDA行业的理想领军人物”。

师傅领进门，修行在个人。对自己如此成绩的取得，熊晓明更加想感谢的是让自己获益匪浅的师长。“伯克利大学的几位老师对我影响很大，一是我自己的导师，另外就是蔡少棠（Professor Leon O. Chua）等老师，他们刻苦专研的精神和开阔的思路，都深深影响着我。”

 

搭上“最后一班车”

一次偶然，在2012年回国的时候，熊晓明遇到了TCL集团公司董事长李东生，也是他在华南理工大学的同学。二人谈起了集成电路的发展及未来，李东生的一句话“你再不回来，最后一班车都搭不上了”让熊晓明有些迫不及待。

放弃国外整整30年的打拼回国意味着从头开始，从零做起，但熊晓明还是毅然决然地做出了选择。就在2012年年底，熊晓明果断辞掉了美国所有的职务，说：“我得回去了。”

而实际上，早在十几年前回国探亲的时候，熊晓明就已经萌生了这种想法。但当他跟很多同学、朋友谈起EDA的时候，大家的反应则是闻所未闻，完全是新鲜事物。而这次选择全职回国，熊晓明不仅看到了国内良好的创业环境，更看到了国家对集成电路行业的重视。现今，我国已成为全球最大的芯片需求市场，中国已吹响进军集成电路强国的号角。我国每年消耗全球54%的芯片，但国产芯片自给率则不足三成，市场份额不到10%。在看到不足和差距的同时，熊晓明也看到了中国集成电路公司的发展空间、潜力和方向。

还有一点不得不提的是，“使我做出这个决定的还有我的导师葛守仁教授的一贯教诲，他是知名教育家，很重视教育的问题，老师常说培养出一代或几代学生比你自己个人做的再多再好意义都更大”熊晓明说道。而老师的言行也深深影响着他。“我也应该和老师一样为国家多带出一些学生，多培养人才。我必须搭上最后一班车。”熊晓明表示，“因为集成电路这个行业比较新，尽管进展得很快，但相对来说人才还是比较紧缺。”

人才是关键。集成电路产业的迅猛发展更需要大量的高级领军人才和技术人才。从1959年有第一块集成电路，再到学科的诞生，至今还不到60年的时间，这个历史相对其他的传统学科来说真的是“太新了”。而“新”带来的挑战是什么呢？“‘新’带来的一个挑战就是人才的缺乏，没有人才的积蓄，高校和企业都难以继续。而它又是跨学科的学科，人才也比较难培养。”熊晓明讲道。

在熊晓明看来，集成电路这门学科有3个特点：“第一个特点是基础性，在美国又叫‘底层科学’，而且它是一个跨学科的专业。没有集成电路就不会有今天的现状，不只是电子产品，包括汽车、航天以及任何高科技产品，都离不开集成电路；第二个特点是反传统性，集成电路是一个反传统的学科，数理化等学科是先有理论，然后再去找应用，再去寻求它的实际工程价值。而集成电路正好是反过来，它是先有应用，先有产品，然后再有理论。最新的研究成果、最新的突破不在高校和研究所，而是在企业。因为它跟生产工艺、跟检测设备的手段紧密相关，所以很多创新是从企业先率先取得突破的。它还是一门应用型科学，跟传统科学不太一样。而第三个特点，就是新颖性。”

正是基于这些特点，熊晓明在回国后首选了广东工业大学。熊晓明笑谈：“首先是名字的吸引，特别是‘工业’二字，这里的创新能力和思想比较开放。另外一个吸引我的就是有两个身份可以做，一边做教授可以培养学生，一边为支撑起科技部授牌的国家集成电路设计产业化基地而努力，因为集成电路人才的培养锻炼和企业是分不开的。”

正是这两点，自2013年回国正式入职广东工业大学以来，短短几年时间，熊晓明在广工成功创建了本科“2+2”IC班，建立了Synopsys—广东工业大学EDA技术创新实验室和Cadence—广东工业大学集成电路设计技术创新实验室；并在广州国家集成电路基地担任首席科学家，受广东省科技厅委托，参与广东省集成电路产业规划工作；在广州国家集成电路基地搭建EDA（电子设计自动化）技术创新平台和硬件仿真平台，正在组建一支专业的集成电路产业技术服务团队。

 

“IC班”为中国“IC”打造人才

在广东工业大学，有这样一个班级：它是该校最“年轻”的班级之一，却几乎汇集了全校最“牛”的师资，拥有华南地区最大规模的专业软件实验室；在华南理工大学、中山大学等校，该专业只在研究生中开设，而广东工业大学却首次跨学院、跨专业招生，开设本科班级；从一开始面临压力，遭到质疑，让企业从置之不理到趋之若鹜，广求人才，让学生从怀疑到肯定再到主动加入。这个神奇的班级就是集成电路设计和电子设计自动化专业班，简称“IC班”。而负责这个班级的班主任，正是熊晓明。

IC班自2013年9月开始招生，从不同学院、不同专业招收大三的学生，学制两年，第一年学习理论知识，第二年则把课堂搬到企业，让学生实际参与项目，进行实操、实训、实习。而彼时，熊晓明刚回国不到一年，他坦言，那时对于集成电路本科专业在国内的就业前景，自己心里也没底。“第一年学生实习时，要联系企业很不容易。”因为没有知名度，企业纷纷对学生的专业素质和基础表示怀疑。第二年的情况则完全不同。“不仅中大、华工等校知道广工有个IC班，很多国内知名企业也联系我们。”说到此，熊晓明很是欣慰，“就算是与其他学校的硕士、博士相比，IC班的学生也有自己的优势。”如今，每到毕业季，学生甚至只需亮出自己“广工IC班”的身份，企业就会主动抛出橄榄枝。“说明企业认可了，我们确实为学生打下了不错的基础。”熊晓明笑道。

2015年7月，IC班的首届学生毕业，毕业率100%，就业率100%。一部分进入了联发科、索尼、清华紫光、珠海全志、珠海炬力等知名企业；也有相当一部分学生选择了继续深造: 有些去美国、德国的大学读研，也有多位同学获得复旦大学、中山大学、华南理工大学等高校直博资格。从开班到第一届学生毕业，如同摸着石头过河，当一张如此让人欣喜的成绩单摆在面前时，熊晓明终于松了口气。

“在华南地区大概都没有这个本科专业，没有专门做集成电路设计的。”熊晓明清楚记得，回国后的第一个春节，他并没有和家人团聚，第一件当务之急要做好的事就是制定教学大纲。熊晓明说，多亏学校领导的支持，几十门课需要的教材一时间买不到也来不及，后来校长就特批把学校图书馆相关的书全部拿来急用。就这样，熊晓明就一个人靠一辆自行车，拖了两箱书回来，在忙碌又满怀期待里度过了那个春节。他用几个月的时间设计出整套课程、教学大纲和培养规划：第一年打好专业知识基础，第二年再到企业去实习，强化动手能力。至今，IC班第三届学生已经毕业了。IC班坚持下来了，而且交出了漂亮的成绩单，“现在基本上知名的集成电路设计公司都有我的学生”。而这一点正是熊晓明最为欣慰的。

一分耕耘，一分收获。这些漂亮成绩的背后，还饱含着老师们和学生们的共同付出和汗水。“IC班的学生不轻松。”熊晓明直言。老师花45分钟讲一节课，学生需另花几倍的时间才能消化课程内容。如果有吃不消的学生，可以选择退出，回原专业继续学习；但同时，也有挑战自己的学生选择主动加入的。学生们的拼劲让熊晓明更是欣慰，他评价道：“咱们广工的学生确实很拼、很踏实。”

 

授人以鱼不如授人以渔

“集成电路设计专业20世纪60年代才兴起，很新，但地位很重要。”

尽管在国内还没有先例，但在国外学习工作30年的熊晓明，充分发挥了自己所长，制定的教学大纲也颇具“国际味”。在教学内容方面，他十分注重课程深度与广度的结合。一方面，他参考国内外高校的课程，把学生缺失的基础知识补齐；另一方面，他大胆采用国外高校高年级课程，为学生们讲解最新、最前沿的学科知识，保证课程的先进性。熊晓明说，要为学生打开通向无穷知识的大门，打下基础，打开视野，“至少要让学生知道，遇到问题的时候该怎么查资料”。熊晓明还引入了国外最新的设计方法学课程。比起告诉学生如何得到既定答案，他更重视为学生介绍尚未解决的问题和解决问题的方法，启发学生自己寻求答案。

授人以鱼不如授人以渔。与其他班级相比，IC班的教学激发了学生的自主学习能力。有学生感慨“IC班很大程度上开拓了自己的视野，改变了自己的想法”，也有学生体会到“IC班的教学方式比较灵活、人性化，硬件设施也较独立和开放，实践的机会多”。

显然，在熊晓明眼里，中西方教育有着很大差别，而最大的区别就是“开放性”。耶鲁大学有位校长曾这样说过，“如果你从大学里学到了某一门专门的知识，专门的技术，那么我这个学校就办的失败了，我希望你从大学里学到的是学习方法和思维方式。”而这一点，也正是熊晓明所认知和践行的。他经常对自己的学生讲：“学科到最后都是相通的，要学会学习的方法和思维方式。”科研的进步，离不开交流和合作，更得益于思想的碰撞和启发。因此，团队协作能力和创新解决问题的能力，也是熊晓明在人才培养中非常看重的。

人尽其才，百事俱兴。于国家，综合国力的竞争说到底是人才的竞争；于行业，竞争的核心仍是优秀人才的竞争。闻道有先，术业有专；身为师长，授人以渔。从被誉为“开创中国EDA行业的理想领军人物”，到创办IC班成功落地，熊晓明把几十年的专业经验毫无保留地倾情教授给一届又一届学生，而他更希望的是“青出于蓝，更要胜于蓝”。他正在竭尽所能，希望为中国的集成电路事业培养更多的人才，做出更多贡献。

近年来，国家对集成电路行业的重视，让熊晓明颇感欣慰，让他看到了更多机会和希望，也见证了我国在集成电路产业上的突飞猛进。尽管我国在该方面的发展比国外晚10年之多，尽管这方面的基础还比较薄弱，但熊晓明相信，我国一定会快速追赶并跟上世界的步伐。

老骥伏枥，志在千里。烈士暮年，壮心不已。熊晓明的归来，正是要证明这一点。培养人才，不拘一格，为中国“IC”助力，对于未来，尽管这是一条充满挑战的路，但他始终满怀信心。

 

专家简介：

熊晓明，博士，教授。EDA国际知名专家，广东工业大学“百人计划”特聘教授，华南理工大学客座教授。1982年毕业于华南理工大学，获学士学位；1988年毕业于加州大学伯克利分校，获博士学位。主要研究方向为：集成电路和片上系统设计、集成电路计算机辅助设计和电子设计自动化。擅长产品架构、超大规模集成电路和片上芯片设计流程、多阶层集成电路设计方法、计算机辅助设计和计算几何学算法、平面布图规划、布局及布线、集成电路设计方法学等方面。现为广东省重大科技专项咨询专家、广州国家集成电路基地首席科学家、高端应用电子芯片与系统协同创新中心专家咨询委员会委员。