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王国裕:芯片世界写精彩

2008-04-08 |

唐婷

王国裕:博士,研究员,博士生导师,1982年东南大学半导体专业学士,1984年清华大学微电子专业硕士,1993年英国爱丁堡大学微电子专业博士。目前主要从事SOC(SystemOnChip)的研究,研究内容为适合SOC的图像、声音的处理、压缩、传输的研究和芯片设计。19871991年在英国参加了世界第一个单片CMOS摄像芯片的研究和开发,是该芯片的主要设计者。有关创新被后来所有CMOS摄像芯片延用和不断更新至今,并申请国际专利:“SolidStateImageDevice”。19901994年在英国共主持设计成功了8个摄像芯片。论文和设计多次在国际上获奖。曾在国外公司任VLSI设计部经理。

  独立开发了国内第一个单片CMOS摄像芯片、国际上第一个高分辨率CMOS摄像芯片(40万像素)、国内第一个同时带有全电视信号输出和数字信号输出的单片CMOS摄像芯片、国内第一个单片CMOS彩色摄像芯片。并以单片CMOS摄像芯片为核心,开发出国内第一个微型摄像头、国内第一个电脑眼。

  今天,数码相机和可拍照的手机已经走入寻常百姓家,在我们的生活里随处可见了。可是在上个世纪80年代末期,数码相机还是非常昂贵的,在国际市场上要卖到几千美元。是谁将数码相机从奢侈品变成普通大众消费品的呢?

  200824,在伦敦举行的兰克奖(RankPrize)颁奖仪式上,王国裕教授和同事三人(英国爱丁堡大学的Denyer教授和Renshaw博士,旅英学者陆明莹博士)以他们在半导体集成电路(CMOS)图像传感器(imagesensor)方面的开创性工作而获奖。他们四人的研究成果被认为是使得当今世界上数码相机和手机相机如此普及的技术发展过程中最关键的发明和起步。

  作为英国顶级科学奖之一的兰克奖,面向全世界选择在光电子科学和营养学领域对人类社会有重要影响的成果给予奖励,并且特别强调原始创新。我们熟悉的“杂交水稻之父”袁隆平、“光纤之父”高锟曾获得过此奖。

  “总是要想着在所从事的领域里有所突破”

  笼罩在王国裕头顶的光环有很多。他参与研发出了国际上第一个单片CMOS摄像芯片、国际上第一个40万像素单片CMOS摄像芯片、国内第一个同时带有全电视信号输出和数字信号输出的单片CMOS摄像芯片、国内第一个单片CMOS彩色摄像芯片、以单片CMOS摄像芯片为核心的国内第一个微型摄像头、国内第一个电脑眼、国际上第一个低价位远程视频监控系统……

  科研之路上为何能取得如此多的第一呢?王国裕的回答很简洁:“那就是你总是要想着在所从事的领域里有所突破,首先选题的时候你就会选择一些很先进的参照点,然后一步步实现你预定的目标,这样你就总能走在前面了。”

  1982年,王国裕考入清华大学无线电系攻读硕士学位,毕业后回到东南大学任教。1987年他来到英国爱丁堡大学电子系做访问学者,当时数码相机非常昂贵,国际市场上要卖几千美元,其主要原因是当时数码相机的图像传感器造价不菲。

  要想降低数码相机的成本,就必须找到一种新的便宜的图像传感器来替代。于是,王国裕和爱丁堡大学试验小组的同事们一起,开始寻找新的图像传感器。经过攻关,他们成功地用集成电路的主流工艺CMOS制成了世界上第一个单片CMOS图像传感器芯片。这项技术革新带来的成果显而易见,用CMOS工艺来做图像传感器,成本大幅降低。又由于CMOS是做集成电路的主流工艺,可以将所有的扫描电路、放大电路,控制电路都一起做在一个芯片上,进一步地可以将图像处理电路都做到一起,形成单芯片的数码相机。更重要的是,CMOS图像传感器可以随着CMOS集成电路主流工艺的持续进展而同步发展,以至于发展到现在的几百万甚至一千多万象素。现在每天全世界都生产几百万个数码相机和手机相机。

  “可以说,如果没有我和同事们在爱丁堡做的几年研究工作所取得的进展,那么数码相机和摄像手机走入寻常百姓家的时间可能要往后推迟很多。”王国裕自豪地说。

  “国内在集成电路设计方面还比较薄弱,希望能回来发挥些作用”

  在英国爱丁堡大学电子系获得博士学位后,王国裕进入英国VLSIVision公司工作。1995年,已是英国VLSIVision公司设计部经理的王国裕决定回国发展。

  回国前,王国裕在英国的科研工作可谓进行得如火如荼,蒸蒸日上。1990年至1994年,他在英国共主持设计成功了8个摄像芯片。19913月,他设计研发的COMS摄像头获欧洲ASIC会议授予的最佳电路奖19919月他的论文《芯片自动曝光控制技术》获欧洲集成电路年会授予的最佳论文奖19933月,他设计研发的单片COMS摄像器件获苏格兰政府授予的苏格兰政府奖

  那么是什么促使王国裕毅然决然地舍弃在英国取得的一切,回国发展呢?“我一直非常关注国内微电子产业的发展,我觉得当时国内在集成电路设计方面还比较薄弱,希望能回来发挥些作用,同时觉得自己的科研成果对国内也很有用。”

  “我的时间要用来做科研,这是我的责任”

  带着这样的想法,王国裕来到西安交通大学担教授,同时还担任西安开元微电子科技有限公司总经理。起初,王国裕在国内的科研工作进展得很顺利。2000年,由于和项目合作方的理念存在分歧,王国裕决定退出来自己做科研。项目投资方看重的是短期的利益,不鼓励持久研发,使得我们的CMOS摄像芯片项目没能坚持下来,事实上如果能坚持到2002年、2003年,CMOS摄像芯片技术应该有很大的市场。2000年以后,我在国内的科研合作陷入一个低潮。

  挫折面前,王国裕丝毫没有后悔当初回来的决定,在科研的道路上继续前行,尽管有些艰难。“如果我所在的公司做到资产几千万,我也很高兴,事实上1999年的时候我们也做到了,但是我最大的兴趣还是在科研上,能把自己想做的科研成果做出来,对我来说是最大的满足。从1995年回来到现在,我房子没买,股票也没弄,如果当初我想买房,买10套都可以。我的时间要用来做科研,这是我的责任。做科研就是要淡薄名利,甘于寂寞。

  有人问王国裕,现在很多学者做到一定影响力之后,就自然被推到领导岗位,然后能占有更多资源,从而有利于自己的研究,为什么他没有走这条路呢?“我希望实践另一条成功之路。如果想走从政的路,我曾经也有很好的机会,但我没有那样做,因为我觉得我的兴趣和能力就在科技创新上。在中国,已经有不少海归从政成功的例子,但是海归在科技创新上作出显著贡献的例子还不多,或者说贡献还不够大。我是想在这方面取得突破,尽管这意味着更加艰难。”

  “我希望它能够成为我们第二个成功的项目”

  设计了这么多年的芯片,取得了这么多耀眼的成就,王国裕创新的脚步,丝毫没有懈怠。“我的工作就是搞科研,不做这个我还能做什么呢?”近年来,他敏锐的目光又瞄准了数字广播(DAB)和数字电视(DMB)接收机芯片的设计和研发。

  王国裕认为,传统的模拟广播电视存在很多问题,比如效果不好,数字化后这些问题都将迎刃而解,数字化是广播电视发展的趋势。目前全球已经有1千个以上的数字广播电台在广播,欧洲市场上已经开始批量供应DAB接收机。现在中国部分地区也已经开通了数字广播和电视节目,覆盖人群达1.5亿。

  “可以想见DAB/DMB接收机的市场前景是十分广阔的,于是我们就开始研发设计这个设备的核心芯片,目前已经有厂家用我们的芯片做出了接收机并开始向市场供货了。我希望它能够成为我们第二个成功的项目。王国裕兴奋地说。

  王国裕对事业持之以恒的专注,让姐姐王秋华觉得他是个工作狂。“1995年他们从英国回来发展后,一直忙于教学和科研,每年回一趟老家,也只能住一两天。可是他在老家也不忘工作,只要一有空闲,就会打开随身携带的手提电脑,进入他的电子世界。

  “我觉得享受生活很重要,生活对我也很厚爱”

  大多数人看来,科研人员的生活都是枯燥乏味的,甚至科研人员给人的形象也都是一心工作,连走路都会因为思考问题而撞到电线杆。事实上并非如此,科研之外,王国裕的兴趣爱好也很广泛,他喜欢音乐,爱好旅游,在家还会做一些家务。和他交往了30多年的大学同学武夷山说:王国裕当年在清华大学读研究生时,还是学校文艺社团的乐队指挥呢,长笛吹的很好,他是一个对生活充满热情的人。

  “我觉得享受生活很重要,生活对我也很厚爱。很多时候,艺术上的灵感对我的设计工作也很有帮助,工程设计也要做得和谐和美才容易成功。”王国裕微笑着说。

  在和王国裕交谈的过程里,丝毫不会因为他在科研领域所取得的成就而让你有距离感。相反,他谦和的神态,亲切的话语,爽朗的笑声,会让你觉得就像在和一位熟识的长者聊天那样自然。芯片世界里,执着创新的他,下一步又将写出怎样的精彩,让我们拭目以待!

(转自:科技日报 2008324

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