孫東明：給半導(dǎo)體芯片安“空調(diào)”

閆克賦 厲飛

隨著云層漸厚，天色陰沉下來，快要下雨了。有的孩子因為不能繼續(xù)在外面玩耍而發(fā)出怨言，卻有一個男孩一臉興奮，帶著期待的心情站到了窗前。他一會兒看雨，一會兒看云，忙得不亦樂乎。他的父母好奇地問他在干什么，他回答說：“我在觀察雨勢大小和云彩顏色、形狀的關(guān)系呢，很有意思?！彼改嘎犃耍χ豆菊f，這孩子將來保不準會成為氣象學(xué)家呢。

這個有些與眾不同的男孩就是本文的主人公——全國人大代表、中國科學(xué)院金屬研究所研究員孫東明。雖然沒有成為父母所說的氣象學(xué)家，但他已是半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域的知名科學(xué)家，并取得了讓人刮目相看的成就。

凸顯理科優(yōu)勢

“經(jīng)歷過許多事情后，看雨的快樂心情沒有小時候那么純粹了，但一到雨天還是會很興奮?！睂O東明笑著告訴記者?；仡^去看，他這個從小就有的偏好，其實從一個角度反映了他的理科生潛質(zhì)——喜歡探索未知。

小時候，孫東明的父母在院子里種了葫蘆。有一年，在葫蘆成長的過程中，孫東明嘗試給葫蘆“動手術(shù)”，為的是觀察這種操作對葫蘆生長的影響，從而獲得了帶著“寶葫蘆、金葫蘆”標簽的近乎自然長成的葫蘆。對這個有著各種新奇想法的兒子的行為，孫東明的父母從未加以阻攔，讓他的天性得到了極大釋放，對他日后的成長不無裨益。

上學(xué)后，孫東明在理科方面的優(yōu)勢漸漸顯現(xiàn)出來。從一開始直到高中畢業(yè)，他學(xué)習(xí)數(shù)理化等科目非常輕松，數(shù)學(xué)拿滿分更是常見。但他也發(fā)現(xiàn)，自己在語言學(xué)習(xí)方面的表現(xiàn)雖然說得過去，但比起理科科目的學(xué)習(xí)，就沒那么游刃有余了。他至今還記得，每次作文課都是兩節(jié)課連上，而他往往第二節(jié)課快下時才能匆忙完成上交，只有在遇到順手的主題時才能寫出一篇佳作。

對此，孫東明表示，“這沒關(guān)系，人很難做到全才，只要堅持發(fā)揮長處就好”。在文理分科的時候，孫東明毫不猶豫地選擇了理科。與生俱來的理科思維優(yōu)勢，讓他成為全校有名的學(xué)霸，經(jīng)常占據(jù)著頭名的位置。高考時，他以幾分之差與頂級名校擦肩而過，進入吉林大學(xué)電子工程系電子材料與元器件專業(yè)學(xué)習(xí)，一般人看著就頭疼眼暈的各種算式符號，在他眼里卻是美妙的存在。帶著這種如魚得水的感覺，孫東明在本科畢業(yè)后，獲得研究生免試保送的機會，一鼓作氣拿下了微電子學(xué)與固體電子學(xué)專業(yè)的碩士和博士學(xué)位。為了進一步提高科研能力，孫東明聽從導(dǎo)師建議，決定到日本從事博士后研究。

樹立奮斗目標

當年高考前夕，老師讓班里同學(xué)講一下職業(yè)理想，孫東明說的是“為人類發(fā)展和進步努力”?，F(xiàn)在回想起來，孫東明說當時定的目標過于遠大，說的只是心里的感覺。不過，在日本留學(xué)過程中，經(jīng)歷一些世事后，孫東明的奮斗目標漸漸明晰起來。

在異國他鄉(xiāng)感受到不同的風(fēng)光和文化，孫東明也想走走看看，但他覺得這么做太浪費時間，就把活動范圍越縮越小，買生活必需品的超市、實驗室、住所，成為他最經(jīng)常去的地方。由于接觸外界不多，孫東明作出了一個另類的決定：既然語言天賦不足，學(xué)習(xí)日語必然會消耗很多精力，那就多用英語交流，省下的時間全用來搞科研。6年時間里，他就用這樣的方式，先后在日本東京工業(yè)大學(xué)和名古屋大學(xué)從事微納電子器件領(lǐng)域的博士后研究。

為了早日學(xué)成，孫東明過著無比規(guī)律的近乎苦行僧式的生活：回國前的幾個月，為了做好一項完整系統(tǒng)的研究工作，他每天凌晨2點從實驗室回住所休息，7點鐘又起床開始新一天的工作。孫東明說，和一些人比起來，他只能算是比較聰明，要取得更大成就，只能靠堅持和努力來加持。做實驗的時候，別人做一遍，他都是多做幾遍，直到自己滿意為止。超常的付出給他帶來了豐厚的回報，幾年時間里，他發(fā)表了多篇高水平專業(yè)論文，在這個領(lǐng)域聲名鵲起。孫東明的導(dǎo)師對他非常欣賞，因為他并不是在導(dǎo)師已經(jīng)取得成果的領(lǐng)域開展完善提高性研究，而是在新領(lǐng)域進行了拓展，并取得了突破性成果。不過，這些科研成果的歸屬權(quán)要區(qū)分國籍和研究機構(gòu)，這種現(xiàn)實深深刺激了孫東明。他深刻認識到，只有靠科技創(chuàng)新才能掙脫卡在脖子上的枷鎖，攻克“卡脖子”難題從此成為他心中的奮斗目標。

攻克“卡脖子”難題

在很多人眼里，半導(dǎo)體芯片是很“高大上”的，衛(wèi)星火箭都離不開它；但它同時又是“接地氣”的，與我們每個人的生活息息相關(guān)。比如，在使用手機的過程中，我們都有過這樣的煩惱：電池發(fā)熱發(fā)燙、運行速度越來越慢、游戲卡殼……

對此，孫東明向記者做了科普：半導(dǎo)體芯片的性能會隨著溫度的升降而發(fā)生顯著變化，要讓它把最好的性能發(fā)揮出來，就要為它配備一個溫度控制器件，相當于給芯片安裝空調(diào)，以便讓它經(jīng)常處于適宜的工作溫度環(huán)境。

理想很豐滿，但現(xiàn)實很骨感：在相當長的一段時間里，在我國眾多的快速發(fā)展領(lǐng)域中，溫控器件幾乎全部依賴進口?！坝袥]有？”“何時有？”“什么價？”看人臉色的日子真是不好過！

2018年7月，在成會明院士帶領(lǐng)下，以孫東明和邰凱平為骨干的研究團隊組建完成。明知前方布滿荊棘，孫東明和團隊還是勇敢地走進了一片未知領(lǐng)域，力爭用自己的雙手，徹底扭斷卡在我國溫控器件脖子上的枷鎖。

孫東明和團隊要研制的半導(dǎo)體溫控器件，其實還不到一角錢硬幣大，可它浸透著科研人員的心血。從著手研究到取得成功，孫東明和團隊度過了1000多個晝夜顛倒的日子。

為了讓一項計算參數(shù)與模擬實驗測試結(jié)果相吻合，在一段時間里，孫東明整天泡在實驗室里，眼睛緊盯電腦屏幕，一坐就是一天：不對就重來，修改后再測；繼續(xù)模擬，繼續(xù)測試……孫東明進入了一種瘋魔的工作狀態(tài)。在出差的飛機上、火車上，甚至在餐桌上吃飯時，一組組數(shù)據(jù)都會在他腦海里不斷浮現(xiàn)，讓他寢食難安。生活中的孫東明是運動愛好者，曾拿過金屬所組織的網(wǎng)球賽的雙打季軍，身體素質(zhì)相當好。可是在這種高強度的消耗下，孫東明的身體也有些吃不消了，有一段日子，他總是感到胸悶。

和他的身體一起亮紅燈的，還有部分團隊成員的情緒。一次、兩次、三次……在經(jīng)歷了上百次失敗后，有的成員開始心生懷疑：我們能行嗎？這種情緒一旦蔓延，比自己身體不適帶來的負面影響可大多了。孫東明適時地給大家鼓勁加油：“越接近成功的時候，往往困難越大。現(xiàn)在遇到的困境，從另一個角度看，說明我們在前進，很可能馬上就要迎來突破。”在孫東明的影響下，大家再燃激情，在山重水復(fù)中迎來了柳暗花明的時刻：測試結(jié)果越來越接近理論設(shè)計，從核心關(guān)鍵材料的組分到關(guān)鍵集成加工技術(shù)，取得了一個又一個階段性突破。歷經(jīng)煎熬后，孫東明和團隊終于攻克了溫控器件“卡脖子”技術(shù)難題。

2022年7月24日14時22分，是孫東明終生難忘的時刻。由中科院研制的火箭和衛(wèi)星順利升空，其中的高性能溫控器件正是孫東明和團隊研制的。這是國產(chǎn)微型半導(dǎo)體溫控器件首次在500公里太空成功實現(xiàn)在軌驗證，標志著我國實現(xiàn)了包括宇航級和工業(yè)級在內(nèi)的微型半導(dǎo)體溫控器件的真正國產(chǎn)化，徹底打破了國外對我國高端溫控芯片的壟斷。

那天，孫東明就在現(xiàn)場。站在大屏幕前，在火箭點火的瞬間，他的心一下子提到了嗓子眼，直到各項數(shù)據(jù)順利傳輸回來，才慢慢放下心來。雖然很開心，孫東明也只是在食堂和大伙一起吃個自助餐，用飲料代酒碰杯慶祝一下，就返回遼寧忙工作了。

“走出”實驗室

3月7日下午，十四屆全國人大一次會議第二場“代表通道”開啟。在中外記者的翹首以待和此起彼伏的快門聲中，孫東明閃亮登場，生動詮釋了科技戰(zhàn)線自主創(chuàng)“芯”硬實力。孫東明淡定從容，侃侃而談，打破了很多人對于科學(xué)家的印象：科學(xué)家是“長”在實驗室的，只知道搞科研，和外界接觸少，木訥寡言。

說起來，孫東明以前還真是不咋愛說話。但是自從成為全國人大代表后，孫東明認識到，搞科研雖然離不開實驗室，但也絕不能囿于實驗室。于是在科研之余，他走訪政府科技職能部門、拜訪兄弟科研院所、廣泛接觸同行。在這個過程中，他越發(fā)認識到“走出”實驗室的必要性：只有擁有扎實的數(shù)據(jù)，提出的建議才更有可操作性。在這個過程中，他也體會到了“走出”實驗室?guī)淼臉啡?。正因為如此，在和他同一“代表通道”出場的人大代表選擇在休息室穩(wěn)定情緒的時候，他卻走出去觀察起其他人大代表怎么發(fā)言。一個記者敏銳地捕捉到了這一點，找他聊了幾句，發(fā)現(xiàn)他表達能力挺強，就臨時起意，預(yù)約了一個采訪。而正是這個采訪，讓他獲得了與來自湖北的全國人大代表、信息存儲領(lǐng)域?qū)＜荫T丹探討合作的機會。

孫東明認為，需要“走出”實驗室的不只是科學(xué)家，還有科研成果。他在全國人大代表建議中也提出，要“完善從創(chuàng)新鏈到產(chǎn)業(yè)鏈及市場鏈的‘最后一公里跨越”。讓孫東明感到高興的是，在中科院和遼寧省科技成果轉(zhuǎn)化政策支持下，他和團隊的微型半導(dǎo)體溫控器件科研成果已在沈陽落地轉(zhuǎn)化。他們注冊成立了生產(chǎn)企業(yè)，月產(chǎn)能已突破30萬枚。

采訪的最后，孫東明鏗鏘有力地講道：“當前，遼寧正在全力實施全面振興新突破三年行動，作為一名科學(xué)家，我要心系‘國家事、肩扛‘國家責(zé)，為實現(xiàn)國家高水平科技自立自強、建設(shè)世界科技強國而努力奮斗，為實現(xiàn)遼寧全面振興貢獻力量！”