心之所往，“芯”之所向

“你们是初学者吗？”

尽管已经准备好被竞赛评委提问，但刘家明也从未想过，学了三年芯片的他，会被认为是初学者。这种感觉，像是电梯快速下降的失重坠落，找不到一点支撑。

成为研究生之后，每想起这次比赛，刘家明都有些不服气，明明学了三年芯片，却被说是初学者。但也是这次契机，他喜欢上了做比赛的感觉，开始着眼未来干一些实在的事情。

刘家明，西南交通大学信息科学与技术学院电路与系统专业2019级硕士研究生，2021年“竢实扬华奖章”获得者，曾获国家奖学金，英特尔奖学金，学业一等奖学金、“优秀研究生标兵”称号等荣誉，硕士期间以第一作者发表SCI论文1篇，先后以第一参与者获得全国大学生集成电路创新创业大赛紫光展锐企业特奖、全国一等奖，中国研究生电子设计竞赛全国TOP10、全国一等奖，中国研究生创“芯”大赛芯华章企业一等奖、全国二等奖。

芯片非神，但它能胜过时间

2021年5月21日21时48分，云南大理州漾濞县发生6.4级地震；5月22日2时4分，青海果洛州玛多县发生7.4级地震。谁也想不到，未满6小时，两个地理位置很远的地方会接连发生灾情。

这个时候的刘家明，正闷头在实验室，为全国研究生电子设计竞赛的演练赛做准备。“刚看到新闻的时候，还以为地震发生在同一个地方。”直到第二天，他才知道地震灾区是两个地方，而且八竿子都打不着，“后来我就在想，那这种情况下，比如说第一天晚上这个地方地震，我们举全国之力跑到那个地方救灾，但紧接着另一个地方有地震，怎么办？”

一个看似简单的问题，细究起来却是很复杂的，调度人手和物资的困难是最首要的。要是灾区地理偏僻，派人过去就需要更多的时间，而时间，就是生命。尽管不是地震亲历者，但网络上铺天盖地的报道、记忆中触目惊心的画面，让刘家明忍不住想做点什么。“我在想，自己有没有办法能解决这种情况，或者能提供一点点帮助。”

实验室里，队员们正在专心做自己手头的事，刘家明却拿着手机陷入了沉思，亮度不高的屏幕上能清晰地看见“云南、青海、地震、紧急”等字。他们演练赛原本的选题是通信系统，这给了刘家明启发——是否可以做出一个不依赖于4G网络的通信系统呢？如果能够有一个“灾后自救应急通信系统”，不同于4G网络在地震发生的时候就会断掉，它直接用到地震上，成为一种搜索工具，在短时间内搭建一个临时网络，让很多人可以通信。

刘家明的想法并非空穴来风，通信在救灾行动中一直有着至关重要的作用。地震发生后，可能会有很多人被埋在地下，拿着平时“万能”的手机却毫无用处。但如果有一个很小的设备，在第一时间用无人机投放，投放后能搭建起一个临时网络，帮助手机通信，那么只要幸存者还有意识，就可以通过手机求救。“想做这样一个事情，其实需要构思很多，包括我需要通过这个设备去建一个基站，即便是手被压着，没办法通信，也可以通过手机和基站之间的交互，自动完成幸存者搜索。”

但刘家明刚提出这个想法的时候，大家都觉得有些不现实，在快要交作品的时候，临时去换一个题目，这会导致之前的成果不能使用，甚至要做很多整个团队从未接触过的新任务。网络交互、能在地图上显示用户信息的APP、设备的外壳……这几乎等于重新来过。面对这样的“极限挑战”，敢想和敢做，都需要很大的决心。说到这里，刘家明语气带了点沉重，临时换题这件事带来的压力，至今余悸未消。

“我们都有家国情怀，我是从地震得到的灵感，是真的想要为救灾做出努力，可能这样的初心打动了他们。”几经商讨，尽管难度极大，团队里的大家还是全票通过了刘家明的想法，只因为，这个题目本身是很有意义的。

抱着这样的心态，换题后的那段时间他们基本晚上两点多才回宿舍，早上八九点就到实验室开始做事，再做到晚上两点多，每天都这样重复着。深夜的交大，除了电脑运转的噪声，还多了一群少年衣袖拂过实验室桌椅、探讨专业知识的耳语音响。

“那段时间压力非常大，因为马上就要交作品了，而我要重新学习一门编程语言，还要做一个APP，就不停在熬夜，感觉头都要秃了，”刘家明笑道，“但后来还是赶着时间做完了，其实初赛的时候我们那个东西做的不是很好，没有做外壳，看着就小小一块，别人都是搬一大箱子去了。”

最后，他们建立的“灾后自救应急通信系统”能够克服断电断网，在灾后第一时间自动搭建起专用的系统，在比赛中 获得了中国研究生电子设计竞赛全国TOP10的认可。作为中国少年，他们用自己所长，借助芯片的力量，在那些未来可能会发生的危机里，预先留下了一线生机。

没什么比创造“世界”更令人期待

回望过去，芯片领域像是一座森林，刘家明在这里越走越深，林叶层层叠叠，但只要偶尔微风吹来几许阳光，他就不会忘记自己的初心。亲历了交大微电子从一个名不见经传的冷门专业，到现在逐渐闯出一片小天地的过程，刘家明更踏过不少的无奈和艰辛。支撑他走下去的，不仅是一次次努力所得的认可，更是他想要“创造世界”的梦。

刘家明至今仍记得，老师对还是新生的他们是如何介绍芯片的。他回忆道，“老师上课给过一个很形象的比喻，说我们做芯片的跟做土木的没什么区别，土木是在地上用钢筋混凝土去搭房子，我们也是在搭房子，只不过是用硅。”第一次用显微镜去看的时候，刘家明看了很久，原来芯片里层层的结构，真的就像人们行走的楼层房间。转眼间，已经是刘家明学习芯片的第七年，也是在交大生活的第七年了。他早已熟悉了校园里的每个角落，不断用微电子技术创造了一个又一个的小世界。刘家明说，“在芯片中，电子就在我们搭的硅基房子里活动。相当于我们做了一个小的世界，让电子在里面去运动，而运动的结果就是它可以完成一些我们想要的功能。”创造出被人需要的“世界”并不容易，他必须要找到能够连接理论和现实社会的桥梁，才能找到创造的意义。恰如久旱逢甘霖，大三那年，刘家明遇到了全国大学生FPGA创新设计大赛。FPGA作为芯片的一种，其特点之一是可编程特性，也就是这个“芯片世界”的规则要通过编程来构建。“我们可以通过编写的程序构造芯片，干我们想干的事。”刘家明说，这是他参加比赛最大的兴趣所在。

从0开始创造一个世界，并赋予其规则，总让人望而生畏，又格外热血沸腾。游戏机，就是刘家明和队友一拍即合的设计方向。在制作中，他经常因为遇到卡点而熬夜，“坐在电脑前，虽然已经一点了，但我觉得我肯定马上就可以把这个Bug改掉，然后就改改改，再一看时间，三点了，但我还是觉得马上就可以。”窗外夜色自顾自的浓郁，月亮从树梢爬上了树冠，寂静校园里，刘家明电脑散热的声音是凌晨三点交大唯一的背景乐。这样一个“新手村”团队做出来的游戏机进了国赛，拿了全国三等奖。从第一次参加比赛的角度来说，已经是个不错的成绩了，可比赛时评委老师问出的那句“你们是初学者吗？”让刘家明耿耿于怀。尽管他知道，算不上创新的设计，简陋无包装的外表，纯手打的简单代码……这一切“不够”都是致使游戏机效果演示起来不太理想的原因。成为研究生之后，每想起这次比赛，刘家明都有些不服气，明明学了三年芯片，却被说是初学者。但也是这次契机，他喜欢上了做比赛的感觉，开始着眼未来干一些实在的事情。“我觉得比赛的意义是很容易激发人的潜力，”刘家明回想起站在赛场上的时刻，身旁是肩并肩的伙伴，对面是来自其它名校的竞争对手，“基本上每个比赛都会有灵光乍现，因为我把提出新想法当成目标，并不是刚好满足要求就完了。尽管99%的idea都在后来被证实其实没什么用，但只要有一个能用就真的很收获。”累积的比赛经历，让刘家明把灵感当做一种习惯，他慢慢地更注重细节和社会需求。可能评委都不会注意到某个细节的好处，他也会花很长时间去雕塑它，力求把想法和实践做出1+1>2的效果。而比赛回馈给他的，是漂亮的优胜成绩、创新的科研成果、以及和芯片越发深刻的羁绊。

我的梦想，是要做最酷的人











任何一个人看到刘家明的履历，或许都会忍不住感叹一声“Cool”。国家奖学金、英特尔奖学金、集创赛企业大奖、研电赛国一奖等……仅仅在硕士阶段，刘家明就获得了这些平铺起来两平方米都装不下的奖状证书。可以说，在微电子专业，刘家明正在一步一步地成为梦想中最酷的模样。

集成电路，尤其是大规模集成电路，是高科技和信息产业的核心技术。这样一个复杂精密的专业背景，在刚刚结束高考的刘家明眼里，却充斥着神秘的魅力。“大家通常看到的是一个小黑盒，很小的一个东西，它里面包含了是远超成千上万、是千万级别以上的晶体管，这是一个非常精细，非常高端的概念。”还没有正式学习微电子，刘家明就觉得这是一个很酷的专业。因为他要学习和制作的，是那部分在日常生活里看不见，却令人离不开的东西——集成电路。
正如刘家明所说，微电子的酷在表面是看不到的。做好的电路板用黑壳子盖住，大家都不会知道里面是什么。设计的电路在测试之前，谁也不会知道它究竟能完成到多少指令。如果想要电影里那样炫目的科技感，或许做一些高中物理所涉及的“发光二极管”实验会更容易看见。相较而言，微电子是科技世界里的夜航人，也像是现实世界里的刘家明，有着出色的成绩，却总是温和谦逊又坚定地前行。
他清楚地记得，自己大一时同专业的同学有68人，而到大四就只有56名同学了。在交大学习微电子的期间，刘家明也有过做出不同选择的机会，听了不少动摇他的声音。大一时，学校有一次转专业的机会，知道这件事后，家长和以前的同学就问过他，为什么不去其他更热门的专业，为什么要在交大做芯片。
理由很简单，他不愿意否定当初选择微电子的自己。刘家明不止一次地用“有点儿轴”形容自己，像算法一样。在数字世界，二进制里只有0和1，在刘家明的世界也是如此，有想法的事情就一股脑地去做，没有想法的事情他碰都不碰。一旦开始冒险，哪怕天光渺茫，四下再无来者，也不会轻易放弃折返。这样敢想、敢梦、敢做的少年意气，或许就是刘家明对“酷”的定义。

“芯”火燎原，渠成远方

2019年，中国在芯片领域开始抗争，2019年，成为硕士的刘家明在西南交大再启征程。用竞赛带动科研，以科研助力竞赛，他在全国集电赛上刷新了交大历史最好成绩，是2000+队伍中唯一拿全所有最高奖的团队领队。用知识传递火炬，以传承浇灌未来，他把自己的芯片经历讲给高中生听，希望未来会有更多人选择在西南交大做芯片，对微电子专业说“我也想来”。

在“竢实扬华奖章”评选展示会的现场，刘家明一袭笔挺的西装，干净利落的短发，背着双肩包，俨然是少年最认真的模样。迄今为止，他是微电子专业的留守者，当过高中生择校择业的领路人，是自己团队和班级的带队者，也是为报效祖国、奉献社会而不断努力的交大学子。谈到自己的梦想，刘家明有点不好意思，却毫不犹豫，“说出来可能有点说大话的感觉，就是类似于希望在中国集成电路，在未来的发展上能有一席之地的人。在未来，起码在一个小小的领域，能做一个中流砥柱的人。”这也是导师对他们的期望——希望大家未来都能在某个方向上，成为那个只要说你是第二，没有人敢说第一的那个人。用刘家明喜欢的算法作为规则，在芯片领域从0到1，是一条很长的路，甚至只能做到无限趋近。但也如他所说，在这条漫漫“芯”光路，会有无数夜行人一起发光发亮，“芯”“芯”之火，必将燎原！

来源：扬华研究生新闻中心

记者：胡坤琰

图片来源：陈杭玲

编辑：吴奇

校核：胡广翰

本期编辑：交大新媒体中心 卓俊生

头图尾签设计：姜日琪 蒋硕匀 毛佳斐

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