科技改变世界。如今在这一进程中，电子与计算机工程领域的创新尤其引人注目，这些技术不仅加速推动信息技术进步，更为解决人类面临的各种挑战提供了新方案。‌

比如，人工智能的普及正重塑各行各业，量子计算作为下一代计算技术的核心从理论走向实践，二维材料的兴起为半导体器件的小型化和高性能带来新机遇，纳米 CMOS 技术的发展让芯片更加高效节能。

近日，「问芯」采访了香港科技大学电子及计算机工程学系陈文新教授，访谈中他围绕课题组现阶段研究进展、二维电路与系统、纳米 CMOS 技术，以及人才教育培养、技术转化等多个层面进行了分享和解读。

图｜香港科技大学陈文新教授（来源：受访者）

陈文新于 1991 年获得加州大学圣地亚哥分校电气及计算机工程学士学位，并于 1995 年获得加州大学伯克利分校博士学位。现在他是香港科技大学黄少华黄宓芝工程学教授、电子与计算机工程系讲座教授，同时也是香港科技大学持续进修学院主任，香港科技大学集成电路设计工程硕士项目主任，IEEE 会士、IEEE 杰出讲师等。他课题组的研究方向涵盖二维器件与电路、纳米 CMOS 技术、人工智能以及量子计算等多个领域。截至目前，陈文新和团队已经发表超过 300 篇期刊论文和 500 篇会议论文。

开发首个工业标准 MOSFET 模型

陈文新长期专注于半导体器件领域的研究，他首先向「问芯」介绍了此前所取得过的一些有代表性的研究成果和发现。

“我和团队开发了世界上第一个工业标准 MOSFET 和 SOI MOSFET 模型，其对半导体行业带来了变革性影响，并被很多国际领先代工厂（例如台积电、英特尔、三星等）、电路设计公司（例如高通、博通等）和 EDA 供应商（例如 Cadence、Synopsys 等）采用。”他介绍道。

围绕这项研究成果，陈文新表示，“与深入研究详细物理的传统 MOSFET 建模方法不同，我们以工程为中心的模型优先考虑灵活性和对新数据的适应性，从而实现集成电路设计中的快速原型设计。这种创新方法大幅加快了电路设计中的技术采用，并简化了产品开发迭代周期。”他指出。

图｜MOSFET 和 SOI MOSFET 模型（来源：受访者）

除此之外，陈文新还领导并开发了可将 CMOS 扩展到 2nm 节点的堆叠 CFET 技术。“我们在 2005 年率先展示了堆叠 CFET 技术，并因此发表了大量论文并获得技术专利。”他介绍道，“随着 CMOS 技术规模的扩大，当前的行业路线图从平面器件过渡到 FinFET 和纳米片晶体管。除了纳米片晶体管之外，行业的主要参与者（包括英特尔、三星、台积电和 imec）现在都采用堆叠 CFET 技术作为持续规模扩大的解决方案。”

“大约从 2018 年开始，业界对堆叠 CFET 技术的兴趣开始激增，这反映了行业认识到需要超越现有技术的创新解决方案。而我们团队早在十多年前就已展示了堆叠 CFET 技术，可见我们在推动半导体技术发展方面的远见力。”他补充道。

图｜堆叠 CFET 技术示意（来源：受访者）

二维（2D）半导体，比如过渡金属二硫属化物（TMDC），由于其独特性质在下一代纳米电子学中展现出巨大应用前景。“但现阶段需要解决一系列关键技术挑战，包括材料质量、接触电阻、电介质集成、掺杂和能带结构工程，以及可扩展性和 CMOS 兼容性等多个方面。”陈文新指出。

比如，目前在晶圆级合成高质量、无缺陷的 2D 材料仍具有挑战性，缺陷和晶粒边界会显著影响器件性能。高接触电阻会限制电子设备的性能，因此在 2D 材料和金属之间实现低电阻欧姆接触至关重要；再比如，将高质量电介质与 2D 材料集成而不降低其性能较为困难，而这对于制造可靠且高性能的晶体管至关重要。

围绕这些挑战，陈文新和团队有针对性地开发出多种应对策略。“材料方面，我们正在开发合成高质量、晶圆级二维材料的方法，这些材料缺陷更少。我们不再依赖在整个晶圆上生长高质量的二维材料，而是专注于仅在需要构建晶体管的位置局部生长小规模材料。这是一种更有前景的方法，可以实现用于晶体管制造的高质量合成二维材料。”他介绍道。

“电介质集成方面，我们正在探索使用二维电介质材料（例如氮化硼）来代替传统的非晶态电介质材料，以实现更好的兼容性和结构均匀性。”他说道，“此外，在工艺集成方面，我们也正在研究与主流制造中现有的先进 CMOS 结构兼容的 2D 晶体管结构，以加速其在实际应用中的潜力。目标结构是 2nm 主流 CMOS 技术节点中追求的多层纳米片结构。”

其他方面，比如创新接触工程，他和团队探索新的方法（例如使用半金属接触和二维范德华接触）以降低接触电阻；同时也探索新的受控掺杂技术，包括替代掺杂和表面功能化以调节二维材料的电子特性。

图｜开发合成高质量二维材料器件的新方法（来源：受访者）

针对纳米互补金属氧化物半导体（CMOS）技术，陈文新表示，“尖端 CMOS 研究依赖于昂贵的设备，并且已经处于开发阶段。学术研究很难与该领域的行业资源相竞争。仅仅提高现有技术的性能，例如提高速度或降低功耗，代表的是一种进化而非革命性的方法，这种渐进式的进步可能与追求国际顶级研究不一致。”他指出。

宏观层面，在陈文新看来，“学术努力应优先探索未知领域，为长期的技术领导地位奠定基础，而不是仅仅专注于优化现有技术。”在这个背景下，他和团队的研究工作致力于探索 CMOS 以外的技术，包括量子计算硬件和新颖的逻辑元素。“这些项目涉及知识的积累，短期内看不到实际成果。值得注意的是，诸如人工智能的成功之类的突破往往是数十年知识积累的顶峰然后才能实现。通过投资探索新前沿的前瞻性研究，我们希望能为技术的变革性进步做出贡献，从而塑造未来的创新格局。”他说道。

共同创办和投资 20 余家科技公司

围绕跨界合作对于技术研究的影响，在陈文新看来，“学术界和产业界的有效合作取决于一个能够协调两大领域不同优先事项的强大框架。高校科研工作适合探索长期、未知、有远见的研究项目，突破知识的界限；相比之下，产业实践则往往专注于近期的产品开发，利用成熟的技术实现更直接的应用。侧重点的不同可能会导致研究的开拓性与产业的务实性在时间框架上不匹配。”他说道。

“在国内，企业普遍强调以短期产品为中心的方法，这凸显了弥合未来创新理念与实际应用之间差距的挑战。要使研究与产业之间的合作蓬勃发展，技术需要足够成熟以展示清晰的商业化和产品化途径。”他指出，“此外，国内成功公司的一个普遍趋势是重视应用，这种对应用驱动解决方案的偏好在某些情况下可能会阻碍处于发展初期尖端技术的技术转移过程。”

谈及技术转化，陈文新表示，目前拥有10 项中国专利和 15 项美国专利，其中有几项专利已通过大学合作成功授权给公司。“在一系列专利技术中，只有少数 1-2 项已过渡到产业应用阶段，其中许多专利提供的是实现特定结果的方法，而不是突破性的概念。”他指出。

除了技术研发，陈文新也积极参与创业活动。截至目前，他已经联合创办和投资了 20 余家科技公司，其中有 3 家公司已经成功上市。

“我的投资策略与研究重点有很大不同。我认为，公司成功的根本在于团队的力量以及他们识别和抓住现有市场机会的能力。因此，在投资公司时，尤其是用小规模投资基金进行天使轮投资时，我会优先考虑那些拥有强大团队并准备将成熟产品推向现有市场的公司。”陈文新说道。

图｜陈文新和团队成员（来源：受访者）

围绕他长期以来所专注的研究工作，陈文新表达了自己的观点，“研究只是培训研究生提高其内在能力的过程，因此，衡量我研究活动成功与否的最重要指标是提高团队中研究生的内在能力。”

在他看来，项目成果的寿命很有限，更加持久的价值在于让学生实现内在能力的提升，这些能力将在他们整个职业生涯中为他们在各种项目中取得成功，他们不仅会在一个项目中取得成功，而且会在很多很多项目中取得成功。“我作为他们导师的回报远远超出了学术成功的传统指标，例如见证一名学生创业并最终实现 IPO 的成长和成就所带来的深切满足感。”他说道。

在潜心学术研究的同时陈文新也投身大量教育活动中。比如，他意识到在线课程越来越受欢迎，推出了以动画为基础的半导体器件 MOOC 课程，目前已有超 2.5 万名学生参与；他还发起了一系列针对中小学生的电子电路构建培训模块和竞赛，这些课程已成为 EDS 吸引年轻工程师的重要推广计划。

访谈接近尾声，陈文新围绕人才培养分享了自己的看法。“当今的教育系统基于模式识别，让学生识别问题并使用已知的方法来解决它。考试系统测试学生处理他们所学的类似问题的有效性，这与我们训练人工智能的方式完全相同。这就是为什么我们能如此有效地训练人工智能，计算机可以花更少的时间来理解模式，而且它永远不会忘记，这比人类学习效率高得多。但是这种训练的结果，导致所有学生都有类似的思维和知识，缺乏独特性，变得可替代。”他指出。

因此，为了在人工智能的竞争中生存，应该培养学生具备一系列品质。比如，需要有未来视野，有明确的方向，需要有与众不同的发散思维，培养广泛的兴趣，并能够管理来自不同来源的信息，以及重视团队合作等。

图｜陈文新获得香港科技大学颁发的「祁敖卓越教学服务奖章」（来源：受访者）

在陈文新看来，一个人的行为有两个主要驱动力：恐惧和回报。“大多数学生被恐惧驱使，例如害怕落后和在竞争中失败，虽然恐惧可以有效地驱使人们从事低级工作，但只有回报才能驱使一个人发挥出远远超出普通人群的全部内在潜力。”他指出。

“世界上有两种人，一种人有目标并付诸行动，另一种人帮助别人实现他人目标的人。当有研究生加入我的团队时，我会问他们，你想研究我的研究还是你的研究？如果是我的，那你不是在找研究，你是在找工作并试图帮我实现我的目标；如果是你的，那么请告诉我你想做什么，向我解释为什么这值得做并教会我。”陈文新说道。

参考资料：

1.https://ece.hkust.edu.hk/mchan

2.https://ace.hkust.edu.hk/zh-hans/people

3.https://np.hkust.edu.hk/sc/top_minds_details.php?id=57

4.https://scholar.google.com.hk/citations?user=O0UXYIQAAAAJ&hl=en