【中国青年网】“航天人”曹佳:“智造”卫星、雷达的中国心脏

发布者:孙威发布时间:2019-02-28浏览次数:674

  

曹佳:用实际行动为中国梦贡献青春智慧。视频剪辑:綦智鹏  

  2019-02-28 07:36   来源:中国青年网

  

曹佳,男,江苏东海人,中共党员,东南大学信息科学与工程学院射频与光电集成电路研究所电路与系统专业2009级硕士研究生,2011级博士研究生,导师李智群教授,博士毕业论文“基于CMOS工艺的微波毫米波集成电路关键技术研究”。2014年6月博士毕业后,曹佳加入中国航天科工集团第二研究院第23研究所。

  

   “‘如果有一些年轻人,愿意花他宝贵的青春时间来投入在这件事情(雷达芯片)上,我们23所花几千万又算什么呢?’这句话我记了很多年,现在想起来眼睛都是湿润的。我总被别人说,情怀太重了。”

     “你的情怀是什么?”

    “是希望能设计出有影响力的产品,能为中国航天科工事业带来哪怕是细微的帮助、支撑和进步。我希望我们的技术,不只是后备,更能站到前台。”

——中国航天科工二院23所曹佳

    “就照着这个说?”

    曹佳翻开本子,他早就把记者的采访提纲进行了温习和整理,在工作簿上打好底稿。果然是“工科男”的思维,他的叙事风格是用标标正正的树状图来代替长篇累牍的文字,每个问题或故事都能在其中找到精要答案。

    但有时也不全是。比如你要问他:“这个型号芯片的大概产量?”“数据的精准度是多少?”,他极有可能眯眼一笑不好意思地婉拒你:“这个数字我没办法估算,不准确的我们也不能说!”。再比如,你突然打断他的思路插进一个超纲问题,他会重新思量,“我想想,组织下语言。”

   不随意,是曹佳的工作习惯。作为中国航天科工二院23所片上系统实验室副总工程师、“雷达芯”青年创新工作室负责人,在曹佳的工作日志里,没有模糊的量词、没有不经过实验论证的答案、没有出现第一人称的项目书。

    职业赋予他超脱的客观、冷静、严谨和踏实。毕竟,他的责任与使命是——为国家卫星和雷达设计强有力的“中国心脏”。

    中国航天科工二院23所片上系统实验室副总工程师、“雷达芯”青年创新工作室负责人曹佳。中国青年网记者 刘尚君

    虹云工程是中国航天科工集团商业航天重大工程之一,致力于构建一个星载宽带全球移动互联网络,23所在虹云工程中承担了最重要的低轨通信卫星主载荷通信载荷研制工作。

    通信载荷是卫星的核心部分,实现了低轨通信卫星系统的通信功能。虹云工程的通信载荷是集团首个低轨通信载荷,这也是全国首次将毫米波同时多波束相控阵应用低轨通信卫星上。

    要实现虹云工程系统低成本、高效率和自主知识产权,芯片是一项重要内容。“尤其是毫米波线性功放芯片的技术研发一直是国内难以突破的瓶颈问题。”曹佳解释,在空间应用中,系统只能采用热传导方式进行散热,对芯片效率的要求十分苛刻,“它处于系统的发射末级,直接影响系统的散热和供电。”

    2014年,虹云工程正式启动。曹佳和同事们组成课题研究小组专门对微波芯片进行技术攻关,提高功放芯片的效率,降低芯片的发热量。

    在无任何经验借鉴的困境中,陈旧的设计思路要推翻重来。团队历经多半年的时间,完成了技术调研、电路设计、实物仿真等芯片功能与性能的开发。之后,他们迎来了实验的关键——创新产品工程化应用的可靠性验证,这对芯片在太空中能否稳定工作有着极为重要的意义。

中国航天科工二院23所片上系统实验室副总工程师、“雷达芯”青年创新工作室负责人曹佳。中国青年网记者 刘尚君

    “芯片有时在样品阶段看不出问题,但是如果将它置于极冷极热或者更复杂的条件下,它会出现在实际应用系统中不能接受的现象和误差。”问题出现的原因很多,第一次实验,曹佳满怀期待地将一颗芯片放入试验台,还没等操作,芯片被烧毁了。

    为此,团队对问题进行反复分析和排查,从头到尾对芯片进行全面体检与优化。一轮改进后毫无头绪,曹佳需要扩大搜索范围,考虑更多的外在环境。结果没想到,让芯片“自燃”的罪魁祸首居然是“活跃”在日常生活中的——静电,“芯片的电压是小于50伏,静电的电压是2000伏,操作没注意芯片装在盒子里就坏掉了。”

    经过两年三轮的技术迭代,曹佳和同事们的研制就取得显著成果,最终研制出的芯片技术指标达到了国内领先水平,完全满足工程需求。

    科研之路并非坦途。不管团队走得多快,冒险到多远,他们的头顶是天花板,四周总有阻挡的墙壁。即便身经百战,曹佳仍不太喜欢这种挑战,这意味着每接下一个项目,都要做好打持久战的准备,要破釜沉舟、背水一战。

“雷达芯”青年创新工作室。中国青年网记者 刘尚君

     好在,这不是一个人的斗争,而是一群人的奋斗。

   雷达被称为“祖国的眼睛”,“雷达芯”青年创新工作室所从事的芯片设计工作,打造的是雷达的“心脏”,这对整个系统可谓重中之重。

    曹佳是“雷达芯”青年创新工作室的责任人。自2014年青创室成立以来,他带领团队始终坚持自主研发,在核心基础芯片领域提前布局,通过雷达整机与芯片的有机结合,研发多款芯片,实现芯片的产业化。

    半导体行业投资成本高、回报周期慢的特征,让团队在成立之初饱受争议。为此,所里专门为是否继续下大力度投入新专业召开讨论会。团队是就地解散还是继续存活?正面临着严峻的生死定夺。

    曹佳是激进派选手。他作为代表上台发言,直接抛出“我们必须做芯片”的观点,“23所这样一个大所,不可能在别人的技术基础上建摩天大楼。”一石激起千层浪,他的观点在会上引发了鲜明讨论,有人“踩刹车”认为芯片可以采购,有人“加油门”鼓励发展新专业。

   突然,有一个声音出现了,“如果有一些年轻人愿意花他宝贵的青春时间来投入在这件事情上,我们23所花几千万又算什么呢?”说话的人正是所长胡庆荣。就像迷失在巨浪滔天的海中有人为你点亮了一盏灯塔,告诉你那就是方向,曹佳的心里“轰”地陡增一股暖流,“这句话我记了很多年,现在想起来眼睛都是湿润的。我总被别人说,情怀太重了。”

    “你的情怀是什么?”记者追问到。

  “是希望能设计出有影响力的产品,能为中国航天科工事业带来哪怕是细微的帮助、支撑和进步。我希望我们的技术,不只是后备,更能站到前台。”

曹佳和同事们。中国青年网记者 刘尚君摄

    团队拿到了“雷达芯片”创新研发的通行证,但还是要面对很多质疑的目光。审视无处不在。曹佳需要更加全力以赴地带领团队早日做出成果,他喜欢把这个过程比喻为“体制内创业”。

    团队曾走过一些弯路,其中一个误区就是创新理念过于超前。“技术到位,但不适合当前大批量应用,解决不了雷达的实际应用,就没有产值。”曹佳再次对工艺路线进行调研和论证,解决创新成果落地,将新工艺定位为3年后市场的主攻方向,保障创新的持续稳定进步。

    芯片研究瞄准的是工程应用,除了前期设计问题,还有许多问题需要考虑。在与高校、资深研究所和科研机构的一次较量中,他们一路过关斩将,拿下了预研项目盲审第一的好成绩。但在会审阶段,“芯片的工艺、检验、质量可靠性、管控、实验细则及后期经费应用等问题该如何解决?”现场专家把他们问得哑口无言。

  后期应用不能成为短板。曹佳将评审项目时专家提出的问题逐条列出来,和团队反复翻阅上千页的标准文件,熟知应用在生产、安装环节所需要的每一个规范,并逐条修改自己的方案。会审当天凌晨五点半,队员郝迦琛哼着歌,抱着一大摞材料从文印室走了出来,曹佳瞥了一眼他的加班记录表,12个小时。

   “我们有很多理想情怀,想法可以天马行空,但是行动上要像牦牛一样一步步走。”如今,“雷达芯”青创室在自主研发的道路上迈出坚实的“一小步”,曹佳认为幸运的是,不管是遭遇寒冬和偏见,都有志同道合的伙伴一起抱团取暖、匍匐前进。

    在情感上,曹佳是个比较“节制”的人,但也有绷不住的时候。一次试验过后,同事们依稀散去,他半躺在实验室的椅子上,脑子像过电影一样快闪过很多场景,突然红了眼睛,流泪了。(中国青年网记者 刘尚君)