湖南日报全媒体记者 王铭俊

【名片】

杨鑫，1987年生于娄底市。湖南大学教授、博士生导师，功率半导体与集成技术全国重点实验室副主任。曾获湖南省青年科技奖、湖湘青年英才等荣誉。

近年来，他主持或参与国家自然科学基金等课题10余项，主持管理科研经费超1000万元，与株洲中车时代电气股份有限公司等行业头部企业长期合作，在功率半导体器件建模与驱动控制、可靠性研究等方面取得系列重要创新成果。

杨鑫。通讯员 摄

【故事】

11月3日，湖南大学功率半导体与集成技术全国重点实验室，杨鑫热情地带领记者参观他的实验线。

“这是一条比较完整、纯国产、能够验证我们想法的一条实验线。花的钱不多，却很精致。”杨鑫对此颇为满意。

在这里，他和团队主要做两件事——针对功率半导体芯片本身及封装技术开展可靠性研究，使产品接近更好的状态。

功率半导体芯片是电子产业链中最核心的器件之一，主要起着电能转换和控制作用，广泛运用于高铁、汽车、工业电机、航空航天等领域。2010年，当他在国外攻读博士学位钻研IGBT芯片时，我国还因为这种功率半导体芯片技术的落后，被嘲讽高铁患有“心脏病”。

目前，我国功率半导体芯片已形成规模效应，不过，由于起步晚、工艺相对复杂并缺乏验证机会，国内厂家大多在追随海外的技术发展路线。

在杨鑫的实验室里，企业制作的功率半导体芯片被送来后，就在一台机器前接受“CT”检查，看看微观结构是否合格。接下来，还要接受严苛的实验考验。

“这就是模拟高铁运行的实验，你看，芯片还在‘跑’。”杨鑫指着显示屏介绍，通过程序模拟的工况，芯片便会不间断地操作，以此检验自己的寿命极限，其运行状态也被一一记录。

“企业更关注的是怎么将产品尽快做出来，而我们更关注的是，如何对芯片进一步优化和改造，以确保产品更好、更可靠。”

杨鑫介绍，在功率半导体芯片制作过程中，封装是另一个重点、难点。一个拇指大小的芯片，通流能力往往只能达到50安培，但在很多应用场景中，要求达到1000甚至上万安培。这就要求，并联20个甚至上百个芯片。

要让拇指大小的芯片获得均匀的热力，就得让它们像国旗护卫队一样，“身高”一致。这不仅非常考验设计仿真能力，更考验工艺的“火候”。目前，杨鑫开展的研究已申请专利40余项、获得授权20余项，较传统的封装产品至少提高两三倍寿命，且成本没有明显提高。

测试的芯片来自中车株洲所、泰科天润等企业，尽管自身产能有限，但在杨鑫团队有需求时，企业总是在第一时间送来样品。

“在丁荣军院士的大力支持和带领下，我们这样年轻的科研团队才能有机会与我国功率半导体龙头企业——中车时代电气，共建我国功率半导体领域唯一的全国重点实验室。幸福来之不易！”这正是杨鑫所喜欢的模式，以解决实际需求为目的展开研究。

杨鑫在英国帝国理工学院读研时，往往一门理论课仅30个学时，学校却会安排100甚至200个学时，要求学生针对1个项目独立展开应用实践。那时，他和同学围绕芯片并联的极限大开“脑洞”，穷尽办法建立数学模型，并通过实验验证效果，靠反复迭代和优化实现螺旋式上升，以此形成研究的闭环。

“虽然很多项目会失败，但向未知挑战的过程太有意思了。”去年，杨鑫在国际公认的物理学顶级期刊《Physical Review Letters》发表论文，为功率半导体芯片寻找尽可能理想的开关，使得开关过程时间更短、能量损耗更低。

“要求比较严格，治学很严谨”“必须推荐！剑桥大学博士毕业，才华横溢”“很低调的。本科生上了他的课，都喜欢找他请教问题”……这是学生对杨鑫的评价。与之相呼应，在与记者交流时，“小团队”“实事求是”等词语总是不经意地从杨鑫的话语里蹦出来。他说，功率半导体芯片需要成千上万人的努力，而他们所做的就是局部改进，探明业界所不明的理论问题。

在国外读博时，父母对他的唯一要求是“一定要回国效力”，他想的也是回来后结合祖国的需要，发挥自己的专业优势。

解决一些“卡脖子”技术问题，在硅基IGBT及其后代材料碳化硅功率芯片的研究上，获得更好的稳定性和可靠性……杨鑫希望，和国内企业一道，从国际“跟跑”做到国际领先。