讓一塊芯片學(xué)會(huì)“感知自我”，在“衰老”時(shí)主動(dòng)修復(fù)自己。這聽(tīng)起來(lái)有些科幻的研究，正是集成電路與微納電子創(chuàng)新學(xué)院大三學(xué)生孟凡悅每天都在思考的問(wèn)題。這位專(zhuān)注于用創(chuàng)新設(shè)計(jì)為國(guó)產(chǎn)芯片注入“生命力”的復(fù)旦學(xué)子，日前獲得了復(fù)旦大學(xué)2025年度“智擎學(xué)者”稱(chēng)號(hào)。
從排隊(duì)難題到芯片突圍
繁忙都市的公共樞紐，一邊是因資源分配不均而蜿蜒的長(zhǎng)隊(duì)，另一邊卻是閑置的空間。這個(gè)關(guān)于“效率與公平”的城市謎題，曾讓高中的孟凡悅陷入深思。高一暑假，他帶著團(tuán)隊(duì)調(diào)研、建模、測(cè)算，試圖構(gòu)建一套人流密集場(chǎng)所基于實(shí)時(shí)感知的動(dòng)態(tài)資源引導(dǎo)系統(tǒng)。
這個(gè)原本偏向社會(huì)學(xué)的課題，意外將他引向了硬核的芯片世界。在調(diào)研和系統(tǒng)建模中他發(fā)現(xiàn)：想要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的智能調(diào)度，那些宏大的算法模型終究要落腳于物理層面的精準(zhǔn)感知。“原來(lái)，連接數(shù)字世界與物理現(xiàn)實(shí)的支點(diǎn)，竟全藏在那一枚枚指甲蓋大小的芯片里?！彼貞浧鹉莻€(gè)觸動(dòng)心弦的瞬間，語(yǔ)氣中仍帶著最初的驚嘆。
種子就此埋下。進(jìn)入復(fù)旦后，在去年3-8月期間，他和團(tuán)隊(duì)參加“全國(guó)大學(xué)生集成電路創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”，瞄準(zhǔn)智能駕駛的“卡脖子”難題，嘗試在一顆國(guó)產(chǎn)處理器上，打造一個(gè)完全本地化的車(chē)載智能預(yù)警系統(tǒng)，最終獲得全國(guó)總決賽一等獎(jiǎng)（企業(yè)大獎(jiǎng)）。
集創(chuàng)賽項(xiàng)目展示
“你可以把它想象成裝在車(chē)上的一個(gè)‘智能小盒子’。”這個(gè)“智能小盒子”不依賴(lài)網(wǎng)絡(luò)，可同時(shí)預(yù)警碰撞與疲勞駕駛，并以對(duì)話(huà)式提示自然交互。“它提醒時(shí)，不是簡(jiǎn)單‘滴滴’叫，而是像對(duì)話(huà)一樣，便于司機(jī)接受?！?/p>
性能背后是技術(shù)的硬核突破。當(dāng)前，許多輔助駕駛的高性能方案都依賴(lài)國(guó)外芯片。而比賽期間，他的團(tuán)隊(duì)在一款國(guó)產(chǎn)芯片上，不僅實(shí)現(xiàn)了完整系統(tǒng)，還將預(yù)警延遲壓縮至10毫秒左右，這比某些業(yè)內(nèi)現(xiàn)有的方案更快。
同時(shí)，他們用單目攝像頭的組合替代了昂貴的激光雷達(dá)，大幅降低硬件成本的同時(shí)，仍保證了預(yù)警的準(zhǔn)確性?！斑@證明，通過(guò)對(duì)國(guó)產(chǎn)芯片的深度優(yōu)化，完全可以實(shí)現(xiàn)高性?xún)r(jià)比的卓越性能。”
對(duì)抗時(shí)間，讓芯片學(xué)會(huì)“自愈”
如果說(shuō)車(chē)載項(xiàng)目是解決當(dāng)下的工程挑戰(zhàn)，孟凡悅對(duì)CMOS基準(zhǔn)電壓源的研究，則更像是在為未來(lái)電子系統(tǒng)的“心臟”尋找一種長(zhǎng)久的健康秘訣。
他致力于設(shè)計(jì)這樣一顆芯片：無(wú)論溫度如何變化、隨時(shí)間“衰老”，或是制造中產(chǎn)生的微小差異，它都能始終輸出精準(zhǔn)、穩(wěn)定的電壓值，成為系統(tǒng)最可靠的基石。
孟凡悅在項(xiàng)目攻關(guān)中
面對(duì)溫度漂移、工藝波動(dòng)和器件老化三大難題，孟凡悅已為前兩者找到應(yīng)對(duì)路徑。他是從學(xué)界已有的研究思路出發(fā)，提出了一種可能更好的溫度補(bǔ)償架構(gòu)，仿佛“在湍急的河流中打下了幾根定海神針”，使得溫度補(bǔ)償效果不懼工藝波動(dòng)?！斑@樣，多批次芯片只需要通過(guò)一次出廠(chǎng)校準(zhǔn)，就可以獲得持久的抗溫度漂移性能?！?/p>
然而真正的“終極挑戰(zhàn)”，是時(shí)間帶來(lái)的不可逆老化。
“時(shí)間無(wú)法倒流，”他說(shuō)，“傳統(tǒng)芯片一旦出廠(chǎng)，其性能便會(huì)隨使用逐漸漂移。對(duì)于基準(zhǔn)電壓源芯片來(lái)說(shuō)，就是輸出的‘基準(zhǔn)’電壓越來(lái)越‘不準(zhǔn)’了?！彼臉?gòu)想是，能否讓芯片實(shí)時(shí)感知自身狀態(tài)，在“衰老”時(shí)主動(dòng)調(diào)整補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)真正的“自愈”？
“這是一條非走不可，但也特別難走的路?！彼枥L了這條研究道路的應(yīng)用前景，若這一設(shè)想成真，未來(lái)植入人體的醫(yī)療設(shè)備、飛向深空的探測(cè)器，這些難以維護(hù)的關(guān)鍵系統(tǒng)，都將擁有一顆更持久、更可靠的“心臟”。
從“解題者”到“出題者”
“我參加過(guò)很多競(jìng)賽。競(jìng)賽鍛煉的是縱深解決固定問(wèn)題的能力，這很重要。但科研中，問(wèn)題往往不是現(xiàn)成的。如何發(fā)現(xiàn)和定義一個(gè)真正有價(jià)值的問(wèn)題，才是起點(diǎn)?！?/p>
支撐孟凡悅在工程與科研間自如穿梭的，是一套獨(dú)特的思維鍛造體系，核心在于獲得“問(wèn)題定義的能力”，即從“解題者”轉(zhuǎn)向“出題者”。
他以學(xué)院“一生一芯”計(jì)劃為例，他與同學(xué)自主立項(xiàng)，“連性能和指標(biāo)到多少才算完成，都需要自己調(diào)研、定義?！边@促使他反思：一味追求最高指標(biāo)是唯一方向嗎？
在基準(zhǔn)電壓源的探索中，這種“出題者思維”指引他挑戰(zhàn)常識(shí)。當(dāng)旁人認(rèn)為通常只有特種工藝才能做到長(zhǎng)期穩(wěn)定性時(shí)，他卻沿著“追問(wèn)-溯源-破局”的邏輯鏈，深挖CMOS工藝的原理與弱點(diǎn)。穩(wěn)定性最大的敵人究竟是誰(shuí)？能否不改變工藝，僅通過(guò)設(shè)計(jì)的智慧來(lái)破局？
哲學(xué)閱讀滋養(yǎng)了這份追根溯源的思考習(xí)慣。黑格爾、康德的著作讓他沉浸于對(duì)概念本質(zhì)的思辨，也讓他愛(ài)上了體系構(gòu)建的過(guò)程。如今，他將這種抽象思考融入最具體的工程中，他笑說(shuō)，自己總不自覺(jué)地為手頭的工作尋找一個(gè)更“高級(jí)”的詮釋。他解釋道，這并非空談，而是為他帶來(lái)了良好的驅(qū)動(dòng)力和判斷力，“讓我明白所做之事有何價(jià)值，何為真正的創(chuàng)新，而非簡(jiǎn)單的重復(fù)?！?/p>
看“閑”書(shū)、“啃”文檔、找到使命
孟凡悅扎實(shí)的工程能力與開(kāi)闊的視野，源于前兩年有意識(shí)的“筑基”。“大一、大二，我主要做兩件事：一是學(xué)好專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，二是大量閱讀人文社科書(shū)籍，汲取思維養(yǎng)分。”
對(duì)工程實(shí)踐的入門(mén)，則始于“啃文檔”?！拔易畛跻詾檠芯烤褪亲x論文、做工程，后來(lái)老師點(diǎn)醒，產(chǎn)業(yè)界很多關(guān)鍵細(xì)節(jié)藏在技術(shù)手冊(cè)里?？型改切┦謨?cè)，才算摸到工程的門(mén)道?！?/p>
大一那年學(xué)院組織的日本半導(dǎo)體企業(yè)訪(fǎng)學(xué)，更在他心中提前鋪開(kāi)了一幅宏大的“產(chǎn)業(yè)地圖”。參觀(guān)晶圓廠(chǎng)、與從業(yè)者對(duì)話(huà)……他看見(jiàn)的不再是冰冷的技術(shù)，而是一個(gè)凝聚智慧、關(guān)系經(jīng)濟(jì)命脈的鮮活行業(yè)?！澳菚r(shí)我專(zhuān)業(yè)知識(shí)很弱，但學(xué)院愿意讓我們?nèi)ヒ?jiàn)識(shí)前沿?！彼貞浀?。
孟凡悅參加赴日交流項(xiàng)目
這份視野最終化為一份沉甸甸的使命感。“很多核心芯片還是國(guó)外巨頭十多年前的設(shè)計(jì)，性能或許尚可，但議價(jià)權(quán)不在我們手中?！彼e例說(shuō)，目前高性能基準(zhǔn)源往往使用特殊工藝，一顆芯片售價(jià)高達(dá)數(shù)百元且難以進(jìn)行片上集成，儼然是“昂貴的外掛心臟”；而他用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝實(shí)現(xiàn)的同類(lèi)功能，不僅成本僅為前者的幾十分之一，更能完美融入系統(tǒng)級(jí)芯片的體內(nèi)?！斑@不只是替代，”他強(qiáng)調(diào)，“更是用更普及、更自主的方式，把關(guān)鍵‘小零件’的命運(yùn)，掌握在自己手里?！?/strong>
在琴鍵與代碼之間
在孟凡悅的視頻號(hào)里，有一條他彈奏自制電子琴的視頻。從小學(xué)習(xí)鋼琴的他，很早就對(duì)“熱愛(ài)”有了更深的理解：“熱愛(ài)不一定等于技術(shù)頂尖。彈琴時(shí)那種全情投入、只有自己能體會(huì)的愉悅，本身就是價(jià)值。”
孟凡悅高中時(shí)制作的特效鋼琴
“我很早就意識(shí)到，自己可能不是彈得最好的那一批人。”他坦然說(shuō)道，于是，他開(kāi)始用自己擅長(zhǎng)的方式延續(xù)這份熱愛(ài)。高中時(shí)，他制作酷炫的鋼琴瀑布流特效視頻，上大學(xué)后，他用FPGA電路器件制作電子琴?！拔矣霉こ痰姆绞剑诹硪粋€(gè)維度呈現(xiàn)鋼琴的魅力。用自己擅長(zhǎng)的方式，在更廣闊的領(lǐng)域傳遞熱愛(ài)，這本身就很開(kāi)心?！?/p>
孟凡悅設(shè)計(jì)的基于FPGA的多功能電子琴
從優(yōu)化公共樞紐空間到設(shè)計(jì)芯片，從哲學(xué)思辨到鋼琴創(chuàng)作，孟凡悅將敏銳的觀(guān)察、抽象的思考與硬核的工程融為一體。他不僅在探索技術(shù)，更在踐行一條“以做代學(xué)、敢破敢立”的成長(zhǎng)路徑。
“最實(shí)在的建議，就是勇敢去打破，”他總結(jié)道，“當(dāng)你有一點(diǎn)想法時(shí)，別等待，去嘗試、去碰撞、去主動(dòng)求解。真正的成長(zhǎng)，就藏在你打破現(xiàn)狀的每一步里?！?/p>
