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李东:“这个突破点,是我刷牙的时候想到的!”

创建于:2022-11-28    来源:宣传部

人物名片:李东,银河娱乐场股份有限公司材料科学与工程学院教授,湖湘青年英才,主要研究方向为存算一体材料设计与器件构筑,相关研究成果以一作或通讯作者身份发表在NatureNanotechnology、NatureElectronics等国际顶级期刊。

李东教授。

90后,博士毕业直接加入银河娱乐场股份有限公司材料科学与工程学院,成为教授、博士生导师,“90后博导”成为李东的“网红”光环。

但抛开光环,我们看到的是一个专注于新型存算一体芯片材料与器件领域,对科研事业满怀热忱,谦逊温和的青年人。

在最小单位内,存和算如何组“CP”

芯片被誉为信息时代的“发动机”。然而,随着晶体管尺寸接近物理极限,摩尔定律逼近“天花板”,通过降低器件尺寸提高芯片集成度以提升电路性能变得愈加困难。

另一方面,传统的芯片技术基于冯·诺依曼架构,存算单元物理分离导致数据频繁被“搬运”,带来数据延迟与功耗急剧增加。

“如果让存算组‘CP’,不再需要‘搬运’了呢?”李东教授及团队的研究正是基于这一设想。这种新兴存算一体技术类似于人脑对数据的处理方式,一边“记”还能一边“算”,从根本上可消除不必要的数据流动。

但是难题在于计算要求数据实时变化,存储要求数据保持静态,理论上是两种完全不同的机制。“让3-5nm的元器件同时行使两种功能并且不相互串扰,这是很难的。”李东解释道。

李东正在对光电芯片进行研究。

针对这一难点,团队决定从最底层材料设计开始突破。相比传统硅材料,二维层状半导体拥有优异的电调谐性能和易集成优势,是构建存算一体系统的理想材料和功能单元。前期李东等已基于二维材料开发了半浮栅场效应晶体管,成功实现了p-n结的存储与编程功能(NatureNanotechnology, 2017, 12, 901)。

基于这一研究基础,在李东和潘安练教授的共同指导下,团队提出以双极性二维材料为基础,通过范德华异质结构设计,进一步开发了部分浮栅场效应晶体管,突破了传统芯片存算兼容瓶颈,获得了单器件存储和计算功能的完美融合。同时,器件表现出新颖的可重构特性,实现了全部的二元线性和非线性存内逻辑功能。

得益于器件存算兼容特性,传统工艺需10个以上晶体管才可实现半加器电路应用,此处仅需2个。这一研究成果以“Reconfigurable logic-in-memory architectures based on a two-dimensional van der Waals heterostructure device”发表于国际顶级期刊《NatureElectronics》,为开发下一代高能效、高集成密度的智能电子芯片提供了重要基础。

自2018年入职银河娱乐场股份有限公司以来,李东在存算一体材料设计与器件构筑领域以第一或通讯作者在国际权威期刊上已经发表论文24篇,包括 Nature Electronics, Advanced Materials, Light:Science&Applications, Journal of theAmerican Chemical Society,ACSNano等。

结合团队在Micro-LED微显示芯片和光电集成系统等方面的研究基础和优势,李东及团队正进一步在存算一体芯片里融入光元素,实现性能更高的光电集成芯片技术。

科研灵感来自于碎片化的时间

挑灯奋战到晚上深夜十一点、随时随地讨论课题,这是李东的工作常态。就连其他老师下班时看到仍在埋头苦干的他,也会打趣道:“还不走啊?”

不仅工作时间“超长待机”,李东同样擅长利用生活中的碎片时间。

“这篇存算一体工作的突破点,就是我刷牙的时候想到的。”为了不让自己忘记这个思路,他放下牙刷赶紧拿手机备忘录记下了要点,临睡前,还觉得不清晰,又反复琢磨,直到把思路理清发给团队成员,让大家做好明天讨论的准备,他才睡下。

第二天一大早,大家就开始讨论了,在李东看来,这样碎片化的思考,效率极高。刷牙、洗脸、睡觉前都可以用来思考问题,

往往很多新思路就诞生在这些“不起眼”的时间里。

“争分夺秒”搞科研,似乎也是团队的一种风气。

李东所在的湖南光电集成创新研究院楼内,即使晚间十点多,办公室的灯也都是亮着的,大家干劲十足。团队带头人潘安练教授也常常不分日夜的找大家交流,帮助李东这样的青年老师快速地凝练学科方向。

李东指导学生做实验。

恰逢学科建设年,李东深感:“作为青年人要做实事,瞄准国家的重大科学需求。”得益于前辈的助力,李东在新型多功能光电存算一体器件研发上取得了多项原创成果,其中逻辑光电子存储器被评为“中国电子科技十大进展”。

目前他正在探索如何与光电芯片互补集成衍生新的研究方向。他的眼神写满坚定,“科研是没有尽头的,每一阶段都有成就感。”

尽量让学生“少走弯路”

既是科研道路的过来人,又是年轻的老师,李东常常为学生“换位思考”,在相处过程中坚持言传身教。

有时辛辛苦苦认真批阅的论文被学生随意的一键接受修订,李东会郁闷,“干脆让他们自己摸索算了”。但联想自己的求学经历,也就理解了他们的心态,他依旧孜孜不倦地督促和鼓励他们,“还是希望学生少走点弯路”。

做科研没有捷径,唯有沉下心来坐稳“冷板凳”,他这种勤奋刻苦潜移默化地影响着学生,2020级直博生帅钦说:“他总是来办公室比我们早,走得还比我们晚,作为学生没能做到李老师那样实属惭愧。”

此外,他还鼓励大家勤思考、多用心,做到“在实验室的时间都是有效的”,只有全身心投入才能事半功倍。这句话给2018级博士生朱晨光留下了深刻的印象。

实验室里,李东手把手传授实验技巧,事无巨细地答疑解惑;生活中,他脸上也常挂微笑,处处关心照顾着学生。朱晨光很感激,“李老师总是主动找我们谈心,会叫我们一起打篮球、羽毛球。他的学术能力和人格魅力感染着周围所有人。”

当外界调侃科研人员投入和产出不成正比,李东却很豁达,“只要自己知道有用处、有意义就可以了”。自己的构想能付诸实践、受到业内肯定,看到学生有好的发展,他的付出就有意义。

李东所在的课题组合影。

来源:融媒体中心

学生记者:余路遥

实习编辑:辛伟兴

责编:余楚倩