项目介绍
“芯”青年说学术活动是北京大学集成电路学院推出的优秀研究生座谈分享系列，旨在提供同辈间的沟通平台，分享科研经验，解答青年烦恼，促进学术共赢，推动思想交流。在轻松平等的氛围下开展学术交流与分享，树立同辈榜样，促进同辈间相互学习，进而为国家的集成电路发展贡献“芯”力量。
嘉宾介绍
个人风采
王栋，北京大学集成电路学院集成电路设计方向2019级博士生，导师为廖怀林教授。博士期间参与发表学术论文共14篇，其中以第一作者身份在微电子领域的顶级会议VLSI和顶级期刊TCAS-I等发表论文3篇，另有2篇在审。申请发明专利共6项。曾获博士生灵均领航奖学金、北京大学三好学生等荣誉奖励。研究方向为射频与毫米波集成电路与系统设计，主要包括CMOS模拟/数字功率放大器设计、毫米波数字化发射机设计、毫米波全数字同时多波束相控阵设计等。
代表性工作：基于数字差相发射机的Ka波段多波束DBF相控阵
多波束卫星通信与传统地面通信相比，具有可靠性高、覆盖面广、通信性能好等明显优势，对航海作业、科学考察、应对自然灾害及一般性战争冲突等具有重大意义。当前多波束卫星通信系统以数字波束赋形潜力最大，性能最好；然而，当前所报道的数字多波束发射系统大多数工作依然停留在基于分立元件实现的水平，体积庞大，功耗过高，难于配置，实用前景较差。针对以上关键问题，以王栋为主要代表的北京大学集成电路学院/集成电路高精尖创新中心廖怀林教授-刘军华副教授团队提出了面向Ka波段多波束卫星通信系统的数字发射机架构，在国际上首次实现了CMOS集成的全数字同时多波束发射阵列并完成演示。团队所提出的数字发射系统采用差相（Outphasing）架构，避免了难度极高的幅度数字化要求，且能够获得更好的功率/效率性能。在此基础上，课题组创新性地提出了基于倍频方案的Ka波段全数字差相发射机，由C波段数字相位调制器与四倍频器配合实现Ka波段全数字相位调制，极大地降低了数字相位调制器的设计难度且获得了更好的频谱性能。此外，芯片集成具备相位对准能力的全数字锁相环，在阵列实现上大大降低卫星通信系统的成本与复杂度。
该工作以“An All-Digital Outphasing Transmitter IC for Ka-Band Bit-to-RF Concurrent Multi-Beam DBF Array”为题，发表于2023 Symposium on VLSI Technology and Circuits，VLSI。
Ka波段全数字多波束相控阵系统框图及测试结果
王栋在2023 VLSI大会上做汇报
访谈交流
Q:面对实验失败，怎么有效地分析原因并改正的原因？
A: 在我们电路设计方向，芯片测试是非常重要的一环，自刚进组师兄们就曾不断告诫我，要多去实验室感受芯片测试的过程，如今五年过去，我对实验测试也已经有了自己的深刻认识。
第一，熟练并清醒。最重要的当然是对自己的工作烂熟于心，这能够帮助我们在实验过程中最大程度上理解那些非正常现象的产生原因。与此同时应当时刻保持清醒，基于最基本的物理素养以及一些辅助数据的帮助，合理判定哪些方向是无需怀疑的，不被没有意义的怀疑方向浪费精力、干扰视线。
第二，保持耐心，关注细节。不知大家有没有注意到，我们经常会在测试之初遇到很多电路或器件完全不work的“离谱”现象，反而在经过了第一轮的摸底实验以后，整个人心里有底了，后面会顺利得多，遇到的新问题也似乎显得更“合理”且容易得到快速解决。我们太渴望证明自己的芯片是正常的、是没有问题的，我们会在看到不符合预期的实验现象时变得急躁，进而通过不断地换芯片等意义不大的操作消磨自己的耐心和信心。其实很多时候，问题的答案都在一些不起眼的数据细节里。
第三，与导师或同学讨论。实验测试费脑力也费体力，我们的思维经常会因长时间的高强度工作而变得钝化，这时就需要有新鲜的思路和视角参与进来，往往能得到意想不到的惊喜。此外，导师的经验真的非常宝贵，有时仅需几句话就能帮我们节省大量时间。
实验测试是一个很磨人的过程，需要我们有耐心，也有信心。好事多磨，风雨之后定是彩虹！
Q: 对于初次从事科研的学生来说，有什么建议吗？
A: 第一，多看文献，多与导师主动交流。大家都明白，微电子是很吃经验的专业，通过大量的讨论和文献阅读，我们能够迅速吸收前人的研究成果，抓住自己研究领域的前沿信息和重难点问题，发掘出有价值的研究方向。
第二，多动手实践。实践出真知，只有在自己独立完成某个器件或电路的设计之后，才能够对文献中讲的各种问题和现象加深理解，将其变成自己的经验。
第三，独立自主，思考至上。刚刚接触科研，正是训练科研思路的关键时候，我的经验是应当养成独立自主解决问题的好习惯。比如在等待一些仿真的过程中去主动预测仿真的结果，等仿真结束再来和自己的预测比对，如果不一致，原因是什么？如果需要进一步的实验佐证猜想，该如何设计对比实验？在询问别人时，放弃“我的电路有问题，请你帮我搞定”的坏习惯，面对问题主动出击，成为掌控节奏的那个人！
Q: 发现自己在做的项目产业界也在关注，如何找到自身优势？
A: 看到这个问题，我的第一反应当然是咱们学术界勇于创新，产业界毕竟要从成本的角度出发考虑问题，有时难免畏手畏脚，我们则没有这方面的掣肘，可以放心大胆地去尝试、去创新，我觉得可以从这个角度去寻找科研的方向。
我个人认为，学术研究的主要意义在于为十年、二十年以后的科技发展探索方向，而不在于与产业界争一时之高低。在学术研究中，我们可以在不脱离实际的前提下适当尝试一些激进的、复杂的、甚至异想天开的技术方法，此刻的异想天开很可能成为未来的主流。每个人都希望自己的工作能够从论文落地，实现产业化，造福千万家，但全世界像我们一样的科研人员数都数不过来，又有几个能真正做到。作为世界科技创新发展洪流中的一朵朵小的浪花，我们不求每个人都到达彼岸，但求在这个伟大的事业中贡献自己的一份力量。
Q: 有一些初步想法后，不确定哪些想法可行，但是试错成本又比较高，该如何取舍?
A: 所谓试错成本过高无非是担心自己考虑不足，花了大把时间最后实验失败，竹篮打水一场空，这一问题的核心还是在于动手做实验之前的评估是否全面，这就要求我们应当充分利用身边的资源尽可能减少评估不充分的因素。
第一，建模。首先应当学会高效利用设计工具简化问题，以简单的模型去做初步的验证以降低试错成本。第二，我们也可以积极与导师或同学进行讨论交流，大家集思广益，尽可能把自己想不到的各种问题都暴露出来逐个分析，这也是利用身边资源降低试错成本的一个好办法。
如果做完前面两步还是不能让你心里有底那我个人认为就没有什么更好的办法了，这就需要我们结合自身情况，比如所处的时间段（低年级还是高年级）来做个决断，看对自己来说放弃这个想法和承受实验的失败哪个代价更容易被接受。这个问题本就没有什么万全的应对之策，人就是在不断地做取舍中成长，没有谁是永远正确的，大可看开一些，因为也没有哪个想法是用来拯救世界的。
2023级博士生朱天翔访谈感想：
作为刚刚踏入科研门槛的学生，王栋师兄的个人经历和访谈内容给了我很大的鼓舞与启示。在面对实验失败时，王栋师兄强调了熟练掌握技能、保持清醒头脑、耐心关注细节以及与他人讨论的重要性。这些原则不仅适用于科研，也是在任何领域面对挑战时的宝贵指导。特别是他提到的在实验测试中要保持耐心和信心，以及在遇到问题时不急躁、不盲目地换芯片，而是要深入分析数据细节，这是科研中常见的陷阱，也是科研新手需要特别注意的地方。对于初次从事科研的学生，王栋师兄还建议多看文献、多与导师交流、多动手实践，并且强调了独立自主和思考至上的重要性。这些建议不仅能帮助我们建立科研思维，也有助于我们在科研道路上更加稳健地前行。
总的来说，王栋师兄的经验告诉我们，科研不仅需要智慧和勤奋，更需要方法和策略。他的故事激励我们在科研的道路上，无论遇到多少困难和挑战，都要保持耐心和信心，坚持不懈地探索和前进。正如他所说，好事多磨，风雨之后定是彩虹，科研之路亦是如此。每一次的失败都是通往成功的必经之路，每一次的挑战都是成长的机会。希望将来我也可以像王栋师兄一样，在科研上保持不断探索的毅力和决心，创造属于自己的价值
