为鼓励博士、硕士研究生潜心治学，作出优秀的科研成果，北京大学集成电路学院自2023年开始评选学院优秀博士/硕士学位论文。2023年度学院优秀博士学位论文获奖者为盛凯、刘柯钦、王浩彬、杨宇驰、刘玉县、钟毅、罗金（排名不分先后），优秀硕士学位论文获奖者为诺木琴。以下是他们的论文简要介绍和写作心得节选，希望能更好地帮助师弟师妹们选题与写作，以高质量的学术成果和学位论文，为全人类的知识宝库添砖加瓦，留下专属自己的刻印。
一、面向数据中心的有线传输收发机设计研究
盛凯
论文概述
本论文针对面向数据中心的有线传输收发机设计技术开展研究。取得的主要创新性成果如下：(1)提出了一种新型脉冲发生器，减少了逻辑电路级数和晶体管堆叠数目，改善了发送机输出信号的抖动性能和边沿速度。(2)针对PAM-4信号眼宽较小的问题，提出一种脉宽可编程的脉冲发生器电路，提高了眼图宽度；提出一种基于码型的预加重均衡技术，以电流注入的方式恢复被衰减的号幅度，避免输出摆幅衰减。(3)提出了一种基于时间交织采样的模拟相干光接收机架构，提高了传输数据率，结合两级均结构和欠采样环路，降低了功耗。(4)基于28nm CMOS工艺，设计了低功耗112Gb/s PAM-4发送机、眼图增强的128Gb/s PAM-4发送机、200Gb/s DP-QPSK相干光接收机等三款芯片，测试性能达到国际领先水平。
写作心得
博士论文通常需要制定合理的写作计划从而按时保质完成，除了论文写作本身之外，选题与文章结构的设计也是非常重要的一环。论文的选题和结构主要根据博士期间的工作确定。需要注意的是，博士论文需要有清晰的主题和行文逻辑，一方面，在平时的工作中，需要注意几项工作在方向上的连续性，另一方面，在准备博士论文的时候，也需要重新整理已有内容，多与导师沟通讨论，梳理出最佳的行文逻辑。确定合适的论文选题和行文逻辑之后，写作过程才会比较顺畅，更加重要的则是可以减少大改的次数。正式写作的进度安排可以根据送审时间向前倒推，并给修改留出足够时间。完成初稿后就可以发给导师审阅，同时自己也可以继续检查发现问题，双方同时进行多轮修改。
二、基于新型铁电器件的储备池计算研究
刘柯钦
写作心得
个人的一点经验仅供参考，对于博士毕业以后想继续从事科学研究的博士生，博一时主要学习各种科研技能、科研知识，快速提升自己的理论和实验能力，尽快进入科研状态。博二、博三时在开展科学研究的同时要着重注意自己科研思维的培养，在不断的理论和实验积累中进行分析、总结和思考，提升自己的思维能力和设计科研方案的水平。在博四时一般能达到较好的科研状态，因此需要抓紧时间并争取做出更多的成果。博五主要完成两个非常重要的工作，一个是确定未来的去向，另一个是保质保量地完成博士论文写作。
三、基于激光加工的多功能柔性传感微系统的研究与应用
王浩彬
论文概述
可穿戴设备和柔性电子的智能化、微型化是当前国际科研前沿，本论文针对多功能柔性传感微系统开展了全面、深入的研究，论文的主要创新性成果如下：一、建立了基于激光加工的多传感器兼容制造方法，实现了物理、化学、生理等多类型柔性传感模块，并保证了模块的均一性、稳定性；二、提出了系统集成中的多参量解耦方法，保证了传感模块的特异性，提高了抵抗环境干扰的能力，实现了多传感器协同工作；三、提出了满足多场景需求的系统一体化集成构型，实现了多传感器的高度集成，提升了系统的通用性与实用性。
写作心得
对于博士期间遇到的各种困难，当然离不开导师一直的引导、关心与帮助。张海霞老师的言传身教让我受益终身。张老师本身是一个善于表达的人，她时刻提醒我要培养良好的表达能力，这为我创造了很多发现自己不足，与他人学习的机会；其次，强迫症、钻牛角尖是科研的大忌，这区别于“细节决定成败”，每当我陷入自己的思想沼泽时，张老师会及时拉我一把，督促我不要在细枝末节上消耗自己；其三，张老师对事业永怀的满腔热情与不懈追求始终激励大家踔厉奋发，她不仅以一个个鲜活的案例帮助大家树立正确的三观，也潜移默化地让我们深知，身为一名博士研究生，需要全面发展，需要胸怀天下，这也更加促进了大家对科研的热情与动力。
四、大面积高功率芯片的嵌入式微流体冷却技术
杨宇驰
论文概述
算力驱动下，芯片的热管理挑战日渐加剧，散热性能制约了系统的性能，对此，论文对大面积高功率芯片的歧管型嵌入式微流体冷却技术进行研究。在理论上提出了一种紧凑型双H歧管通道结构；在加工方面开发了IC兼容的嵌入式微流体冷却通道结构批量化制造和封装工艺，实现超过1000 W的有效冷却；最终验证了嵌入式微流体冷却芯片的可靠性。通过嵌入式微流体冷却设计、加工、可靠性的研究，推动了大面积高功率芯片的高效热管理技术的发展。
写作心得
在攻读博士学位的过程中，除了学习专业课程，我阅读了大量与专业有关的文献和书籍，这既让我开阔了视野，也使我对自己的研究内容和学科结构有了进一步的认识。在王玮老师的指导下，我学习了传热学领域的基础知识，掌握了各个物理参数的概念和意义，奠定了扎实的物理技术。在开展仿真研究的过程中，为了简化计算，我建立了新通道结构的一维热阻模型，在适当的假设条件下求解温度分布的解析值，该成果发表在了传热学领域顶级会议中。因此，扎实的基础知识是我学位论文理论创新的来源；除此之外，我还尽量参加学院组织的学术交流活动，聆听专家们的经验和总结，是我对产业的发展现状有了更深刻的认知，学习了最新的芯片封装工艺，并开发了与之兼容的嵌入式微流体冷却技术，拓展了嵌入式液冷的应用范围；最后，在与科研单位和企业的合作过程中，我了解了嵌入式液冷的运用瓶颈，开展了可靠性的研究和表征方法，计划建立可靠性测试标准，推广嵌入式液冷的实际应用，降低冷却能耗，提升系统性能。
五、基于超短脉冲激光的硅MEMS陀螺振动特性调控技术研究
刘玉县
论文概述
本文提出了一种基于超短脉冲激光刻蚀修调的硅基MEMS陀螺振动性能改善方法，使MEMS陀螺振动噪声降低至非匹配陀螺的七分之一；同时提出了一种MEMS音叉陀螺多力学特性参数解耦调控方法，推导了几何工艺误差对陀螺模态频率、机械耦合和振动灵敏度等力学特性影响传递机理，实现了模态匹配、机械耦合以及振动灵敏度相互解耦调控；还设计了一套基于低成本皮秒激光、图像识别算法的自动化调控系统，并形成硅基MEMS陀螺工艺误差修调解决方案。
写作心得
导师给定一个研究领域或者方向，然后进行背景调研，调研的深度和广度直接影响确立课题的前沿性和创新性，经过背景调研后确立自己的研究课题。选题是确定主攻方向、撰写学术论文的第一步，它直接影响着研究的对象、方法，技术路线的选择与学术成果的质量。选择课题既要能够站在理论前沿，更要深入实践前沿，使理论研究和社会实践有机结合，在结合中不断发掘新问题，这往往是成果创新的切入点。另外，研究工作的创新性也体现在学科交叉，用其他学科的传统的方法解决本学科遇到的困难问题，往往也能提出创新性解决该领域的问题。
六、面向异构计算与在线学习的超大规模类脑芯片研究
钟毅
论文概述
本论文题为《面向异构计算与在线学习的超大规模类脑芯片研究》，围绕当前类脑计算在硬件实现上的关键技术难点，分三方面研究了适配超大规模众核类脑硬件平台的片上网络顶层架构、面向通用类脑应用场景的异构融合神经形态计算模型、基于仿生自适应原理实现类脑智能的在线学习技术。在此基础上设计流片了一款28nm CMOS工艺千核异构学习类脑芯片——PAICORE 2.0，实现了当前世界上规模最大的单芯片类脑设计，可执行高效的类脑片上推理和学习功能。
写作心得
当然在博士论文的写作过程中，在核心工作的完成过程中不可避免地会遇到诸多难以预见的困难，这实际也是科学研究中面临的常态。譬如在本论文中超大规模芯片的设计就是一个非常现实的挑战，这是课题组甚至是北大近年来尝试设计的最大芯片，当然会面临从未有过的问题。由于缺乏这些经验，设计则重新探索了一种从底向上的层次化设计思路，实践了一种新型数字设计验证测试全流程方法学，这些未知的困难总是依靠具体的每一次尝试来解决的，可以说实践是克服这些困难最可靠的方法。在克服困难的过程中，导师则提供了极其关键的帮助，总是能够以高屋建瓴的学术嗅觉与洞察力，抓住关键问题所在，来帮助我剖析、解决这些挑战，推导出多种可能的尝试路径，在导师的悉心指点下，前后如此庞杂的研究内容才得以顺利完成。本论文工作能够顺利完成，离不开各位老师和同学在研究过程中给予的莫大帮助。
七、基于铁电晶体管的神经形态计算研究
罗金
论文概述
本文围绕神经形态计算中存内计算和脉冲神经网络两条关键技术路线，基于铁电晶体管(FeFET)的特性进行了器件-电路-算法的协同设计，在降低硬件开销、提升能效的同时实现了功能拓展。面向非易失性存内计算系统，首次结合时间域计算的优势，提出一种基于FeFET的新型混合信号存内计算系统。进一步，针对边缘端非易失性系统的硬件安全问题，对加密算法和硬件进行协同设计，提出一种基于新型铁电隧穿场效应晶体管的加密存内计算系统，在增强安全性的同时能提升面积效率和能效。另一方面，面向仿生脉冲神经网络，首次提出利用双向铁电极化翻转模拟兴奋和抑制的动态，实现了一种基于新型FeFET的脉冲神经元。进一步基于FeFET实现了新型自适应随机脉冲神经元和有符号突触，显著降低脉冲神经网络系统的硬件开销。以上工作为神经形态计算系统的大规模硬件集成和高级功能的实现奠定了基础。
写作心得
对于理工科的同学，博士论文的写作往往集中在送审前的2-3个月，这也是很多同学找工作、找教职等的关键时间点，需要安排自己的诸多事务，建议大家提早倒推，合理规划各章节的写作时间。根据截止日期和个人事务安排，制定一个详细的时间表。将论文的各个章节分解为小的可管理的部分，评估每个章节的重要性和复杂性，为它们确定优先级，并为每个部分设置截止日期。确保给自己足够的时间来完成每个任务，并留出一些缓冲时间应对意外情况。在写作过程中，积极寻求老师的意见和反馈，与老师讨论你的论文计划和进展，他们的反馈可以帮助你及时纠正偏差。博士论文写作阶段可能会伴随着压力和焦虑，十分建议希望同学们照顾好自己的身体和心理健康，合理安排休息时间，以提高工作效率和保持动力。
八、肖特基型p-GaN栅HEMT栅漏耦合
势垒降低效应及阈值电压稳定性
诺木琴
论文概述
本文通过脉冲I-V测试提取了GaN功率器件在高漏源电压(VDS)下的阈值电压(Vth)，发现Vth随着VDS增大而负向漂移，对此提出栅漏耦合势垒降低（Gate/drain coupled barrier lowering）理论：在高VDS下，电容耦合效应将抬升p-GaN层的电势，p-GaN电势的抬升将降低沟道处的电子能量势垒，从而导致Vth降低。在此基础上，通过研发高压Vth测试电路，对器件施加栅极应力、漏极应力及漏极偏置，完成GaN功率器件动态阈值电压特性的系统性表征及建模。对GaN功率器件的设计与应用提供了重要的指导。
写作心得
学业规划：首先确定自己在一年或半年期内的大体科研目标，之后对这些总体目标进行拆解为每月、每日的切实可行的工作量，以周为单位进行回顾总结和下一步调整。大体科研目标的选取一方面要参考导师的指导，另一方面要自己关注行业动向。
职业规划：搜罗自己感兴趣的工作内容，通过各种渠道加深了解，并且针对其招聘要求加强自身能力，在参加具体招聘时，对工作岗位进行保底组和冲刺组分档，保证自己不至于失业。
二者相互促进：如果期望的职业方向与目前的学业方向有相关部分的话，很容易进行相互促进，只要着力研究交叉领域即可；如果两者毫无关联的话，可能不太容易做到相互促进，只能齐头并进。
