李清江：讓芯片擁有記憶

　　過去十年，國防科技大學電子科學學院副研究員李清江的科研工作就圍著“憶阻器”轉。

　　這是智能芯片中一種有“記憶”的電阻開關，它會根據電壓或電流歷史而動態改變電阻狀態。“憶阻器是一種新型電子元件，其特性與人類大腦中的信息處理基本單元——神經突觸很相似，它具有超小的尺寸、極快的擦寫速度以及超長的擦寫壽命。”李清江對科技日報記者說，他及團隊成員要做的就是通過設計優化憶阻器，給智能芯片裝上最靈敏的“突觸”。

　　近日，共青團中央公布了2021年“全國向上向善好青年”名單，李清江榜上有名。

　　證明經典理論無誤

　　談到科研路上的“關鍵點”，李清江說起了8年前的一個深夜。

　　2013年，德國學者在國際權威刊物上發表論文，展示了某型憶阻器的非零交叉特性，而這與憶阻器經典理論不一致，由此提出憶阻器理論存在錯誤，引發國際學術爭議。

　　那天深夜，剛剛留校任教的李清江在查閱文獻時，看到了這篇論文。這給他帶來巨大的沖擊，以至夜不能寐。

　　李清江反復思忖，如果德國學者的質疑為真，則無異于給原始理論判了“死刑”，但真是如此嗎？“不信邪”的他開始了反復的理論分析、實驗測試、結果比對……

　　一次又一次的結果都表明德國學者的結論是正確的，但他總覺得哪里不對勁？到底是哪里出了問題？

　　一次測試中，極度疲憊的他忘記關閉直流電信號，但就是這次“不小心”，讓他發現了問題的關鍵。他緊盯著憶阻器測試儀器上出現的規律曲線，敏銳地意識到該現象可能預示著器件中存在共生特性，這讓他極度興奮。他連夜撰寫測試方案、反復進行實驗驗證，最終成功揭示了憶阻器非零交叉特性的物理機理，并首次實測證實了器件中憶阻、憶容和憶感三種記憶特性的共存，進而證明了經典憶阻器理論無誤。

　　相關研究成果被“憶阻器之父”、美國加州大學伯克利分校教授蔡少棠評價為“憶阻器研究中的又一個里程碑式的工作”，認為其對憶阻器的設計、制備與電路應用具有重要的指導意義。

　　突破智能芯片技術瓶頸

　　2018年，在一次項目研討會上，李清江了解到我國某重大航天工程的星上處理機存在架構復雜、能耗高、智能化程度低等問題，極大制約工程的效能發揮。

　　會后，他找到某航天工程團隊技術專家深入探討，了解星上處理機的架構、功能，同時思考可能的解決方案與技術細節。

　　經過半個月的研究，李清江提出解決問題的新思路：利用新型憶阻器開發下一代智能計算芯片和智能星上處理機，并與團隊成員論證方案的可行性與預期效益。

　　“憶阻器屬于世界前沿研究，但它還沒有邁入應用階段。方案雖可行，但能否成功，誰也無法預料。”有人提出質疑。

　　“我們一定可以！”李清江暗下決心。

　　為了不耽誤進度，李清江和同事日夜奮戰，僅用2年時間就突破了多項核心技術，成功設計出多核可配置憶阻器類腦計算芯片，首輪流片即成功。他還以此芯片為基礎，開發出國內首套紅外圖像智能處理機樣機，并在某系統星載預處理中得到應用驗證，處理能效相比現有系統提升了1個數量級。

　　為打贏未來戰爭培養人才

　　獲悉李清江入選“全國向上向善好青年”名單，他身邊的領導、同事一點都不意外。

　　“清江老師是我的榜樣。”李清江課題組成員、國防科技大學講師宋兵說，“對待科研工作，他非常嚴謹，不放過每處細節，并且善于從容易被忽視的地方發現問題。我在攻讀博士學位時，每當遇到實驗瓶頸，他總會認真幫我看實驗記錄，并給予我啟發，使我順利攻克了高開關比選通管設計制備關鍵技術，完成了博士學業。后來留校和他成為同事，在一起共事的過程中，我更能體會到他對細節的執著，這種精神一直影響著我。”

　　自留校任教以來，李清江榮立個人二等功1次、三等功2次。同時，他還積極指導學生參加學科競賽，由他指導的學生獲得了全國一等獎4項、二等獎3項。

　　在一次競賽中，學員汪泳州在電路調試時，由于電路的輸出總是難以達到預期效果，產生了挫敗的心理，工作也沒了動力。李清江鼓勵他：“失敗只是暫時的，要勇于面對失敗，從失敗中吸取經驗。”

　　隨后，兩人一起重新設計電路，對比仿真與測試結果，一點點分析優化，最終達到了題目要求的指標。

　　“我們要為打贏未來信息化戰爭培養高素質電子信息技術人才，精準對接技術‘供給側’與戰場‘需求側’，為服務強軍備戰提供人才支持和最優技術方案。”李清江說，下一步，他將與團隊一起攻關基于傳感器與類腦智能處理一體化集成的感存算一體芯片。