挑战杯现场：青年团队攻坚中国芯，微型散热与超声探头亮相

“手机用久了会不会发烫？算力越强，热量越难排出去。”

第十五届“挑战杯”建设银行中国大学生创业计划竞赛终审决赛的展示现场，电子科技大学参赛项目负责人李挺托起掌心里那片芯片——只有15平方毫米，厚度0.4毫米，向记者问出了这个多数手机用户都遇到过的问题。他和团队想解决的，正是这个“烫手”的难题。

这届竞赛对准“十五五”时期的产业布局，意在让青年学生在关键核心技术攻关里找准方向。大赛中，不少青年学子把注意力放到芯片上，想在一项项关键技术里啃下“中国芯”这块硬骨头。

一参赛团队在合影留念。大连理工大学供图

方寸之间：从终端痛点重塑芯片新形态

手机发热正在从偶尔出现变成常态。李挺团队的方案是MEMS工艺的微型主动风冷芯片。AI应用、高画质游戏、端侧大模型逐渐普及，芯片算力往上走，热密度也跟着快速攀升，传统VC均热板这类被动散热手段已经越来越贴近物理极限。与传统微型风扇不同，这类器件不靠旋转叶片和轴承，而是用半导体微纳工艺在芯片内部做出能高频振动的结构，推动空气流动，实现局部主动散热。

眼下，产品正从实验室迈向产业验证。团队已经和多家厂商联合开发样品，并依照不同设备的尺寸衍生出多种型号。往后，它还可能进入对体积和可靠性要求更高的场景，比如导弹导航定位芯片的散热。

在另一处展台，

“你们的探头能不能把诊断和治疗做到一起？”

清华大学“下一代片上超声系统”项目负责人马宇轩回应：“原理上可行。下游客户要是有这个需求，这就是个可以探索的合作方向。”

赵红雲更在意手术效率和患者感受。诊断、治疗得分两次做，患者就得多担一次操作风险，医生也得反复调整方案。他希望团队尽快突破瓶颈，把诊断与治疗集成到同一根微型探头上，做到“一次进管，同步看病灶、同步施治”。

心腔内超声（ICE）导管单根能卖到数万元，可大多是一次性耗材。传统超声换能器常采用含铅压电材料，安全、环保、一致性都有问题，加工精度和良品率也不容易提上去。清华团队改用半导体微纳工艺重做制造路径：用光刻、刻蚀定义结构，以无铅材料替代传统材料，再依托成熟产线实现自动化生产。这颗芯片除了心脏介入，还能用在消化道超声微型探头等场景。

马宇轩2021年加入团队时，这个课题更像前沿研究，商业化路径并不清楚。研发做了5年，团队今年1月成立公司，目前已拿到订单。

记者注意到，不少展位的芯片设计不再只充当算力的容器，也开始承担相册加密、车内气味识别、扩大像素等功能。硬件的底层能力，正被一点点改写。

参赛项目展示现场。大连理工大学供图

破局生长：从实验室到产线的艰难对齐

实验室里漂亮的参数，到了产线上往往要重新交学费。从图纸走到可商用芯片，是青年芯片创新最难迈的一道坎。

“真正的芯片创新，不是不计代价刷极限参数，而是走通一条可量产、可交付、市场用得起的技术路线。”厦门大学陈金兰和团队带来的“微芯光迅”项目主攻Micro-LED光互连芯片，想用高速、低功耗的微型器件替代传统激光器，对准的是AI算力中心数据传输能耗高、耐温性弱的痛点。

从实验室到量产，团队经历了30多次流片和五次关键工艺迭代。最棘手的一回，是早期设计失误让寄生电容偏大，高频性能被严重拖累。团队把版图、器件结构和工艺环节拆开重新复盘，引入低寄生工艺方案，在产线和测试台前反复打磨，才把这块硬骨头啃下来。

类似的反复，也发生在华南理工大学“珩忆微科”团队身上。他们主攻新一代MRAM，最大的挑战在Heusler合金（一种新型材料）的制备与优化。60多次实验失败之后，团队才逐步找到合适的结构，并绕开国外专利壁垒，也让材料体系更接近后续产线验证的要求。

“比技术更难的是对齐真实需求。”厦门大学戴御荣说，公开资料常常只强调单项性能，企业真正关心的是传输速率、功耗、温升、稳定性和成本能不能同时达标。

在厦门大学陈肖臻看来，芯片产业拼的不只是某一项技术跑在前面，团队还得既懂底层设计、又熟悉产线工艺，才能把实验室里的突破做成良率高、成本低的量产产品。头一回参加“挑战杯”，她最直接的感受是，大赛对产业落地的分量看得越来越重，这也逼着团队从“做研究”往“做产品”转。

深圳大学“芯火燎原”团队跑了20余家芯片企业，得出的结论差不多：企业真正缺的不是性能更猛的芯片，而是性能、功耗、成本、供应链安全都能顾上的整体方案。2022年9月，这支团队第一次把芯片流片做成。从组队到数千次测试、一轮轮优化，眼看着自己设计的芯片从图纸变成实物，项目负责人吴东晓说，那一刻她才真正体会到核心技术自主创新意味着什么。

参赛项目展示现场。大连理工大学供图

把个人选择放进国家需求里，这届年轻人和产业节奏踩到了同一个点上。

“一开始就是觉得集成电路有意思，可真让我在这条路上沉下来的，是行业里实实在在的缺口。”深圳大学“芯火燎原”团队成员李俊杰说。过去挺长时间，他都以为那些宏大的国家战略跟自己实验室里的研究隔得很远。后来亲手做出来的方案落了地，帮企业解决了实际难题、推着产线升了级，他才慢慢明白，科技自主并不是一个空泛的目标，而是靠无数细碎、具体的技术突破一点点拼起来的。

在李俊杰眼里，国产芯片要做到自主可控，得把两样东西叠在一起：一个是不断迭代的底层创新能力，另一个是把纸面上的技术交到产业手里的转化能力。“看一颗芯片有没有竞争力，从来不只是比制程、拼算力；自主设计的价值，恰恰是在性能、功耗和成本之间，找到适合国内产业的那个平衡点。”李海辉说。

“兴趣是起点，产业缺口才是方向。”华南理工大学“珩忆微科技”项目带队老师蒋盛说。最初他们只是凭着热爱一头扎进磁存储研究，调研越做越深，一个清楚的现实就摆在面前：国内磁存储芯片还在追赶，市场份额长期握在海外厂商手里。于是他们下了决心，把实验室的自研方案推向市场，走创业转化的路。

“AI浪潮一来，数据量爆发式增长，高端存储芯片的需求一直往上走，供需一波动，产业链的短板就暴露得更直观。”这几年，蒋盛和团队明显感觉到产业风向在变。国内持续发力攻关集成电路短板，让他们确信自己的研究方向踩在了真实的需求线上。

“复旦一号（澜湄未来星）”于2024年9月24日在山东海阳东方航天港发射升空，随后顺利进入预定轨道，发射任务圆满完成。

两年后，复旦大学的吴潇健把卫星上用的一款通信芯片带到了“挑战杯”赛场。和市面上常见的通信芯片不一样，他们做的这款能扛住宇宙射线的“枪林弹雨”。

太空里高能粒子不停轰击，传统芯片寿命大打折扣，卫星持续运转也跟着受影响。常见的应对办法有两种：多装几块芯片，一块出了问题，下一块立马顶上；或者在芯片外面加装厚厚的抗辐射屏蔽层。问题是，这两种做法都会让卫星更重，成本也跟着涨。

吴潇健和伙伴们换了个思路，用一种新材料来做芯片，厚度比常规芯片薄得多。“高能粒子打进来，只要我足够薄，原子之间又留了一些间距，这股能量就能直接穿过去，不会伤到材料。”

这个念头，来自吴潇健此前参与的一项研究。

那一次，他用离子轰击一款材料，发现它的性能几乎没起变化。“这东西是不是能用到太空里，去应对高能粒子？”

想法要落地却不容易。当时国内外这方面的研究都不多，没有成熟经验可循，很多工作得从0开始。经过反反复复的测试和验证，芯片终于搭上卫星升空，并投入运行。

下一步，吴潇健打算把目光转向算力芯片。“我们目前正在研发，希望能够在太空上验证。”

不少参赛青年团队都提到，国家对半导体产业的重视和布局，让当代年轻人有了选硬核赛道的底气。对他们来说，国家战略不是宏大的口号，而是每一轮流片后等测试结果的那份焦灼，是和下游厂商反复对接时一次次被打回来的参数，是把实验室里的参数磨成可交付产品的漫长过程。