文|《中国科学报》见习记者 江庆龄

卢志远已经75岁了。作为旺宏电子股份有限公司总经理、首席技术官，以及欣铨科技股份有限公司董事长，他依然保持着每天14个小时的工作时间，处理公司事务的同时，关注半导体领域前沿技术发展，由此判断公司未来的发展方向。

在外人看来，这样的工作节奏颇为“overload”（超负荷），但卢志远却乐在其中，因为“从事的工作给自己带来很大乐趣”——

自20世纪70年代以来，卢志远就进入了半导体领域，亲历了信息时代的快速发展，更是为存储器技术的发展做出了重要贡献。卢志远在国际上率先发明了新一代非易失性存储器（NVM）技术，并带领团队成功开发相应的NVM存储产品，为非易失性存储技术奠定了技术基础。近年来，卢志远团队开发的NVM技术也推动了人工智能（AI）、移动通信、云计算及边缘计算等领域的广泛应用。

8月6日，2025未来科学大奖公布。因为在非易失性半导体存储单元密度、器件集成度和数据可靠性领域的发明和引领性贡献，卢志远获2025未来科学大奖-数学与计算机科学奖。

发布会后，卢志远接受了多家媒体采访，以下是主要采访内容。

卢志远图源：未来科学大奖

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“know why”和“know how”

问：你在非易失性存储器技术领域做出了开创性工作，为什么选择在半导体领域深耕？

卢志远：

简单回顾一下半导体的发展历史。作为一种特殊材料，半导体被发现已经有近200年了，但人们始终无法理解，为什么在导体和绝缘体之间会存在“要导不导”的材料。一直到20世纪量子力学出现后，半导体的神秘面纱才被揭开。

1947年，世界上第一个晶体管在贝尔实验室诞生；1958年，第一块集成电路出现；1965年，戈登·摩尔提出了著名的“摩尔定律”，半导体只读存储器（ROM）芯片也在这一年开始出现。

我本科学的是物理，1972年毕业后，到美国哥伦比亚大学继续求学，开展半导体相关的研究。我很幸运，在半导体存储器发展的初期就进入了这个领域。当然，我最初进入半导体领域是出于科学探索。随着对半导体认识的不断深入，我逐渐发现半导体是一项十分重要的技术，很自然地开始思考如何利用好这类材料，创造更多的社会价值。

问：你既是科学家，也是企业家，“用好材料”是你进入产业界的初衷吗？

卢志远：

科学研究和技术发展向来是互相推动的。正如望远镜推动了天文学的发展，显微镜则是细胞生物学的重要基础。当技术进步的时候，科学也随之获得突破；科学进步的时候，又可以带动技术进步。

同时科学和技术之间存在显著差异。如果你去阅读物理学和电机工程学的书籍，会发现前者强调“know why”，解答机制原理；后者则重视“know how”，提供解决问题的方法。“know why”才能“know how”，“know how”又会催生出“know why”，两者之间互相激荡，持续推动一个领域的发展。

我有物理方面的科学基础，能够了解如何从科学原理出发优化技术，又可以在技术落地过程中发现新的科学问题。我非常享受“know why”和“know how”之间循环往复的过程。

我进入产业界是在20世纪80年代。彼时，随着晶体管发展到2~3微米工艺，学界和业界普遍认为，集成电路尺寸进一步缩小至1微米以下，会面临短沟道效应、光刻极限、杂散电容增加等重大挑战，也就是所谓的“1微米障碍”。我参与的“次微米计划”正是为了突破这一瓶颈而开展的。

之后，在科学界和企业界的共同努力下，“1微米障碍”被顺利突破。此后，集成电路的发展如同江河奔涌，持续突破技术瓶颈，到今天已经接近1纳米了。包括我在内的从业者，也经历了视野的快速上升期，可谓如鱼得水。

问：你是如何在经营公司的同时发表了这么多论文的？作为一名“50后”，你现在每天的工作大致是怎么安排的？

卢志远：

确实两个都很花时间，但工作是我的兴趣所在，所以我并不觉得辛苦。此外，旺宏是一家高科技公司，需要具备竞争力的核心技术，我的研究工作很容易落地，进而为我带来更多正反馈。

我是1950年出生的，今年已经75岁了，我的兴趣和工作安排和50年前没有太大差别。我几乎没有其他娱乐，每天会投入约14个小时在工作上。和我共事的人都知道，我常常凌晨2点多还在发邮件讨论工作。当然，我不要求团队其他人也这样，他们每天工作8小时足够了。

关于我每天的工作安排，一方面，作为公司管理者，我需要处理公司政策制定及决策层面的管理事务；另一方面，我是旺宏的首席技术官，我也需要了解技术和市场前沿，进而规划公司未来的发展方向。

很多人说我现在的工作节奏过于“overload”，但我自己并不觉得辛苦，因为工作是我的兴趣所在。对我来说，吸收知识、思考问题，有了想法后再和团队交流，这个过程非常有趣。

这里我必须强调一点，很多人觉得做科研的底色是“苦学”二字。但我认为，如果觉得做科研很辛苦，那就没必要坚持下去了。一旦能从科研之中找到乐趣，自然就不觉得苦，就能发现科研的多彩多姿。“三百六十行，行行出状元”，对社会发展来说，并非只有做科研才能做出贡献，关键还是要找到适合自己的方向。我经常鼓励年轻人要“量才适性”，先了解自己的兴趣和优势所在，再选择适合自己的发展方向，这样才能在困难中坚持下去。

问：你和团队关注的是存储器“材料-器件-系统”的协同问题，攻关过程中有哪些技术取舍或决策？

卢志远：

这个问题非常关键。我们常说“产品越便宜越受欢迎”，但这并非绝对。在产业界，任何产品都只是整个系统的一部分，需要综合考虑各部分之间的关联，让系统功能达到最强。比如有的产品单价稍高，但能让其所在的系统整体成本降低；有的产品性能未必最佳，却能让系统整体运行更高效，客户显然会倾向于选用这类看似不够完美的产品。若能提前洞察这些需求，就能抢占先机。

举个例子，早期闪存有16个引脚，可并行传输8路信号，数据输出速度很快。但后来整个行业都改成了8个引脚，为什么呢？传输速度稍慢对系统整体影响有限，但16个引脚意味着需要布16条线，组装复杂的同时成本也更高。

问：在创业过程中，你是否遭遇过“死亡之谷”，又是如何带领团队跨越这个阶段的？

卢志远：

我想超过95％的创业者都面临过这个问题。“死亡之谷”往往发生在公司成立后的3~5年间。创业初期，大家都热情高涨，投资人也愿意投入资源，但到一定阶段后，资金已所剩不多，却还未有成果落地。此时，产品已接近成功，但投资人未必能看到潜力，会因为担心“没有回报”而不愿继续投资。最终，创业者被迫在“临门一脚”的时候停下。

有经验的创业者往往能够预感“死亡之谷”来临的时间，并提前进行准备。就像穿越沙漠前，必须准备好充足的粮食和水才能活下去，创业者必须清楚自己的产品在市场上还需多久才能落地、产生资金回报。

另一个折中的办法是，专注创新的同时开展一些能盈利的、相对不那么创新的业务，确保能够在一定程度上实现自我造血。需要提醒的是，这可能是一个甜蜜的“陷阱”。如果专注于挣钱，企业可能会逐渐把重心放在这类业务上，导致核心创新项目被荒废，最终沦为缺乏核心技术的普通企业，也违背了创业者的初心。

我们的做法就是提前准备好“粮食”，经营好现有业务，确保公司“活着”。同时协调各种资源，让核心创新项目有机会冲刺突破。

回归第一性原理

问：相比于硬盘和内存，闪存在原理上有何特点？主要用于哪些场景？

卢志远：

三者的物理原理完全不同。简单来说，硬盘基于磁存储原理，通过磁材料内部磁极方向的上或下来区分“0”和“1”；内存的英文名是DRAM，也叫易失性存储，核心结构由一个晶体管加一个电容器组成，仅在通电时可进行数据存储和写入操作，断电后数据就会立即丢失；闪存属于NVM，只需通过特殊材料制成的晶体管即可实现存储功能，且在断电时也能存储数据，但运行速度远慢于DRAM。

凭借抗冲撞、环境适应性强等优势，闪存已成为主流存储技术之一。闪存的应用场景非常丰富，最主要的仍是环境温和的消费级产品，如手机、电脑、汽车等设备的存储模块。此外，我们团队开发的加热自修复技术，使得闪存在恶劣环境中无需人工维修即可稳定运行，可部署于高海拔地区等人迹罕至的AI站或5G/6G工作站，以及太空中的载荷等。

不过，由于闪存常用的材料是硅和二氧化硅，宇宙射线、核爆辐射等高能粒子会导致闪存失效。寻找耐辐射的替代材料，是当前的热门研究课题。此外，业内也在尝试设计高强度防护外壳，给闪存穿上“防弹衣”以阻挡辐射的影响。

问：你刚刚提到了自修复技术，这项技术对于闪存有哪些影响？决定闪存次数和容量的关键因素还有哪些？

卢志远：

我们发明的加热自修复技术，主要目标是让闪存的寿命无限延长。

闪存的存取次数直接影响其寿命。就像用铅笔在白纸上写字，写满了之后需要用橡皮把字擦掉，才能写新的内容。橡皮在同样的地方反复擦了多次后，纸不可避免会破损。过去，闪存通常存取约1万次就会损坏，要想提高次数，就要减少“擦除”时对“纸张”的损伤，或者一旦出现损伤就及时修复。

我们把存储单元理解为一个房间，里面有电子代表“0”，没有则代表“1”。但要知道，这个房间既没有窗也没有门，电子需要通过量子隧穿效应进出“墙壁”。在电子穿越“墙壁”的过程中，墙内的原子不可避免会被撞歪，“歪”得严重了，墙可能就倒了。

加热自修复技术则能够通过加热，把这些被撞得东倒西歪的原子“扶正”，让存储单元始终如新。在实验中，我们的闪存在擦写1亿次、10亿次、100亿次后仍然完好，因此有媒体称其为“flash forever”（闪存永存）。

我和团队在提高NVM存储密度方面也开展了系列工作。所谓闪存密度，就是在一定空间中可以容纳的存储单元。每个单元越小，密度就越大。这里有一个重要问题，当存储单元缩小到原子尺度时，可能就无法正常工作了，此时必须更换材料。

我们发明的三维单栅垂直沟道结构NVM，能够让存储器从“平房”变成“大厦”。此时，尽管密度没有变化，但总容量无疑大幅增加了。需要注意的是，堆叠也带来了新的问题。就像城市中房屋密集引起的隔音不好等“邻里问题”，当存储单元距离很近时，互相之间会产生影响，也就是噪声问题。目前，存储单元已经能够堆叠到300层，通过持续技术攻关解决噪声等问题，我们预计未来能堆叠至1000层。这种结构的存储元件，预计还有10~20年的发展空间。

问：你取得这些突破性进展的秘诀是什么？这是否是你和团队在存储器领域“弯道超车”的原因？

卢志远：

每当我在研究中遇到困难时，我都会“go back to the first principle”（回到物理学的第一性原理）。在科学探索过程中，我们其实无法判断哪条路能走通，可能会因为目前的能力跨不过某个坎，也可能因为走了一条死路而无法继续往前。这种时候，我就会及时抽身，尽快探索新方向。

关于弯道超车的问题，在我看来，科研层面完全可以实现弯道超车，但在产业层面则很难实现，更适合“斜道优化”。我们的客户也更喜欢在现有技术路径上优化，常常会强调：“不要那么着急超车，否则可能会脱轨。”

首先，一个成熟的产业前期已经投入了大量资源，“弯道”意味着要搭建与新技术匹配的装备和工艺体系，导致前期的投资全部浪费。其次，应用端涉及上下游产品，“弯道”必然会“牵一发而动全身”，导致所有环节都需调整，这无疑会引发新的可靠性风险。

不过，我们可以先在科学上“弯道超车”，之后再等待时机，逐步落地应用，最终实现商业价值。

向突破纳米极限进发

问：目前集成电路已经进入了纳米时代，你认为什么时候可以突破纳米级的物理极限？

卢志远：

按照传统的工艺路径，要想突破纳米级制程，最大的技术瓶颈在于光刻机。从物理原理看，目前最先进的EUV（极紫外线）光刻机最多只能实现3纳米级制程。通过多种优化技术，现在芯片制程上限已接近1.4纳米，能够进一步缩小到1纳米以下。但是，到0.7纳米之后，EUV就彻底无能为力了，只能期待新技术出现。

值得一提的是，EUV光刻机从开始研究到具备量产的能力，中间经过了二十多年时间，攻克了诸多难题。如今要突破新的技术极限，最快也要15~20年，因为其中涉及可量产、成本可控、与已有工艺融合等系列问题。

在过渡期内，产业界需寻找替代方法，前面提到的向三维要容量是一个可行方案。目前闪存已经做到了300层，逻辑芯片也同样可以通过晶体管堆叠技术延续制程进步。

诚实地说，我们现在无法预言具体什么时候可以突破纳米级的物理极限。但我很有信心，在应用需求带动和不同领域学者的通力合作下，我们可以一步一步地克服这些极限挑战，未来很值得期待。

问：未来10~20年，半导体领域会有哪些颠覆性的突破？你接下来的研究重点是什么？

卢志远：

首先，我们知道，AI的快速发展对存储器提出了新的要求。按照摩尔定律，集成电路可容纳的晶体管数目大约每18个月到24个月便会增加一倍。而现在AI则要求每年增加2.5倍。对存储器领域的从业者来说，需要研发容量更大、成本更低的存储器。

其次，我很关注“存算一体”，这也是我们团队正在全力攻克的。目前，全世界几乎所有的计算机系统都遵循冯·诺依曼架构，即由存储器负责“存放数据”，CPU或者GPU负责“处理数据”。好比我们在厨房做饭前，需要先去仓库取食材。冯·诺依曼架构存在效率低下和能耗需求大两个主要问题。“存算一体”就是要建一个既能放食材又能做饭的“房屋”。国际上的代表性企业都在为此努力，原本专注于逻辑芯片的企业开始涉足存储器，擅于存储器的则开始尝试在存储器中嵌入逻辑运算功能。同时，如台积电等企业采用了“近存运算”的过渡方案，好比把仓库建在厨房隔壁，这样取食材的时间就大幅缩短了。

此外，将非易失性存储与易失性存储的优势融合是存储器领域的“圣杯”——既实现数据长期稳定保存，又实现高速读写性能。但这需要依赖底层物理原理的创新，目前尚无明确的突破路径，未来需通过新材料、新结构的探索逐步攻克。我认为这是年轻科研人员可以深耕的重要领域。

问：你提到，目前很多团队和企业都在攻关，未来集成电路技术发展路径是趋异还是趋同？

卢志远：

我认为两者是动态平衡、互相影响的。每个团队肯定都希望“我做得比其他人更好”，以此赢得市场的认可，因此会出现不同的技术路径。同时，“趋同”也时刻都在发生，从业者通过参加学术会议、阅读论文、研究专利等多种方式互相学习。正是“趋异”与“趋同”的持续互动，催生了业内良性竞争的生态，最终推动整个行业的技术升级。

问：在这种良性竞争的局势下，中国的核心竞争力体现在哪里？

卢志远：

中国在半导体领域的进步是举世瞩目的，这得益于过去二十多年间国家对教育、科研的大量投入，培养了大量优秀人才。这些人才现在大多三四十岁，正是最具创造力的阶段。当前，国家非常重视高科技发展，也为各类人才提供了施展才能的平台以及优厚的待遇。同时，中国具有仅次于美国的市场优势，这也将直接影响半导体产业未来的发展方向。因此，我认为中国在半导体领域的发展前途十分光明，非常具有竞争力。