主播
节目简介
来源：小宇宙
本期节目，我们非常荣幸地邀请到了上海科技大学信息学院的寇煦丰教授。寇教授是微电子与集成电路领域的顶级专家，他的研究方向直指后摩尔时代集成电路的两大核心瓶颈。在这期深入而精彩的对话中，寇教授用他特有的、深入浅出的方式，为我们揭开了“低温CMOS”与“自旋电子学”这两个看似高深领域的神秘面纱。
本期嘉宾：寇煦丰教授
* 背景：浙江大学竺可桢学院本科，美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）微电子器件方向博士。2016年回国加入初创不久的上海科技大学，是信息学院早期的“创业者”之一。
* 研究方向：主要聚焦于两大方向——低温CMOS集成电路与自旋电子学（磁随机存储器，MRAM），旨在分别攻克集成电路的“功耗墙”与“存储墙”难题。
* 教学特色：因其能将枯燥艰深的芯片课程讲得生动有趣，被学生们亲切地称为“寇网红”。
核心议题深度探讨
1. 集成电路的“两堵墙”与破局之道
寇教授指出，当前集成电路发展面临两大根本性瓶颈：
* 功耗墙：随着芯片上晶体管数量爆炸式增长，其产生的热量已接近传统散热技术的极限，单纯堆叠晶体管数量的老路难以为继。
* 存储墙：处理器计算速度与存储器数据存取速度之间的差距日益拉大，数据传输成为系统性能的主要拖累。
他的研究正是为了正面解决这两个问题：用低温技术挑战功耗墙，用自旋电子学（新型存储器）跨越存储墙。
2. 神奇的“低温CMOS”：给芯片泡个“液氮澡”
* 灵感来源：寇教授的研究灵感部分来源于电脑极客们用液氮给CPU超频的比赛。他们发现，将芯片浸泡在液氮（-196°C）中，可以短时间内大幅提升其运行频率。
* 科学原理：低温环境下，半导体材料的物理特性会发生有利变化：载流子迁移率提升、金属导线电阻降低、晶体管开关特性更陡峭。更重要的是，低温能极大抑制晶体管的漏电流，这是降低静态功耗的关键。
* 为何是液氮：液氮是空气中含量最高的氮气液化而成，化学性质稳定、不导电、成本相对低廉（大规模制备时每升电耗约0.3度），是实现大规模低温散热的理想介质。
* 实际效能：寇教授团队测试显示，在液氮环境下，运行同样的AI模型，芯片功耗可降低30%以上；而在高性能满负荷状态下，性能可提升35%以上。
* 挑战与前景：最大的挑战并非科学原理，而是工程化与系统集成。需要将成熟的液氮制冷工业与数据中心散热需求相结合。寇教授认为，随着AI算力需求飙升，单机柜功耗突破百千瓦时，相变冷却（如液氮气化吸热）将是必然选择。这项技术有望在特定对算力效率极度敏感的领域（如高频量化交易）率先落地。
3. 自旋电子学与下一代存储器MRAM
* 什么是自旋电子学：不同于传统电子学利用电子的电荷属性，自旋电子学利用电子的自旋这一内禀属性来存储和传输信息。
* MRAM的优势：基于自旋电子学的磁随机存储器，具有非易失性（断电不丢数据）、读写速度快、功耗低、寿命几乎无限等优点，是解决“存储墙”问题、实现存算一体的理想技术路径之一。
* 研究现状：寇教授团队在该领域致力于新材料、新结构的探索，以提升器件的性能和可靠性，推动其产业化应用。
4. 交叉学科的力量与人才的稀缺
* DeepSeek的启示：寇教授以幻方量化孵化DeepSeek的成功为例，指出其关键优势在于软硬件的深度协同优化。DeepSeek团队利用其在量化交易中积累的、对硬件底层极致优化的经验，将其应用于AI大模型的训练与推理，从而实现了惊人的效率与成本优势。
* 人才的断层：寇教授强调，当前既懂硬件架构又懂软件算法的“跨界”人才极度稀缺。传统的教育体系将软件（计算机）、硬件（电子工程）、通信等专业分隔，而未来的创新恰恰发生在这些领域的交叉地带。
5. 个人历程与教育理念
* 选择上科大：寇教授分享了他在2016年选择加入刚刚成立三年的上海科技大学的原因。看中的是浦东张江集成电路与生物医药产业的聚集优势，以及在一所新大学中“从零开始”参与创业的挑战与自由度。
* “干一行，爱一行”：寇教授坦言自己并非从一开始就热爱微电子。他鼓励年轻人，在缺乏全面认知的情况下，“干一行，爱一行”往往是更务实的选择。深入一个领域后，发现其服务于人类美好未来的意义，自然会生出热爱。
* 教学相长：他引用爱因斯坦的话：“如果你不能简单地解释一件事，说明你还没有真正理解它。”他认为，把复杂的知识讲明白，不仅是学生的收获，更是教师深化理解的必经之路。
精彩观点集锦
* 关于创新：“通用市场赢家通吃，创新反而更多发生在‘专用’的垂直领域。找到一个新场景、新需求，用你的技术去满足它，就能建立起壁垒。”
* 关于技术落地：“从科学原理（0到1）到产品化（1到10）再到规模化（10到100），每一步的挑战截然不同。科学家擅长0到1，企业擅长10到100，而1到10往往是最难的‘无人区’。”
* 关于未来选择：“与其追逐一个万亿市场的通用神话，不如深耕一个只有十亿、百亿但你能牢牢把握的垂直市场。”
* 关于低温CMOS：“它不是一个从零开始的幻想。它的下限很高（有成熟的物理原理和工业基础），上限也很高，但上限究竟有多高，取决于我们如何解决从1到10的工程问题。”
本期节目，寇煦丰教授不仅为我们进行了一次硬核科技的深度科普，更分享了一位科学家对产业、教育和创新的独到思考。在AI席卷一切的时代，他提醒我们，硬件创新与软硬件协同的深度，依然是决定未来高度的基石。
时间戳
01:31 抛开AI和芯片，聊一个更深、更精尖的前沿方向
02:10 寇煦丰教授：从浙大到UCLA，再到上海科技大学的十年
03:33 我的两大研究：用“低温CMOS”和“自旋电子学”挑战芯片极限
04:32 学生叫我“网红”：怎么把最硬的课讲得让人着迷？
05:25 为什么选择在一所全新的大学，当一名“创业者”式的老师
07:19 我的考核秘诀：不考死记硬背，让学生动手设计芯片
08:38 AI替代潮下，为什么硬件能力成了“避风港”？
10:39 解密DeepSeek：它的成功，是软硬件深度协同的胜利
13:47 我差点选了文科：一个历史爱好者的硬核转身
15:09 选专业往事：在“学好数理化”的年代，我的迷茫与探索
16:11 感谢浙大“竺可桢学院”：两年通识教育给了我选择权
18:41 关于热爱：“干一行，爱一行”对大多数人更实际
20:18 文科训练带给科学家的最大礼物：把复杂事情讲明白的能力
22:07 人生关键选择：为什么放弃美国，回到一所刚建三年的大学？
24:45 在美国微电子行业，我看到了那层“透明的天花板”
26:21 上海张江的召唤：一所大学与一座科学城的相互成就
28:07 我想要的不是铁饭碗，而是一张可以自由创作的白纸
29:25 进入正题：什么是听起来很科幻的“低温CMOS”？
31:26 从极客的液氮超频比赛，到可商用的芯片制冷技术
32:23 芯片的“功耗墙”：我们造的芯片，为什么快被自己“热”死了？
35:27 低温，如何同时成为芯片性能和功耗的“解药”？
39:41 来自比特币矿场的真实启示：寒冷，本身就是算力优势
40:57 第一个要回答的问题：芯片泡在液氮里，真的不会碎吗？
43:54 九十年代就有液氮超频，为什么到今天才被重视？
45:00 回答外行经典疑问：液氮导电吗？泡里面会不会短路？
48:46 别觉得液氮很贵：我们来算一笔真实的能量经济账
50:25 从风冷、水冷到“液氮冷”，散热技术已到革命前夜
54:54 从科学到产业，最难的永远是中间那段“无人区”
56:01 马斯克的太空数据中心是噱头吗？用第一性原理分析
59:06 为芯片正名：电动车冬天趴窝，这个“锅”不该芯片背
60:53 悄悄告诉你：低温计算，美国巨头早已布局
63:33 面对爆发式增长的AI算力，液氮相变冷却可能是终极答案
66:35 在量化交易等垂直领域，低温技术优势是“无与伦比”的
68:24 给创业者的启示：新能源汽车，如何为中国芯片开了一扇窗
72:51 公布实验室数据：液氮环境下，功耗降30%，性能升35%
76:54 开个脑洞：如果为低温彻底重新设计芯片，能提升多少？
79:32 我对“通用量子计算”的冷静看法：原理与现实还有巨大鸿沟
81:54 实验室的另一项绝活：“自旋电子学”与下一代存储器
85:02 英特尔“傲腾”内存的教训：无法替代，即是多余
87:04 如果去2050年，我最想从未来实验室带回什么？
本期嘉宾：寇煦丰教授
* 背景：浙江大学竺可桢学院本科，美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）微电子器件方向博士。2016年回国加入初创不久的上海科技大学，是信息学院早期的“创业者”之一。
* 研究方向：主要聚焦于两大方向——低温CMOS集成电路与自旋电子学（磁随机存储器，MRAM），旨在分别攻克集成电路的“功耗墙”与“存储墙”难题。
* 教学特色：因其能将枯燥艰深的芯片课程讲得生动有趣，被学生们亲切地称为“寇网红”。
核心议题深度探讨
1. 集成电路的“两堵墙”与破局之道
寇教授指出，当前集成电路发展面临两大根本性瓶颈：
* 功耗墙：随着芯片上晶体管数量爆炸式增长，其产生的热量已接近传统散热技术的极限，单纯堆叠晶体管数量的老路难以为继。
* 存储墙：处理器计算速度与存储器数据存取速度之间的差距日益拉大，数据传输成为系统性能的主要拖累。
他的研究正是为了正面解决这两个问题：用低温技术挑战功耗墙，用自旋电子学（新型存储器）跨越存储墙。
2. 神奇的“低温CMOS”：给芯片泡个“液氮澡”
* 灵感来源：寇教授的研究灵感部分来源于电脑极客们用液氮给CPU超频的比赛。他们发现，将芯片浸泡在液氮（-196°C）中，可以短时间内大幅提升其运行频率。
* 科学原理：低温环境下，半导体材料的物理特性会发生有利变化：载流子迁移率提升、金属导线电阻降低、晶体管开关特性更陡峭。更重要的是，低温能极大抑制晶体管的漏电流，这是降低静态功耗的关键。
* 为何是液氮：液氮是空气中含量最高的氮气液化而成，化学性质稳定、不导电、成本相对低廉（大规模制备时每升电耗约0.3度），是实现大规模低温散热的理想介质。
* 实际效能：寇教授团队测试显示，在液氮环境下，运行同样的AI模型，芯片功耗可降低30%以上；而在高性能满负荷状态下，性能可提升35%以上。
* 挑战与前景：最大的挑战并非科学原理，而是工程化与系统集成。需要将成熟的液氮制冷工业与数据中心散热需求相结合。寇教授认为，随着AI算力需求飙升，单机柜功耗突破百千瓦时，相变冷却（如液氮气化吸热）将是必然选择。这项技术有望在特定对算力效率极度敏感的领域（如高频量化交易）率先落地。
3. 自旋电子学与下一代存储器MRAM
* 什么是自旋电子学：不同于传统电子学利用电子的电荷属性，自旋电子学利用电子的自旋这一内禀属性来存储和传输信息。
* MRAM的优势：基于自旋电子学的磁随机存储器，具有非易失性（断电不丢数据）、读写速度快、功耗低、寿命几乎无限等优点，是解决“存储墙”问题、实现存算一体的理想技术路径之一。
* 研究现状：寇教授团队在该领域致力于新材料、新结构的探索，以提升器件的性能和可靠性，推动其产业化应用。
4. 交叉学科的力量与人才的稀缺
* DeepSeek的启示：寇教授以幻方量化孵化DeepSeek的成功为例，指出其关键优势在于软硬件的深度协同优化。DeepSeek团队利用其在量化交易中积累的、对硬件底层极致优化的经验，将其应用于AI大模型的训练与推理，从而实现了惊人的效率与成本优势。
* 人才的断层：寇教授强调，当前既懂硬件架构又懂软件算法的“跨界”人才极度稀缺。传统的教育体系将软件（计算机）、硬件（电子工程）、通信等专业分隔，而未来的创新恰恰发生在这些领域的交叉地带。
5. 个人历程与教育理念
* 选择上科大：寇教授分享了他在2016年选择加入刚刚成立三年的上海科技大学的原因。看中的是浦东张江集成电路与生物医药产业的聚集优势，以及在一所新大学中“从零开始”参与创业的挑战与自由度。
* “干一行，爱一行”：寇教授坦言自己并非从一开始就热爱微电子。他鼓励年轻人，在缺乏全面认知的情况下，“干一行，爱一行”往往是更务实的选择。深入一个领域后，发现其服务于人类美好未来的意义，自然会生出热爱。
* 教学相长：他引用爱因斯坦的话：“如果你不能简单地解释一件事，说明你还没有真正理解它。”他认为，把复杂的知识讲明白，不仅是学生的收获，更是教师深化理解的必经之路。
精彩观点集锦
* 关于创新：“通用市场赢家通吃，创新反而更多发生在‘专用’的垂直领域。找到一个新场景、新需求，用你的技术去满足它，就能建立起壁垒。”
* 关于技术落地：“从科学原理（0到1）到产品化（1到10）再到规模化（10到100），每一步的挑战截然不同。科学家擅长0到1，企业擅长10到100，而1到10往往是最难的‘无人区’。”
* 关于未来选择：“与其追逐一个万亿市场的通用神话，不如深耕一个只有十亿、百亿但你能牢牢把握的垂直市场。”
* 关于低温CMOS：“它不是一个从零开始的幻想。它的下限很高（有成熟的物理原理和工业基础），上限也很高，但上限究竟有多高，取决于我们如何解决从1到10的工程问题。”
本期节目，寇煦丰教授不仅为我们进行了一次硬核科技的深度科普，更分享了一位科学家对产业、教育和创新的独到思考。在AI席卷一切的时代，他提醒我们，硬件创新与软硬件协同的深度，依然是决定未来高度的基石。
时间戳
01:31 抛开AI和芯片，聊一个更深、更精尖的前沿方向
02:10 寇煦丰教授：从浙大到UCLA，再到上海科技大学的十年
03:33 我的两大研究：用“低温CMOS”和“自旋电子学”挑战芯片极限
04:32 学生叫我“网红”：怎么把最硬的课讲得让人着迷？
05:25 为什么选择在一所全新的大学，当一名“创业者”式的老师
07:19 我的考核秘诀：不考死记硬背，让学生动手设计芯片
08:38 AI替代潮下，为什么硬件能力成了“避风港”？
10:39 解密DeepSeek：它的成功，是软硬件深度协同的胜利
13:47 我差点选了文科：一个历史爱好者的硬核转身
15:09 选专业往事：在“学好数理化”的年代，我的迷茫与探索
16:11 感谢浙大“竺可桢学院”：两年通识教育给了我选择权
18:41 关于热爱：“干一行，爱一行”对大多数人更实际
20:18 文科训练带给科学家的最大礼物：把复杂事情讲明白的能力
22:07 人生关键选择：为什么放弃美国，回到一所刚建三年的大学？
24:45 在美国微电子行业，我看到了那层“透明的天花板”
26:21 上海张江的召唤：一所大学与一座科学城的相互成就
28:07 我想要的不是铁饭碗，而是一张可以自由创作的白纸
29:25 进入正题：什么是听起来很科幻的“低温CMOS”？
31:26 从极客的液氮超频比赛，到可商用的芯片制冷技术
32:23 芯片的“功耗墙”：我们造的芯片，为什么快被自己“热”死了？
35:27 低温，如何同时成为芯片性能和功耗的“解药”？
39:41 来自比特币矿场的真实启示：寒冷，本身就是算力优势
40:57 第一个要回答的问题：芯片泡在液氮里，真的不会碎吗？
43:54 九十年代就有液氮超频，为什么到今天才被重视？
45:00 回答外行经典疑问：液氮导电吗？泡里面会不会短路？
48:46 别觉得液氮很贵：我们来算一笔真实的能量经济账
50:25 从风冷、水冷到“液氮冷”，散热技术已到革命前夜
54:54 从科学到产业，最难的永远是中间那段“无人区”
56:01 马斯克的太空数据中心是噱头吗？用第一性原理分析
59:06 为芯片正名：电动车冬天趴窝，这个“锅”不该芯片背
60:53 悄悄告诉你：低温计算，美国巨头早已布局
63:33 面对爆发式增长的AI算力，液氮相变冷却可能是终极答案
66:35 在量化交易等垂直领域，低温技术优势是“无与伦比”的
68:24 给创业者的启示：新能源汽车，如何为中国芯片开了一扇窗
72:51 公布实验室数据：液氮环境下，功耗降30%，性能升35%
76:54 开个脑洞：如果为低温彻底重新设计芯片，能提升多少？
79:32 我对“通用量子计算”的冷静看法：原理与现实还有巨大鸿沟
81:54 实验室的另一项绝活：“自旋电子学”与下一代存储器
85:02 英特尔“傲腾”内存的教训：无法替代，即是多余
87:04 如果去2050年，我最想从未来实验室带回什么？
