4月29日，长安镇厦岗小学的校园里充满了浓厚的科学探索氛围。松山湖材料实验室第三代半导体团队现场负责人、北大兼职博导袁冶博士走进校园，带来一场以《半导体：人类现代科技文明的基石》为主题的精彩讲座，深入浅出地为同学们揭开半导体的神秘面纱，现场学生们积极互动，展现出较高的科学素养。

穿越文明长河，探寻半导体的“前世今生”

讲座开场，袁冶博士以独特视角带领同学们追溯人类文明的发展轨迹。考古发现中，判断一处文明的依据在于是否有工具和用火痕迹，而材料的发展更是推动人类文明进步的关键力量。从石器时代到信息时代，“不同时代对能源的利用方式各异，所依赖的材料也不断演进。”袁冶博士仿佛带着孩子们穿越时空隧道，去探索人类利用材料和能源推动文明进步的历程，让孩子们从历史走进科学，触摸伟大的“魔法石”——半导体。

在讲解材料分类时，袁冶博士介绍了结构材料和功能材料。他着重强调，功能材料利用声、光、电、热、磁等物理特性发挥作用，其中电因其常用且操控性好备受关注。为了让同学们更好地理解绝缘体、半导体和导体的区别，袁冶博士巧妙比喻：“如果把电子比作水，导体就像‘海洋’，电子如潮水奔涌；绝缘体类似‘沙漠’，水在里面翻不起一点浪花；而半导体则是‘沼泽’，加一点水就变成池塘能导电，晒干了又成干地不导电。”这种生动形象的讲解方式，让复杂的概念变得通俗易懂。

剖析半导体原理，洞察科技变革

“一个人打算盘快，还是无数个人一起打算盘快？”袁冶博士通过形象的图片和比喻，深入讲解半导体原理。他详细阐述了半导体的导电特性和参与运算的原理，表示半导体电子数量适中，其导电性可通过控制电子实现导电或绝缘，进而制成开关。手机、电脑等芯片竟是由上亿个这样的开关组成，这些开关的通断两种状态参与逻辑运算，实现了信息处理和存储。学生们听完后，恍然大悟，不禁发出“原来半导体是一种可控的电子开关呀！”的感叹。

“想要在小小的设备中放上足够多的‘计算器’，是不是要把器件做得足够小？”谈及半导体制程的发展，袁冶博士提到，在计算机发展过程中，为提高运算速度，半导体器件尺寸不断缩小，如今达到2纳米，已接近原子极限，由此引出了“摩尔定律极限”概念。

面对半导体器件尺寸接近极限的困境，科学家们积极探索新的技术方向，后摩尔时代的技术路线应运而生。“当半导体器件尺寸不断缩小，接近极限，我们是不是还可以想想其它的办法？比如，我们能不能把这个‘大脑’移到足够大的地方，就可以放更多的‘计算器’，然后再把计算结果传回来？”袁冶博士又一次通过比喻介绍了后摩尔时代的技术路线，包括将芯片运算功能放置于云计算中心，配合超高速传输以保障安全和速度；引入量子计算等新机制提高终端运算速度，而这些新技术的实现依旧离不开半导体的支持。

为了让同学们更直观地感受半导体技术带来的变革，袁冶博士举例说道：“以前手机充电要一晚上，现在借助氮化镓等第三代半导体，半小时就能充满。这就是半导体在充电技术上的重大突破。”此外，他还介绍了半导体在照明显示领域的应用，如LED灯作为冷光源，以及屏幕像素点由半导体芯片调节亮度呈现各种颜色。

关注半导体“卡脖子”，激发学子探索欲

“为何古人不用半导体，现代人要用？”“因为那时没有电！”课堂上，袁博士设置了许多问题引导学生思考，同学们展现出较高的科学素养和探索热情，他们的精彩回答赢得了袁冶博士的高度称赞。

袁博士与同学们分享了中国半导体现状。他提到，目前中国在半导体高端领域占比相对较低，多处于封装等低端环节，还面临着西方的禁运限制。不过，近年来中国在半导体领域不断发力，取得了不少进展，比如在5G通信领域的半导体应用取得关键技术突破，研发出5G射频前端芯片组，能有效提升信号接收和发送能力，打破了国外在这一领域的长期垄断。部分国产半导体设备开始进入国际市场等。他鼓励同学们努力学习各科知识，长大助力国家解决“卡脖子”难题。

“我在德国进行博士成果答辩时，评委专家随机出一个题目，然后拉个保洁阿姨，让我给她解答。既要运用专业知识解决生活问题，又要让非专业领域的人能听懂。我现在在松山湖材料实验室指导北大的学生，也是这样要求他们。”袁博士除了分享半导体知识，还会给学子们传授学习方法。这大概也是袁博士讲座能把晦涩难懂的知识，深入浅出教给学生的原因。

长安镇厦岗小学校长闫大勇表示，除了现场的学生，学校还通过直播的方式让全校其他学生都能听到讲座内容。“这次讲座深入浅出，让学生了解科技前沿知识，助力学校科技教育，为培养具有创新精神的人才贡献力量。”

据悉，第二十届东莞市中小学系列科普报告会由东莞市科协、市教育局指导，市青少年科技教育协会主办，自4月16日启动以来至4月底，共邀请9位专家走进17个镇街的33所学校，惠及东莞师生。此次袁冶博士的报告会是其中一场，报告在同学们心中种下了科学的种子，激发了同学们对半导体的浓厚兴趣，为他们打开了一扇通往现代科技世界的大门。