北大电路第6章

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科学中国人 2021年1月创新之路Way of Innovation探索记忆电阻 创新人工智能——记北京大学信息科学技术学院微纳电子学研究院助理研究员黄鹏　倪海波

阿里达摩院在2020年1月发布了《2020十大科技趋势》报告，其中第二大趋势为“计算存储一体化突破AI算力瓶颈”。报告指出：“数据存储单元和计算单元融为一体，能显著减少数据搬运，极大提高计算并行度和能效。计算存储一体化在硬件架构方面的革新，将突破AI算力瓶颈。”现有的研究证明，忆阻器可替代经典计算机底层的晶体管，把冯·诺伊曼架构里的处理、内存、外存都融合在一起，构建存算一体阵列，以更小的功耗和更低的硬件成本大幅提升计算设备的算力，突破传统计算框架“冯·诺依曼瓶颈”的限制。但现实远比理想骨感，想要制备具有高一致性、高可靠性的多值忆阻器阵列十分困难。北京大学信息科学技术学院微纳电子学研究院助理研究员黄鹏敏锐地意识到，忆阻器潜力远远不止如此，就像当年晶体管替代电子管一样，忆阻器可能给信息技术的物理基础带来颠覆性变化，可能给国家和军队带来抢占信息技术未来制高点的重大战略机遇。如果朝这条路发展下去的话，或许能再一次延续摩尔定律的生命，诞生出新一代的智慧机器人。一切从兴趣出发黄鹏总能想起2011年的某个深夜，北大的校园里已经没有什么人了，微纳电子学研究院的办公室却还亮着灯，他正在熬夜修改自己的第一篇会议文章，这也是他第一次参加行业最顶级的会议，导师刘晓彦教授在旁边耐心、细心、认真地指导他。“第一次写毫无经验，deadline（截止时间）也快到了，很着急。”黄鹏回忆道，导师刘晓彦教授几乎是手把手地教他如何画图、如何更清楚地表达文章的意思、如何做一场好的报告，最后陪着他熬了好几个通宵。多年以后，那些和老师一起通宵的夜晚，还是会让黄鹏感动不已，他也庆幸选择了感兴趣的方向——微电子学，一路走来，有了一些成果。黄鹏的大学4年是在西安电子科技大学度过的，学的是电子科学技术专业。学校给出的培养方案是在前两年学习电子科学技术的通用课程，从第3年开始分方向选课。“电子科学技术是个一级学科，下面有4个二级学科，其中就有微电子学与固体电子学。”在第3年选课学习的过程中，黄鹏发现自己对微电子学方向更感兴趣，更多地选择了微电子学相关的课程，积累知识，开阔视野。大三暑假，黄鹏开始着手准备保研的事情，他的成绩不错，收到了北京大学微纳电子学研究院的面试通知。“我当时面试完感觉不是很好，但没想到老师说题目还是比较难的，我回答得还是很不错的。”老师的话像一针强心剂给了黄鹏很大的勇气，他拒绝了其他学校的推免，开开心心地等着9月的开学。来到北京大学后，黄鹏认认真真地跟着师兄师姐开组会，了解课题组的研究内容，一个月后他发现这些研究跟自己想的有些不一样。导师刘晓彦教授似乎看出了黄鹏的困惑，主动找他聊天，问他对什么方向感兴趣。当时刘晓彦教授给了黄鹏两个题目：一个题目是研究石墨烯，另一个题目是研

北大软微集成电路培养方案

一。基本原则

1、坚持求实创新的原则

遵循国际软件人才培养标准，努力实现教学模式创新，管理体制创新，教学内容创新，课程体系创新，教学方法创新。

2、坚持面向需求的原则

根据软件产业发展的人才需求，确定人才培养方向，根据市场需求和技术发展，调整教学内容，安排招生计划，形成灵活的课程体系，动态的教学计划。

3、坚持质量第一的原则

按照社会主义办学方向，切实加强素质教育，以培养学生的创新精神和创业能力、工程实践能力，严格教育标准，提高教学质量，培养合格人才。

二培养目标与方向

1、培养目标

面向产业和领域需求，培养高层次、实用型、复合交叉型、国际化人才。培养学生具有扎实的理论基础、合理的知识结构，创业与创新能力和优秀的职业素养，侧重提高学生的软件设计与开发能力，工程组织与管理能力，外语交流与国际竞争能力。

2、培养方向

基于对我国软件产业发展的分析和对产业人才需求趋势的预测，结合北京大学创世界一流大学的总体发展规划和学科设置特点，软件学院设置的研究方向包括:软件开发、软件质量保证与测试、软件项目管理、信息工程监理、移动通信、数据网络、光通信与宽带接入、信息安全、嵌入式系统工程、移动通信服务终端、数字家庭技术、r项目管理、rr市场营销、企业创业与创新管理、电子交易、电子政务、金融信息工程、电子通讯、集成系统芯片

( soc）、集成电路制造、集成电路测试、集成电路封装、计算机动画、数字艺术技术、游戏设计与编程、影视制作、数字音效等27个方向。

三课程体系

.学院课程体系是一种多层次、多方向、多领域、模块化开放式的课程体系，..质教育和前沿技术贯穿学院教学过程始终。

1、多层次

代表课程之间的关联，设置由浅入深，分基础课、专业核心课、专业选修课、领域系统分析四个层次。

2、多方向

指在软件工程、电子与通信工程、项目管理这几个学科领域中，学生可以根据自身基础、经历和就业方向，有侧重地选修课程;

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11 经典物理是北大理论物理方向的必考科目，由电动和热统两门组成。复习使用的教材一般都是郭硕鸿《电动力学》和汪志诚《热力学·统计物理》。专业课考电动或热统的学校不多，所以这两门的习题书也很少。复习时可以重点做教材上的课后习题（都有配套的答案书），这些题目都很不错，建议多做几遍。热统的习题中有不少经典题目，今年还考了一道上面的原题（汪书第三版9.20题）。只做这些题目当然是不够的。电动还推荐林旋英和张之翔的《电动力学题解》，这本书中有很多好题目，尤其是静电静磁场、电磁波传播、带电粒子与电磁波作用这几章。有些题目计算量可能偏大，但大家最好都尽量算完，实在没时间的话也要仔细看看步骤。热统实在再也找不出好的习题书了，《物理学大题典》热统卷的大多数题目过于简单，重题现象很严重，而且与北大的考查方向也很不一样。但是除了教材习题基本上就只能找到这本，大家有时间的话就选做一些，其余的浏览下就可以了。《物理学大题典》的电动卷就不必做了，这本书的题目更离谱，居然有一章专门讨论电路，三极管、运算放大器都搬了进来，做完这本书可以去跨考电子类专业了。

北大经典物理向来都不公开往年试题，网上也是找不到的，所以大家就不要费神去找了。经典物理的题型据说一般都是固定的，即十五道左右的小问加四道大题，其中大题是电动和热统各半。从NJU那位师兄的07年试题回忆和今年的考题可以大致看出北大的考试重点。电动大题主要考电磁波和相对论，静电部分一般都在小问中考。热统大题主要考统计（尤其是系综理论），热力学部分一般也在小问中考。小问每道五分，总共加起来就占了一半，所以这部分不要轻视。有些小问问得很偏，但绝大多数都来自于课本。所以对于经典物理，大家要重视课本，常见的概念、公式、结论等一定要很熟。课本每页都要看，包括很多学校上课时不爱讲的章节，如热统的非平衡统计和电动的带电粒子和电磁场作用两章，各章中加了星号的小节也要看。这些都有可能被考到，例如今年就考了朗道连续想变理论和玻尔兹曼方程的弛豫时间近似。大题中很多也可以在课本中找到影子。课本的重要性是可以理解的，在习题书缺乏的情况下，命题人少了题目来源，就只好在课本上找。记得我复习的时候，就将电动和热统教材上每一页大大小小的公式和结论都列在了笔记本上，然后关上书看着这些公式结论自己推，实在想不起来的就翻书看看，然后做个标记，以后看书时就倍加注意。这样推几遍后，课本上从头到尾的内容都了然于心，理解得更加深入。过程清楚了，公式自然也都记住了，最后感觉课本几乎都被背了下来，考试是遇到小问，只要是书上有的，都可以轻松答出，大题也都有似曾相识的感觉。

1 两种电荷

1.【2015年广州市】 把餐巾纸摩擦过的塑料吸管放在支架上，吸管能在水平面自由转动.如图所示，手持带负电的橡胶棒，靠近吸管A端，A端会远离橡橡胶棒.实验中（ ）

A.吸管不带电

B.吸管带正电

C.摩擦时，吸管得到电子

D.与吸管摩擦的餐巾纸一直不带电

【答案】C

【解析】由电荷间的相互作用可知，两物体排斥时，说明一定是带同种电荷，由于橡胶棒带负电，可推知，吸管也带负电，带负电是因为有了多余的电子，所以是摩擦时，吸管得到了电子；故应选C。

2.【2015年山东省聊城】如图所示，用被毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器的金属球，发现验电器的两片金属箔张开，以下说法正确的是（ ）

A．金属球带负电，金属箔带正电

B．金属球和金属箔都带正电

C．两片金属箔都带负电，由于互相排斥而张开

D．两片金属箔都带正电，由于互相排斥而张开

【答案】C

【解析】被毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷，所以橡胶棒接触金属球时，金属球和金属箔片都带有同种电荷，都带负电

3.【2015年湖北省襄阳】电视机的荧光屏上经常有许多灰尘，这主要是因为（ ）

A．灰尘的自然堆积

B．荧光屏有较强的吸附灰尘的能力 2 C．电视机工作时，屏表面温度较高，吸附灰尘

D．电视机工作时，屏表面有静电吸附灰尘

【答案】D

【解析】带电体具有吸引轻小物体的性质，电视机的荧光屏在使用时属于带电体，室内漂浮在空间的轻小物体被带电体吸引，从而导致电视机的荧光屏上经常有许多灰尘。答案选B。

荷，同种电荷相互排斥，所以金属箔片张开，应选C。

4.【2015年上海市】下列粒子中，带正电的是（ ）

A、电子 B、质子 C、中子 D、原子

【答案】B

【解析】电子带负电荷，A错；质子带正电荷，B正确；中子和质子构成了原子核，但中子不带电，C错；原子所带的正、负电荷数相等，对外不显是性，D错；应选B。