信息时报讯（记者 叶虹）绿树掩映、静谧清幽，园区内每有车辆驶过，便惊起路面一群雀鸟。在东莞松山湖材料实验室内，研究员吴昊的团
吴昊是国家级高层次人才，曾荣获国际先进材料学会（IAAM）青年科学家奖。2021年，吴昊留美归国后，加入松山湖材料实验室，组建自旋量子材料与器件团队，专注于开发下一代低功耗与高速度的新型磁存储器件。
比目前半导体内存功耗的10%还低、响应速度却是10倍左右，在锂电池容量难有进展的情况下，磁内存的研发给手机续航提出了创新方案。“有望达到‘充电一次使用10天’的效果。”吴昊希望，能给目前的电子信息产业带来新改变。
近年来，东莞大力推进人才强市战略，持续吹响“是人才、进莞来”号角。吴昊归国落脚东莞，正是一座活力之城与青年人才“双向奔赴”的生动写照。
“磁性材料用作信息存储，有很长的历史。”吴昊介绍，第一代是磁带，相机、摄像机便是使用磁带作为储存介质，它存取速度慢，但可靠性高，到现在银行等方面的重要信息存储还在使用磁带。第二代是计算机硬盘，这也是当代计算机的主要存储工具，容量大，运行稳定，但读取速度不高。硬盘和CPU中间还有各级内存和缓存，内存存取速率快，可以大幅度提高计算机的运行速度。
目前市面上的内存均由半导体器件制成，而吴昊团队正在研发的是第三代磁性随机存储器件：磁内存。这是基于阵列式并行读写磁存储单元的随机存取技术，具有非易失性、高耐久性、抗辐照、高速度和低功耗的特性。
在前沿科学研究领域中，量子材料是备受瞩目的研究对象。“我们使用拓扑绝缘体这种新型量子材料作为磁内存的信息写入层，量子材料跟传统金属材料不同，表面的电子态实际上是量子输运，这是非常有序的集体运动，相互间的碰撞干扰很少，因而能量耗散小，能够大幅降低磁内存信息写入所需的功耗。”吴昊解释。
从应用场景来看，磁内存的目标是替代目前手机和电脑里面的半导体内存。“半导体内存的大部分能量耗散在开机后需要维持信息状态，而磁内存的一个显著优点是‘非易失存储’，信息存储的状态并不需要通过电力来维持，因而功耗非常低。”吴昊称。
那么，使用磁内存将给电子产品带来哪些变化呢？首先是众所关注的手机续航能力有望得到革命性的改变。随着5G技术的广泛应用和物联网崭新时代的到来，电子设备的耗电量将进一步增加。吴昊认为，要想增强手机的续航能力，一个方案是提高电池容量，但是截至目前，锂电池的容量尚未取得大的突破。
第二个方案就是降低功耗。他介绍，磁内存的功耗比半导体内存的10%还低，如果使用磁内存，未来将大幅度的提升手机的待机时间。当前手机电量基本只能维持一天，使用磁内存则有希望达到“充电一次使用10天”的效果。此外，由于自身功耗低，发热随之减少，因此手机在充电或者长时间使用时导致的发热问题也有望得到明显改善。
不光如此，手机的响应速度也将大幅度的提高。磁内存能够达到0.3纳秒的响应速度，也就是3-4 GHz的频率，是半导体内存速度的10倍左右。
由于磁内存具有“非易失性”，也就从另一方面代表着断电数据也能得到保留，因此适用于航空航天、银行等高价值数据的应用。对个人手机和计算机来说，也能做到开机就可以恢复上次的工作状态，极大地缩短开关机时间。
对于磁内存的研发，吴昊认为在技术上领跑是有机会的。“国内在2000年初已有投入到相关研究中去，可以说国内、外的研究水平处于同一个起跑线上。”但他也稍有遗憾，“国内的研究比较分散，没有一个系统的大的项目或者研究中心将其进一步整合推向产业端，因而产业化水平相对落后于国外。”
值得欣慰的是，近年来随着大批海外人才归国，国内研发实力持续增强，对磁性芯片的研究已取得一定成绩。“电子信息行业的竞争非常残酷，在技术领域尤其激烈，而且更新迭代的时间很短，假如跟不上时代技术变迁的某一个节点，很快就会被市场淘汰。所以我觉得不要光跟着国外成熟的产业走，而是更需要有预见性，预见下一个技术的高点，这样才能够占领制高点，获得先发优势，实现从跟跑到领跑。”吴昊说。
在团队的努力下，磁内存的研发技术已很成熟，但是真正从实验室样品到产品再到商品，还需要加大相关方面的推动和投入。“如果各方面投入到位，大约3～5年时间，就可以拿出一个具有自主知识产权的磁内存产品。当然，真正的商品有更严格的条件，比如稳定工作10年以上、成本要降到市场接受的范围等等。”吴昊称。
回望与东莞的结缘，吴昊的想法很简单，“主要考虑到在科学研究领域有着广阔的发展前途，希望有机会能够依托大平台和大装置作出更高水平的科学成果。”
2021年，吴昊得知中科院物理研究所与东莞市政府共建松山湖材料实验室，而且已提前规划搭建磁性材料与器件的技术平台，这与他在美国加州大学洛杉矶分校从事博士后研究时的研究方向正好契合。而东莞政府作为服务型政府，也为人才安居乐业提供了众多保障。“对东莞的人才环境很满意。”吴昊直言。
事实上，一名高层次人才的到来会产生人才“倍增效应”。吴昊的妻子也是一名博士，此前在美国从事生物医学研究。吴昊归国半年后，妻子也回国团聚，目前在广东医科大学（东莞校区）基础医学院从事癌症相关的研究。
吴昊组建的自旋量子材料与器件团队有15～20人，其中全职人员均是博士学历，部分硕士和博士研究生尚在香港理工大学、南方科技大学等高校学习。“明年将至少增加七八名人才，团队实力逐渐增强，可以更大规模地进行研究，更高效率地产出科研成果。”
松山湖材料实验室虽然已经建设了5年，但从整体发展角度来看还处于前期阶段。吴昊有信心，在未来5年内，实验室将发展成为在国内甚至国际上都属于一流水平的，有一定影响力的研究基地。
吴昊，松山湖材料实验室研究员，博士生导师，国家海外高层次青年人才计划获得者。2017年获得中科院物理所博士学位；2017-2021年在美国加州大学洛杉矶分校从事博士后研究。曾荣获国际先进材料学会（IAAM）青年科学家奖（2021)。