吕海峰：人工智能驱动的超大规模微观材料计算方法及应用

2023年10月8-11日，由中国材料研究学会主办的第四届中国新材料产业发展大会在浙江温州隆重举行。来自全国各地的6000余名新材料专家、企业家、投资家、当地高等院校和企事业单位的代表以及51位两院院士出席了本次大会。龙讯旷腾总经理吕海峰特邀做“先进材料数字化研发论坛”分论坛主持人并发表《人工智能驱动的超大规模微观材料计算方法及应用》主旨演讲。将围绕合金材料、新能源、半导体等新兴行业的发展，探讨如何建立基于第一性原理的正向研发模式，在材料模拟计算逐渐被重视的当下，原子级计算伴随的时间和空间尺度增长将带来的变革，以及龙讯旷腾解决方案目前的落地情况。

随着材料研发逐渐从工艺优化走向源头的分子原子结构设计筛选，第一性原理也就是微观尺度材料计算仿真已经变得越来越重要，从学术界的相关论文发表指数能看出近20年第一性原理计算的发展趋势，同样的在工业界端我们也看到了这样的趋势。举例说明，捕获并分析工艺变化对器件性能的影响具有重要的预测性价值，也是国外EDA卡脖子的主要领域，因为当制程工艺到14nm以下后，就进入了一个微观尺度，基于传统连续介质漂移扩散方程的方法就很难准确描述这样微观尺度的器件，因为原子效应、量子效应会极大的影响材料以及器件本身的性能，因此基于量子力学的以原子为最小计算单位的计算方法已经越来越多地被应用到实际的半导体产业研发环节中。

计算材料学作为一门材料学与计算科学的交叉学科具有非常高的门槛，是材料学科里面最硬核的方向，其从业人员往往需要具备扎实的物理背景（量子力学和固体物理）和过硬的编程能力，需要将多个学科的知识、方法进行集成应用，往往需要通过数十年的积累才能形成竞争优势。而龙讯旷腾团队兼备了经验积累和世界级奖项获得等多项认可，技术优势突破了局限数量原子向百万原子计算的瓶颈，具备了从学术界向工业界进军的实力。

龙讯旷腾解决方案目前已应用于新能源、半导体、合金材料等多领域。高通量计算优势在三元正极材料中寻找到相当稳定的相，揭示了充放电过程中的更多可能性从而完成了电压平台计算；同样的，时下大热的磷酸锰铁锂设计优化借助高通量计算可找到最佳配比，该方法还可以选择合适的掺杂元素，提供离子电导率以及探究过渡金属溶出机理；龙讯旷腾独特的固定电势法（FPM）在研究SEI膜形成机理过程中，可看到一些之前很难看到的反应过程，从而在电池研究中发现新的范式。类似的研究还有很多，我们将反应机理和计算工作流集成搭建了BattSim电池研发设计平台，目前向固定客户开放测试，内嵌百万级分子数据库，挑选元素，如溶剂、添加剂和锂盐，即可开始模拟计算，快速给出分析结果，这在企业端无疑降低了技术人员的学习门槛和经验试错成本，以底层数据链接自主搭建工作流的灵活形式，解绑了专业人员需学习跨领域知识的困局。

当今世界正值百年未有之大变局，新材料是世界各国抢占国际竞争制高点，谋求政治、经济、军事战略优势的重要举措。中国新材料的产业发展，既不能离开上游系统化基础研究的问题，更不能离开下游应用开发的问题，龙讯旷腾愿与大家一同共享产业机遇，共同投身全球材料革命新浪潮，携手共建新材料发展新生态，为实现我国从“材料大国”向“材料强国”的根本性转变而努力奋斗！