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北大造芯往事:雄關漫道真如鐵,中國芯片夢起之地

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1941年,中華大地奏響極限艱難的抗戰悲歌。頭頂狂轟濫炸,地面炮火連天,高溫火海、堤防驟潰、饑餒煎迫,幾多地區猶如人間煉獄,生離死別不過早晚之間。

但這一切,還不足以擾動西南聯大“內樹學術自由,外築民主堡壘”的精神內核。

校舍是荒山野嶺上搭起的茅草屋,地面是泥土壓成的,宿捨的方口嵌上幾根木棍就是窗子,教室的屋頂覆蓋著白鐵皮,一到下雨天,“叮叮當當”的聲響蓋過老師授課的聲音。

由梁思成林徽因夫婦設計的西南聯大校舍

生活更是拮據到極致,從老師到學生都一貧如洗,物理系教授吳大猷為給病妻治病,每日化裝成乞丐,到菜市場撿剩骨頭給妻子熬湯。

這樣的背景下,吳大猷收了黃昆做研究生,黃昆剛從北大物理系畢業,經著名金屬內耗研究大師葛庭燧的推薦,在西南聯大半工半讀。

彼時,這個年僅22歲的年輕人,已在北大期間靠自學啃下了國內剛起步的量子物理。而14年後,以黃昆為代表,一批從海外學成歸來的頂尖半導體人才,駐扎在北大,轉動了中國半導體事業的羅盤。

這是一場艱難卓絕的苦旅,起步於一無所有,卷入摧毀信仰的浩劫,在漫無邊際的黑暗裡,每一位先輩都猶如一縷微光,微光與微光交匯,又孕育出新的微光。當新的微光投身於中國半導體事業,舉目四望,天已經快亮了。

談及中國半導體人才大本營,人們往往首先想到國內清華大學、國外加州伯克利,智東西曾對清華大學的芯片人才江湖做細致的梳理。(清華芯片往事:中國芯片產業半壁江山,民族“芯”就靠他們了!

而當我們追溯中國半導體事業的起源,我們發現,北大亦在中國半導體事業的長征,尤其是半導體基礎理論的起步和發展,以及學科建設與人才輸出中,扮演著不容小覷的角色。

“物格無止境,理運有常時。”北大物理學院中的石碑,陪伴著一代代半導體師生們走向充滿期冀的未來。

從北大到北大

1936年,黃昆17歲,高考語文成績一塌糊塗,與清華、北洋工學院失之交臂。

第二年,他通過保送考試,進入燕京大學物理系。15年後,他執起教鞭,走上北大物理系的講台,在數百位學子心中,埋下半導體物理研究的種子。

黃昆

浸染於燕京大學求真務實的環境中,黃昆養成了獨立思考的習慣。本科畢業後,他來到西南聯大物理系,師從中國物理學之父吳大猷。

在這裡,他結識了楊振寧、張守廉兩位摯友,他們被稱為西南聯大“三劍客”,結成了長達半個世紀的深厚友誼。

美國國家檔案館圖片:位於昆明西北郊外的西南聯大校園

“我們無休止地辯論著物理裡面的種種題目。”黃昆70歲壽辰之際,楊振寧在《現代物理和熱情的友誼》一文中寫道。

一天,圍繞哥本哈根學派一個重大而微妙的貢獻,“三劍客”從喝茶到晚回宿舍,甚至關燈上床後,一直爭論得停不下來。最後,三人乾脆一起爬下床,點亮蠟燭,翻起海森堡的《量子理論的物理原理》,來調解他們的辯論。

“我記得黃昆是一位公平的辯論者,他沒有坑陷他的對手的習慣。”楊振寧在回憶文章中寫道,“我還記得他有一個趨向,那就是往往把他的見解推向極端。很多年後,回想起那時的情景,我發現他的這種趨向在他的物理研究中似乎完全不存在。”

“人生不相見,動如參與商”。1944年,三人西南聯大研究生畢業,各奔前程。但他們的友誼並沒有隨時空的隔離而流逝,只是兩人見面時有,三人相聚不多。

西南聯大物理系三劍客

西南聯大帶給黃昆的不僅是珍貴的友誼,還有對物理學理論之精湛更新的理解,對學習現代物理奧秘,進入了一個新的思想境界。

畢業之時,語文再次成為黃昆求學路上的絆腳石。留美考試因語文得了24分而落選,留英考試作文隻寫了三行,結果因為考官眼界高,給大家普遍打分都低,讓黃昆撿了個漏,被“庚子賠款”留英公費生錄取。

英國6年,成了黃昆人生的第一個學術貢獻高峰時期。

在那裡,他先後與兩位諾貝爾獎得主莫特(N.F.Mott)和波恩(M.Born)共事,期間還收獲了一位同為物理系學生的“洋夫人”裡斯(A.Rhys,中文名“李愛扶”)。

上世紀40年代,20世紀40年代,黃昆在英國利物浦大學做博士後時與同事們合影

在英國的6年,黃昆完成了多項開拓性的學術貢獻:和晶格動力學奠基人波恩合著的《晶格動力學》,被奉為固體物理學的“聖經”;提出由雜質或缺陷引起的漫散射,被稱為“黃散射”;提出著名的“黃方程”和“聲子極化激元”概念;與妻子共同提出經典的“黃-裡斯理論”,成為固體中雜質缺陷上的束縛電子躍遷理論的奠基石。

與此同時,回國的願望越來越強烈。

黃昆1947年4月寫給楊振寧一封信:一方面,“看國內如今糟亂的情形,回去研究自然受影響,一介書生又顯然不足有挽於政局,吃苦不討好,似乎又何必”;另一方面,“我們如果在國外拖延目的只在逃避,就似乎有違良心。我們衷心覺得,中國有我們和沒有我們,makes a difference。”

他認為楊振寧“successfully組織一個真正獨立的物理中心在你的重要性應該比得一個Nobel Prize還高。同時在這步驟中,devotion to the cause的心也一定要駕於achieve自己地位之上。”

1951年底,黃昆作別英國,坐船取道香港,回到北大物理系任職。

此時,據美國貝爾實驗室造出第一塊晶體管,已過去了三年,中國百廢待興,半導體產業正亟待一個學術牽頭人的出現。

執教北大,八大海歸拓荒人

新聞界人士曾問黃昆:沒有把研究工作長期搞下來,是不是一個很大的損失?

黃昆並不同意這種看法:“因為回國後全力以赴搞教學工作,是客觀形勢發展的需要,是一個服從國家大局的問題。這也並非我事業上的犧牲,因為搞教學工作並沒有影響我發揮聰明才智,而是從另一方面增長了才乾,實現了自身價值。”

1954年,黃昆任北大物理系固體物理專門化教研室主任,在他的牽頭下,第一個半導體學科“半導體物理學”、第一個半導體專業化陸續誕生於北大。

五校聯合半導體專門化1957年畢業生

從北大開始,以黃昆、王守武、湯定元、洪朝生、謝希德、高鼎三、林蘭英、黃敞為代表的海歸半導體先輩們,分別在三尺講台和研究領域,奉獻了無窮的學術財富。

僅是在1956-1958年期間,241名學生迎來了畢業典禮,他們走出北大校門後,成為全國首批半導體事業的骨乾力量。

其時已是世界半導體界的里程碑時期,現代電子工業第一個集成電路,誕生於德州儀器工程師傑克·基爾比的手裡,42年後,他因為這一偉大的發明被授予諾貝爾物理學獎。

1、黃昆

黃昆

黃昆的學術履歷表是驚人的,30歲揚名全球物理界,32歲完成《晶格動力學》書稿,36歲當選中國科學院學部委員(後稱院士),61歲當選瑞典皇家科學院院士,66歲成為第三世界科學院首批院士中的三位中國人之一,83歲被國家授予2001年度國家最高科技獎。

對學生們來說,記憶更為深刻的是黃昆在全國物理界有口皆碑的授課。從而立之年到年近花甲,黃昆在北大物理系的講壇耕耘了二十六個春秋,一向謙虛的他,唯獨對自己的教學有過較為滿意的評價。

他不限於定義說明與公式推演,而是引導學生們對物理問題有深入的理解。無論是講課還是做報告,黃昆都堅守兩個原則:一,假定聽講人對所講問題一無所知,且又反應遲鈍;二,儘管講過多次,每次都須重新備課。

中科院院士、清華大學教授朱邦芬曾與黃昆共事,在他的回憶中,黃昆精益求精到了極致。他備課備到非常仔細,包括黑板怎麽寫,這個字寫在哪兒,字要多大,擦的時候,哪些要擦掉,哪些不要擦掉。朱邦芬曾經看過他的,等於用一個紙寫成很多版本,就是黑板上第一批怎麽寫,第二批哪些擦掉、哪些保留。

儘管1955年就當選中科院學部委員,按規定可定級為“一級教授”,但黃昆主動要求定為“二級教授”,認為自己與饒毓泰、葉企孫、周培源、王竹溪等老師拿同樣的工資,於心不安。

黃昆在中國科學院半導體研究所給研究生講課

時代所限,內部政治干擾、外部技術封鎖,多重因素作用下,作為基礎科學研究的半導體物理首當其衝,黃昆傾注大量心血的教學工作被迫停止,中國與世界的半導體研究差距越來越大。

直至1977年,改革開放總設計師親自點名60歲的黃昆,讓其擔任中國科學院半導體研究所所長。以黃昆為學術帶頭人,半導體研究所成立了半導體超晶格國家重點實驗室。

上世紀80年代,黃昆進入學術貢獻的第二個高峰時期。退居二線的黃昆將更多精力投入科研,集中研究半導體超晶格物理問題,1983年,他與朱邦芬提出的計算超晶格光學聲子模式的模型,及類體模解析表達式,被國際上稱為“黃-朱模式”,已作為該領域必讀文獻列入許多國外專著和研究生教材。

“他好比現代的鳳凰涅槃,從灰燼中飛起又成為世界領頭的固體物理學家”。

這是國際著名固體物理學家、德國馬克斯普朗克協會固體物理研究所前所長卡多納(M.Cardona)描述黃昆的話。

黃昆獲1995年度陳嘉庚數理科學獎

從1980年代中期開始,黃昆就時常感到頭暈,後來發現有腦萎縮,但他的原創性研究一直持續到1996年。1999年,黃昆確診患帕金森症。2005年7月6日,黃老在北京駕鶴西去,享年86歲。

5年後,國際小行星中心發布公報,將第48636號小行星永久命名為“黃昆星”。

2、中國半導體學科四大開拓者

我國第一個半導體課程開設於北大,黃昆、王守武、湯定元、洪朝生四人參與授課。

王守武是中國半導體科學技術的開拓人和奠基人之一,從中國第一台半導體雷射器的研製,到提高大規模集成電路成品率,再到完成集成電路大生產實驗,王守武從半導體材料、設備到生產都為我國半導體事業的發展做出了寶貴的貢獻。

他先後任中科院半導體研究所業務副所長、中科院109廠廠長,1986倡議組建中科院微電子中心,王守武任微電子中心終身名譽主任,1980年當選為中科院學部委員(院士)。

王守武

洪朝生是中國低溫物理開拓者,獲清華電機工程系學士、麻省理工學院博士,先後任中科院應用物理所研究員,清華、北大、中科大教授等職務,1980年當選中科院學部委員(院士)。

湯定元是我國紅外學科的奠基者,將半導體紅外器件成功地應用於中國探測、空間遙感等方面。他曾先後在中科院應用物理所、中科院半導體研究所、中科院上海技術物理研究所工作,並曾任中科大教授和半導體教研室主任,1991年當選為中科院學部委員(院士)。

湯定元

黃昆和王守武都是1919年生人,湯定元和洪朝生比他們小一歲。黃昆和洪朝生是北京人,王守武和湯定元是江蘇人。

其中,王守武出生於蘇州名門望族——東山莫釐王氏,王家是中國近代少見的科技世界,王守武的父輩幾乎都是中國近代科學初期的開創性人物,他與弟弟王守覺是著名的中科院兄弟院士。

除了黃昆外,其余三位先生都是前往美國留學。

1944年,王守武從同濟畢業,考取自費留學,被麻省理工學院錄取,但因結核病錯過赴美時間。次年,他赴美國普渡大學攻讀工程力學,1946年獲碩士學位後轉向物理學,用量子力學研究材料性質,1949年2月獲得博士學位。

1942年,湯定元從國立中央大學畢業,留校任教至1948年,赴美國明尼蘇達大學物理系學習,同年轉入芝加哥大學物理系。1950年,湯定元獲得芝加哥大學物理系碩士學位。

1940年,洪朝生從清華畢業,在西南聯大電機工程系任電信課助教。5年後,他前往美國麻省理工學院攻讀博士學位,1948年畢業後,後在美國普渡大學、荷蘭萊頓大學卡末林·昂納斯實驗室工作。

四人的交集早在海外留學期間就開始,洪朝生在1950發現並提出半導體雜質能級導電理論時,固體物理領域還未受重視,他曾前往英國會見英國利物浦大學國際固體物理領軍人物莫特,也就是黃昆先生的恩師。

洪朝生

王守武是四人中,最早踏上中國半導體研究征程的人。

新中國成立後,1950年秋,王守武通過印度大使館辦理難民證,乘船經香港回國,在中科院應用物理研究所工作,以半導體為研究方向。

一年後,湯定元、黃昆回國,又過了一年,洪朝生回國。除黃昆外,其余三人回國後均在中科院應用物理所(物理所)工作,在北大任教之於,中科院物理所的研究工作仍是他們的主心骨。

基於共同的理想和追求,四人交往日漸密。在黃昆的帶頭下,1954年,四人對如何發展我國半導體科技工作展開專題研討,並開始合作為北大學生講授“半導體物理學”課程。

四人在北大的合作授課,成為了各自開創半導體學科新篇章的起點。

此後,黃昆創辦了中國第一個半導體專業化,湯定元開創了中國第一個窄禁帶半導體分支學科,洪朝生參與創辦中國科技大學低溫物理專業,王守武創建了我國第一個半導體研究室、半導體器件工廠、半導體研究所和全國半導體測試中心。

1979年,王守武與研究人員在超淨線工作

而四人為北大學生就開設“半導體物理學”課,還只是一顆激起漣漪的一顆礫石,真正掀起巨浪的大石塊出現在兩年之後。

3、北大半導體專業化起航

1956年,我國提出“向科學進軍”,黃昆與王守武參與制定我國“十二年遠景規劃”,同任半導體科學技術發展規劃制定小組副組長,半導體技術研究被列入國家四項“緊急措施”之一。

這一年暑假,北大、複旦、南大、廈大、東北人民大學(吉大前身)五校聯合,在北大物理系開辦了我國第一個半導體專門化,黃昆任主任,謝希德任副主任。

黃昆與謝希德

謝希德被稱為中國半導體之母,是我國半導體物理學科和表面物理學科的開創者,亦是新中國成立後第一位大學女校長。

她1921年出生於福建泉州,1946年從廈大數理系畢業,第二年赴美深造。1949年,謝希德從美國史密斯女子文理學院碩士畢業,到麻省理工學院(MIT)繼續攻讀博士學位,學費全免。經過幾多輾轉,她與丈夫於1952年回國,執教於上海複旦大學。

謝希德

為了配合祖國建設工作,1956年,謝希德放下出生才5個月的孩子,前往北大,與黃昆共同主持中國第一個半導體專門組工作。1958年,她與黃昆合著的中國第一本 ——《半導體物理學》出版。

當時參與半導體專業化建設的著名老師,還有來自吉大的物理系教授高鼎三。

他是我國著名的半導體物理與器件學家、微電子與光電子專家、教育家,亦是吉林大學半導體系的創建者。說起來,他還是黃昆在西南聯大物理系的同門師兄。

高鼎三

高鼎三1914年生於上海。不同於黃昆和謝希德,高鼎三因為家境貧寒,年及20歲還沒學過數英理化,受美國學成歸來的姨母鼓勵與自主,他自學半年後考入上海大同大學附中,1937年考入上海交通大學,後因上海“八一三”戰事爆發,轉至武漢大學借讀。

一年後,日寇進攻武漢,高鼎三乾追隨周恩來先生鎮定撤出,倍受周先生的精神激勵,還一度投筆從戎,考入武漢的黃埔軍校14期,只是因為近視打不中靶而退學,輾轉到昆明進了西南聯大。畢業後,他考取了當屆唯一的赴美公費留美名額,下一屆這個名額被黃昆的摯友楊振寧拿到。

西南聯大物理系1941屆全班合影,左一為高鼎三(圖源:高氏研究會)

還有一位曾與北大半導體有過交集的女先生,林蘭英,她被譽為“太空材料之母”,是我國極富盛名的半導體材料科學家。

林蘭英

她1918年生在福建莆田,1936年考入福建協和大學,畢業後留校任教。1946年,她收到美國迪金森學院的錄取通知書,2年後啟程赴美留學,隻用一年就拿到了數學學士學位,還獲得美國大學榮譽學會迪金森分會的金鑰匙獎章。

1948年,固體物理學在美國興起,次年第一塊半導體鍺單晶在美國貝爾實驗室誕生。林蘭英敏銳地意識到這一領域的重要價值,來到美國賓西法尼亞大學,從事固體物理研究。她再次用一年時間,拿到固體物理學碩士學位。

1955年,林蘭英獲得固體物理學博士學位,成為賓西法尼亞大學建校以來第一位女博士。

林蘭英博士畢業照

謝希德、高鼎三、林蘭英的回國之路都受到了美國的阻礙。

高鼎三在美國立法禁止中國理工科留學生回國,並對表態不回中國大陸的留學生給予經費資助時,他始終明確說要回國,因此被撤銷資助和助教資格,隨後他毅然退學,到洛杉磯國際整流器公司擔任研究員謀生。

為了早日參加祖國建設,高鼎三與其他留學生聯名給美國總統寫信要求放行,同時托妻子向周總理寫信求助,終於在1955年5月初乘上“威爾遜總統號”輪船回到了闊別近8年的祖國。

1948年,高鼎三在伯克利寓所,桌上是妻子的照片(圖源:高氏研究會)

林蘭英的回國之路更為艱難。她此前曾幫索文尼亞公司成功造出第一根矽單晶,這樣的寶貴人才,美國是萬萬不願意放人的。

林蘭英在1956年以“母親重病”為由,向印度駐美國大使館申請回國。在登船的最後時刻,聯邦調查局將她的圖書資料、隨身藥品都翻個底朝天,最終一無所獲,隻扣押了一張6800美元的旅行支票,直到23年後,這張支票才由中國銀行出面索回。

聯邦調查局沒有發現,就在他們搜查過的藥盒裡,藏著林蘭英給新中國的獻禮——500克鍺單晶和100克矽單晶。

五校在北大聯合舉辦半導體專業,林蘭英被特邀做“半導體材料”的專題報告,她的講課深入淺出,生動的內容時隔多年仍令學子們記憶猶新。謝希德善於組織課程內容,講課結合學生實際,由淺入深,信息量大,條理清晰,語言流暢。高鼎三十分重視實踐,堅持“理工結合、理化結合”的原則。

在參與北大半導體專業化建設的過程中,謝希德與高鼎三都積累了許多專業教學與學科建設的經驗。

謝希德

謝希德於1958年返回復旦,從一名普通的物理系教師一路晉升,歷任複旦大學物理系固體物理考古室主任、上海技術物理研究所的副所長等職位。她參與編寫多部半導體講義和教材,1977年大膽提出填補中國表面物理空白、發展表面科學的建議,1978年當選中國物理學會副理事長,1980年當選為中科院數理學部委員,兩度當選主席團成員(1981年和1992年)。

62歲那年,謝希德成為新中國第一位女大學校長,在她擔任校長的5年間,複旦的氣氛活躍和嚴謹教學一樣出名,複旦打破了綜合大學只有文理科的格局,變為一所擁有人文科學、社會科學、自然科學、技術科學和管理科學的綜合性大學。

美、英、日、加、香港地區的13所大學分別授予她名譽科學博士、名譽工學博士和人文科學博士1987年6月接受美國紐約州立大學Alabany分校授予名譽博士時,《今日美國》報社記者採訪她,稱她為“中國的哈佛大學校長”。

高鼎三返回東北人民大學後,在1959年主持建立了當時國內唯一的半導體系,連任系主任25年。1961年,高鼎三主持編寫的《晶體管原理建議》,成為國內這一領域的開山之作。

“863會議”期間,在信息組專家幾乎一邊倒的傾向隻發展微電子時,高鼎三不懼孤立,極力主張光電子技術的重要性,獲得最高領導對光電子項目的重視,會後組建了中科院、清華、吉大聯合光電子國家重點實驗室。

其光電子技術在不久後爆發的海灣戰爭中,發揮了重要的實戰價值。

林蘭英

林蘭英則以在中科院的研究工作為重,1957年,林蘭英從洪朝生手中接任半導體材料組負責人,1960年進入中科院半導體研究所做研究工作。在她的直接參與下,我國第一根矽單晶、第一台開門式矽單晶爐、第一個砷化镓單晶等半導體材料相繼問世,為我國太空半導體材料做出不可估量的貢獻。

90年代,林蘭英積極推動北方微電子研究開發基地的建設,將清華大學微電子學研究所、北京大學微電子學研究所、中科院微電子學研究中心和半導體研究所材料部門聯合起來。年已八旬時,她仍在半導體材料領域主持各種重大的基礎研究課題。

在她人生的最後三年,她與王陽元院士、李志堅院士和吳德馨院士等一起發起,建立了由北京大學牽頭的“973”基礎研究課題,從事亞50nm的新器件和工藝的研究,為下一代集成電路生產技術做準備。

黃敞比前幾位小了將近10歲,他在1958年才從美國回國,沒能趕上五校聯合聚集北大的這一里程碑時刻。

黃敞(圖源:西安微電子技術研究所)

在謝希德、高鼎三等先生回到原來的學校後,1959年7月,黃敞先生被分配到北京大學物理系,講授半導體器件課,並兼任中國科學院計算機技術研究所11室主任、副研究員,同時開始培養研究生。

期間,黃敞先生提出了 “載流子總量分析方法”,可系統分析器件內部載流子的運動規律,為晶體管模型、集成電路的研究提供了一種科學的分析方法。這一開創性成果對半導體器件理論和超大規模集成電路理論的發展起到了開拓性的引領作用。

由黃敞主編的《大規模集成電路與微計算機》,系統闡述了關於集成電路、微計算機方面的理論研究成果,總結了多年來研製成果和經驗,對業內外的科技人員都具有指導意義和參考價值。

後來黃敞在1965年被調至中科院156工程處(771所前身),開始從事航天微電子與微計算機事業。他在771所、西電大和北師大都帶過研究生,並主持研製成功了多種運載火箭專用集成電路及計算機,為中國航天事業的發展作出了重大貢獻。

展訊通信創始人武平曾在一片文章中寫道,國內獲得過國家科學技術進步一等獎,就已有相當的資格評上院士,黃敞不僅獲得國外多個院士頭銜,還是1979年第一位在國際頂尖專業雜誌IEDM上發表論文的國內專業人士,卻一直未被評為院士,令很多弟子感到不平。對此,黃敞則非常淡然,多次強調回國就是“為國家做事”。

繼往開來,從北大走出的新學術帶頭人

在以上述這些先生為代表的教師們精心培養下,北大物理系陸續走出了一批批優秀的半導體人才,其中一些學子繼承老師們的事業,繼續為中國半導體學術研究和人才培養開辟天地。

北大物理系曾有“五大金剛”——莫黨、秦國剛、甘子釗、夏建白、韓汝琦,他們都曾師從黃昆先生。

五人在畢業後,均曾留北大物理系執教。其中,甘子釗、夏建白、秦國剛先後當選為中科院院士;莫黨歷任中山大學物理系系主任、中山大學微電子研究所所長和廣東省物理學會理事長等職位。

秦國剛

秦國剛1956年畢業於北大物理系,1961年研究生畢業於該系固體物理方向,師從黃昆。

他還記得黃昆剛推門進來時,他是有些失望的,覺得這樣一門重要的課,“怎麽這麽年輕的老師來教我們普通物理?”但一節課下來,他們整個年級接近100個人,幾乎都覺得黃昆講課太深入了。

從1985年起,秦國剛任北大物理系教授,數十年來致力於半導體研究,在半導體雜質與缺陷等領域的研究中,做出系統和創造性成果。如今,秦國剛已經年逾古稀,但他繼承者黃昆等學術先輩的精神,依然兢兢業業地工作在科研第一線和培養科技人才的事業中。

莫黨

中山大學教授莫黨也是北大物理系1956屆畢業生。莫黨是1952年廣東省高考狀元,畢業留校從事教研工作,於1976年調回廣州,3年後調入中山大學物理系工作。

在他求學期間,黃昆給了他很大的啟發和影響,他是黃昆、謝希德教授所著《半導體物理學》一書的書稿整理人,他所編撰的我國第一本半導體材料教材《半導體材料》還是由黃昆先生審閱的。

自大學畢業後,莫黨在半導體材料和半導體物理、橢偏光譜、固體光學性質、光折變晶體等領域進行了大量深入的研究工作,曾與學生在世界上首創開展半導體離子諸如的橢偏光譜研究和創立分數微分譜方法,為發展和推廣我國橢偏術做出了重要貢獻。他還被選入美國出版的《世界名人錄》,被美國紐約科學院任命為該院成員。

甘子釗

甘子釗1954年從湛江考進北大物理系,第一學期被稱“怪才”,第二學期被稱“天才”,第三學期被稱“奇才”,本科畢業後被教授們爭著收為研究生,結果成了黃昆的大弟子。

在甘子釗的記憶中,黃昆上課的時間和備課的時間是1與10之比,也就是說他要花10個小時準備講一個小時的課。

畢業後,甘子釗留校工作,歷任北京大學副教授、教授、固體物理研究所所長、國家超導專家委員會第一首席專家等職務,於1991年當選中科院院士。

他在60年代主要從事半導體物理的研究工作,解決了半導體鍺中隧道過程的物理機理,80年代初發展了光在半導體中相乾傳播理論,並在凝聚態物理、雷射物理的前沿研究工作中做出貢獻。

夏建白

夏建白是上海人,17歲考取北大物理系,因為對黃昆的固體物理課印象最為深刻,他於1962年報考了黃昆先生的研究生,主攻固體物理學研究。

三年學成畢業後,夏建白留校物理系任教,後因內亂時期,他參與“三線”建設,一連15年沒能再碰半導體物理。

“工作與所學專業分離,時間一長,心中的遺憾與日俱增。”黃昆調任中科院半導體所所長後,夏建白向導師黃昆寫信表達了調動意向。在黃昆的幫助下,經一番周折後,年近40歲的夏建白成功調入中科院。

夏建白迫不及待地投身於半導體研究中,短短十年間,獨立研製出中國自主生產的分子束外延設備,造出質量優良的超晶格、量子阱材料,在理論研究方面也取得一系列開創性成果。

韓汝琦

與前四位不同,在1962年北大物理系本科畢業後,沒有繼續讀研究生,而是直接留校任教。

他曾任北大微電子研究所常務副所長、教授、博士生導師,曾撰寫出版《固體物理學》、《非晶態物理學》、《非導體物理基礎》、《晶體管原理與設計》等教材,並先後主持承擔多項國家重點科技突破任務和國防軍工預研項目。

遺憾的是,韓汝琦在2011年2月16日因病逝世,享年72歲。

1958年北大物理系半導體專門化第一屆五年製畢業生合影(前排左七為黃昆,第二排左七為陳辰嘉)

陳辰嘉原先是在廈大物理系學習了三年,1956年隨著五校聯合轉至北大物理系半導體專門化報導。

後來1961年3月,她被調到而北大物理系半導體教研室,協助黃昆做好教研室的工作,當時黃永寶是實驗室主任,韓汝琦是教學秘書,教研室最有經驗的是黃昆、黃敞和黃永寶先生。在他們的努力下,教研室的年輕教師陸續在器件物理和材料物理研究上取得碩果,科研工作走上正確的軌道。

除了向黃昆討論和學習外,在建設固體能譜研究室期間,陳辰嘉也曾向理論組的甘子釗、秦國剛學習。

許居衍

許居衍也是先在廈大物理系學習了三年,1956年遷至北大物理系學習,黃昆等老師在學術上將他帶到了半導體科學的新領域。

1957年,許居衍完成學業後,被分配到國防部第十研究院第十研究所,他成為中國第一塊矽平面單片集成電路的主要研製人,後來又於1970年參與了中國第一個集成電路專業研究所——第二十四研究所的創建。

1985年,許居衍參與第二十四研究所無錫分所組建,隨後與無錫742廠共創的第一個微電子科研生產聯合企業——無錫微電子聯合公司,這家公司即是大名鼎鼎的中國華晶電子集團公司的前身。許居衍任24所及華晶電子的總工程師。

1995年,許居衍被評為中國工程院院士。

俞忠鈺

俞忠鈺和王陽元都是1958屆的北大物理系畢業生。畢業後,俞忠鈺歷任河北半導體研究所副所長、電子工業部東光電工廠總工程師、廠長等重要職務。

王陽元畢業後則選擇留校任教,他在學術領域主持研製成功我國第一塊1024位MOS隨機記憶體,開拓了我國矽柵N溝道MOS技術,領導建成我國第一個大型集成化ICCAD系統,此後在微電子學新器件、工藝和結構電路研究中屢有建樹。

王陽元

1978年,王陽元在北大建立微電子學研究室並任室主任,後任北大微電子所所長,並主持創建了SOI新器件研究室、我國第一個國家微米/納米加工技術重點實驗室等機構。

王陽元的成就不止在於學術界和教育界,它還為中國芯片製造業貢獻了一個關鍵的里程碑——中芯國際。

馳騁半導體產業的北大人

2004年,69歲的王陽元與嚴曉浪教授、張汝京博士等一起發起,由北京大學微電子研究院等與中芯國際合作申請建立了“863”高技術課題,進行90nm-65nm大生產技術研究,直接瞄準當前國際最前沿的大生產技術。

領銜這些課題的首席科學家和課題負責人,包括張興、黃如、康晉鋒教授等,都是王陽元的學生,他們是新成長起來的年輕的學術帶頭人。

而在四年前,中芯國際由王陽元與張汝京聯合創辦。

張汝京被譽為華人半導體界第三號人物,曾於德州儀器就職期間,在美國、日本、新加坡、意大利及中國台灣完成了10座半導體工廠的建設與運營,隨後在台灣創辦了世大,以50億美元賣給了全球晶圓廠老大台積電。

張汝京

中芯國際一成立,就創下了當時全球最快的芯片廠建廠記錄。2000年8月1日,中芯國際在上海的第一個8英寸廠打下第一根樁,到正式建成投產,前後歷時僅13個月。

2002年,中芯國際在北京的兩座12英寸芯片廠動工,2年後建成我國第一條大型12英寸納米級集成電路大生產線。中芯國際迅速躋身全球半導體代工行業前三甲。

在他們的共同努力下,中芯國際結合中國國情發展,陸續引入上海實業、摩托羅拉、張江高科、北大青鳥、高盛、華登國際、新加坡淡馬錫控股等一批投資者,逐步發展成中國大陸晶圓代工第一大廠。

中微半導體尹志堯

曾在北大求學的中國半導體產業代表人物還有尹志堯,他被稱為中國芯教父級人物。

他1944年出生於北京,1962年考入科大化學物理系,1968年被分配至蘭州煉油廠,1980年獲北大化學系碩士學位,赴美國加州洛杉磯分校攻讀物理化學博士。

他創辦的中微半導體,是我國極少數能與國際頂尖半導體設備公司在技術上分庭抗禮,還不斷擴大市佔率的公司,據稱其自研的5nm等離子刻蝕機即將挺進台積電5nm製程生產線。

今年7月,這家公司科創板IPO注冊獲證監會通過,智東西曾對此做詳細報導。(11年挑戰美國巨頭!這家國產5nm芯片刻蝕龍頭,三年扭虧將登陸科創板)

比特大陸吳忌寒

全球第一大虛擬貨幣礦機芯片生產商比特大陸的聯合創始人之一吳忌寒,是北大金融學專業和心理學專業2009屆的本科畢業生。

吳忌寒主要負責區塊鏈業務,比特大陸招股書中這樣描述他:“吳忌寒先生被公認是全球加密貨幣和區塊鏈技術領域的領軍人物……吳忌寒先生憑借對區塊鏈行業的深刻理解,一直指引著我們的戰略發展。”

2017年,比特大陸宣布進軍AI芯片領域,迄今已推出多款“算豐”系列AI芯片。智東西曾對比特大陸招股書做詳細解讀。(比特大陸確定香港上市!半年狂賺51億,創始成員最小26歲)

知存科技王紹迪

從事AI芯片研發的還有知存科技,其創始人兼CEO王紹迪畢業於北大微電子系,曾獲楊芙清王陽元院士獎學金,後在美國加州洛杉磯分校電子和計算機工程系獲得碩士和博士學位。

針對市場上對低成本、低功耗的AI芯片的需求,王紹迪於2018年在北京創辦知存科技,致力於研發基於浮柵技術的數模混合存算一體AI芯片,以解決AI運算中的存儲牆和算力問題。其自研的嵌入式智能語音芯片已完成流片,預計2019年年中量產。

還有兩家瞄準過視覺AI芯片的創企,分別是眼擎科技和知存科技,他們的創始人都是北大畢業生。

眼擎科技朱繼志

眼擎科技創始人兼CEO朱繼志畢業於北大電子學系,曾任職於中興視頻通信部,後在國內最大的芯片分銷商任副總裁。2014年,他創立眼擎科技,專注研發AI視覺成像引擎的原創高端數字芯片。(GTIC 2018 | 眼擎科技朱繼志:PK人眼的無人車之眼如何煉成)

另一家創企深瞐科技是一家計算機視覺創企,主攻安防領域的車臉識別和視頻結構化算法。其創始人陳瑞軍是1987級北京大學經管系學生,畢業後曾在大唐電信做過銷售。

2017年,深瞐科技曾聯合硬體生產廠商,推出基於FPGA神經網絡算法硬體加速芯片。智東西對這家創企也曾做過深入報導。(20年安防老兵創業,這家CV創企要做最強“車臉識別”)

瀚諾半導體團隊成員

通信基帶芯片方面,有一家脫胎於北大的創企瀚諾半導體,成立於2015年10月,其創始人兼CEO張誠、基帶算法及技術宣傳負責人、產品開發及市場推廣負責人楊春均為北大通信與信息系統專業博士。

他們的先期研究工作從2005年開始,團隊成員在HINOC項目組中一起合作,合力完成多項國家重大項目。資深顧問是北大信息科學技術學院教授李紅濱,在信息通信學術界有較大影響和聲望。

瀚諾半導體推出的HN1000系列芯片,據稱是國內第一個且唯一的一個自主設計、自主研發的千兆同軸接入芯片,可充分激活現有國內同軸電纜千億存量資源,帶來安全、可靠的千兆寬頻接入體驗。

芯翼信息科技肖建宏

還有一家專注於研發窄帶物聯網(NB-IoT)芯片的創企芯翼信息科技,其創始人肖建宏於2001年獲北大微電子專業學士學位,後在美國Texas A&M University獲得博士學位,曾任Broadcom高級首席科學家,寬頻射頻收發機的研發帶頭人。

肖建宏在2017年3月創立芯翼信息科技,從智能表計以及智慧城市的幾個細分場景切入NB-IoT芯片,在國內外均與模塊商、方案商有戰略合作。

今年6月,該公司宣布其XY1100芯片通過中國電信NB-IoT芯片入庫認證,即將完成中國移動芯片入庫和中國聯通入庫認證,軟硬體均宣告進入量產狀態。

在投資領域,同樣有一批北大學子在以提供資金的形式,助力中國半導體產業的發展。

盈富泰克劉廷儒

比如北大計算機系85屆碩士劉廷儒,於2001年創辦了盈富泰克創投公司,至今盈富泰克管理資產已超過30億美元,曾投資中星微、天水華天、北京君正、兆易創新等國內知名半導體企業。

華青資本胡文斌

還有曾進修北大金融學的胡文斌,在2016年創辦了私募基金管理機構華青資本,投資領域以半導體、物聯網、智能製造等新興產業為主,主要扶持中小企業的成長。目前其中在管半導體產業上下遊企業包括達新半導體、迪威碼半導體、深圳浚漪科技等。

結語:隱秘而偉大的半導體先輩

北大是半導體史上一個璀璨的長夜,集聚了中國第一批從海外學成歸來的頂尖半導體人才,開辟了前無古人的事業。

愛因斯坦在悼念居裡夫人時,曾經有過這樣一段話:“第一流人物對於時代和歷史進程的意義,在其道德品質方面,也許比單純的才智成就方面還要大。即使是後者,它們取決於品格的程度,也遠超過通常所認為的那樣。”

第一批扛起中國半導體建設重任的先輩們面前,是“雄關漫道真如鐵”,即便病魔纏身、政治迫害,追求理想的腳步未曾停歇,學術精神的堡壘始終屹立不倒。

而今踩在這些巨人的肩膀上,北大學子也好,其他高校輸出的半導體人才也好,他們繼承先輩知識分子的風骨,或窮究半導體理論知識的奧秘,或背負所學,奔赴到中國半導體產業發展的浪潮之中,面向的是更加開闊的未來。

但遺憾的是,付出一生熱忱的先輩們,彪炳於歷史的記憶中,卻不可避免地被時代所遺忘。

從2000年到2019年,謝希德、高鼎三、林蘭英、黃昆、王守武、黃敞、洪朝生、湯定元等,一位又一位中國半導體事業的開拓者相繼辭世,科學界一片震動,而許多聞訊的公眾卻感到茫然。

再過2個月,就是黃昆先生的百年誕辰,也許朋友圈會掀起一陣追憶熱潮,願一切歸於平靜後,半導體先輩們人格的偉大與崇高,能夠在更多人的內心深處留存。

參考文獻

朱邦芬《黃昆——中國固體物理和半導體物理的奠基人》;

楊振寧《現代物理和熱情的友誼》;

西安微電子技術研究所《大師離去|黃敞同志一路走好》;《黃昆:學習知識不是越多越好,越深越好》;《1947年4月黃昆給楊振寧的一封信》《人文複旦/複旦大學校長(四)謝希德》;

李來風《追憶我的導師洪朝生先生》;《光輝永駐——紀念高鼎三院士誕辰一百周年:回憶父親高鼎三》;

劉思江《百歲院士湯定元與世長辭,曾為我國“兩彈一星”作出重要貢獻》;

王陽元《生命不息、攀登不止——記我所認識的林蘭英院士》;

中國科學報《追記林蘭英院士:那盞永恆的明燈》;

中國科學報《王守武:矽芯鑄就輝煌》;

中國科協《我國半導體研究的“拓荒者”——王守武院士誕辰100周年》;

夏建白 陳辰嘉 何春藩《繼往開來,任重道遠——紀念中國半導體事業五十周年》;

陳辰嘉《沉痛悼念我最敬愛的黃昆老師》;《二十世紀中國知名科學家學術成就概覽》物理卷;

《大家》欄目。

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