熟悉我國(guó)微電子科技領(lǐng)域情況的人們可能都知道,在該領(lǐng)域有三足鼎立一說(shuō),說(shuō)的是黃昆、謝希德、王守武三位在解放初期從國(guó)外歸來(lái)的博士、中科院學(xué)部委員。
黃昆、謝希德兩位分別在晶格動(dòng)力學(xué)散射理論和表面態(tài)物理方面卓有創(chuàng)建,而王守武則主攻半導(dǎo)體器件物理,偏重于應(yīng)用。如今,這三位杰出科學(xué)家中的前兩位已經(jīng)作古,唯一健在的只有王守武先生。相對(duì)于黃、謝兩位,王守武的知名度稍遜些,這可能與他一直在科研和產(chǎn)業(yè)化一線從事實(shí)際工作有關(guān)。
今年是王老推動(dòng)我國(guó)首個(gè)砷化鎵激光器研制成功的第50個(gè)年頭,也是他作為首批海歸博士回國(guó)工作的第63個(gè)年頭。上世紀(jì)80年代中期,王老在上海推動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)化工作期間,筆者有幸參與接待,因而有機(jī)會(huì)結(jié)識(shí)這位享譽(yù)業(yè)內(nèi)的科學(xué)家。以后,我還有幾次機(jī)會(huì)見(jiàn)到他,最近一次是去年在美國(guó)他女兒家。當(dāng)時(shí),他思維清晰、記憶力強(qiáng)、聲音宏亮,就是耳朵有些重聽(tīng)。盡管已是94歲高齡,但王老一直牽掛著祖國(guó)超大規(guī)模集成電路工業(yè)生產(chǎn)情況。
從那時(shí)起,筆者就很想把自己所了解的有關(guān)王守武院士的事跡寫(xiě)出來(lái),讓更多人知道,在中國(guó)半導(dǎo)體科技和集成電路產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,有這樣一位開(kāi)拓者。
出身望族的“海歸”
王守武1919年出生于蘇州的名門(mén)望族。父親王季同(1876--1948)是留英學(xué)者,1927年隨蔡元培先生籌備中央研究院,在數(shù)學(xué)和機(jī)電方面有很深的造詣。王守武4歲隨父來(lái)上海,少年時(shí)期基本在蘇州、上海兩地生活讀書(shū)。
高中畢業(yè)前夕,因瘧疾重犯,耽誤了學(xué)校的年末考試和蘇州全區(qū)的畢業(yè)會(huì)考,只拿到肄業(yè)證書(shū)的他無(wú)法入讀清華、燕京等名校,只得聽(tīng)從曾留學(xué)德國(guó)的大哥的建議,進(jìn)上海同濟(jì)大學(xué)德文補(bǔ)習(xí)班學(xué)習(xí)。一年后,他重回蘇州中學(xué)參加會(huì)考,拿到了高中文憑,才正式成為同濟(jì)大學(xué)機(jī)電系的學(xué)生。
1941年畢業(yè)后,王守武曾到工廠短暫工作幾年,之后轉(zhuǎn)到同濟(jì)大學(xué)任教。1945年抗戰(zhàn)勝利,憧憬“科學(xué)救國(guó)”的王守武于當(dāng)年10月入美國(guó)印第安納州普渡大學(xué)研究生院攻讀工程力學(xué),翌年6月,獲碩士學(xué)位。因各門(mén)功課成績(jī)優(yōu)異,校方資助他攻讀博士學(xué)位。此時(shí),正在興起的量子力學(xué)引起王守武的興趣,他便從工程力學(xué)轉(zhuǎn)向微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究,并于兩年后獲得博士學(xué)位后留校從教。
1949年新中國(guó)成立,特別是1950年朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)后,身在美國(guó)的王守武歸國(guó)心切。他以看望年邁多病的寡母為由,抓住時(shí)機(jī),攜同在美國(guó)留學(xué)的夫人葛修懷女士(上海籍),懷抱不滿周歲的女兒,于1950年回到祖國(guó)。由此,王守武開(kāi)始了為國(guó)效力的生涯。
從零開(kāi)始的突擊
1956年在周恩來(lái)總理親自領(lǐng)導(dǎo)下,我國(guó)制訂了十二年科技發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃,半導(dǎo)體技術(shù)被列為當(dāng)時(shí)四大科研重點(diǎn)之一。中央有關(guān)部門(mén)決定,由黃昆、謝希德和王守武等知名學(xué)者在人才培養(yǎng)和開(kāi)拓性研究方面進(jìn)行突擊。
王守武在美國(guó)學(xué)的主要還是偏物理本身的內(nèi)容,但他深知半導(dǎo)體工作的重要性,毅然中斷其他科研項(xiàng)目,全身心投入半導(dǎo)體研究,在中科院應(yīng)用物理所組建了國(guó)內(nèi)第一個(gè)半導(dǎo)體研究室,首先抓的是晶體管中最基本的材料——鍺的制取。
他一面抓鍺材料的提純,一面親自領(lǐng)導(dǎo)設(shè)計(jì)制造了我國(guó)第一臺(tái)拉制半導(dǎo)體鍺材料的單晶爐,并于1957年底拉制成功了我國(guó)第一根鍺單晶。同年11月底到次年初,王守武與同事合作,研制成功了我國(guó)第一批鍺合金結(jié)晶體管,并掌握了鍺單晶中的摻雜技術(shù),能控制鍺單晶的導(dǎo)電類型、電阻率及少數(shù)載流子壽命等電學(xué)指標(biāo),達(dá)到了器件生產(chǎn)的要求。
1957年,林蘭英博士回國(guó),王守武親自去她住的賓館,成功將她動(dòng)員到半導(dǎo)體工作組,就任材料研究組組長(zhǎng),具體實(shí)施硅單晶的拉制。在王守武、林蘭英和課題組的共同努力下,我國(guó)第一根硅單晶于1958年7月問(wèn)世。
為了促進(jìn)我國(guó)第二代(晶體管型)電子計(jì)算機(jī)的研究,在王守武等的組織領(lǐng)導(dǎo)下,1958年,我國(guó)最早的一家生產(chǎn)晶體管的工廠中國(guó)科學(xué)院109廠創(chuàng)立,從事鍺高頻晶體管的批量生產(chǎn)。在人員和設(shè)備都較欠缺的情況下,全廠人員奮戰(zhàn)到1959年底,為研制109乙型計(jì)算機(jī)提供了12個(gè)品種、14.5萬(wàn)多只鍺晶體管,完成了該機(jī)所需的器件生產(chǎn)。在我國(guó)科技發(fā)展史上,在兩年內(nèi),一項(xiàng)產(chǎn)品、尤其是尖端科研領(lǐng)域的產(chǎn)品能實(shí)現(xiàn)從零開(kāi)始、完成從研制到生產(chǎn)的整個(gè)過(guò)程,實(shí)屬罕見(jiàn)。
上世紀(jì)50年代末和60年代初,受國(guó)家科委和中科院的委托,王守武開(kāi)始籌建中科院半導(dǎo)體所。1960年9月,該所成立,王守武被任命為首任副所長(zhǎng),全面負(fù)責(zé)科研業(yè)務(wù)管理和分支學(xué)科開(kāi)拓的籌備。以后,在檢測(cè)設(shè)備、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),特別在我國(guó)首個(gè)砷化鎵激光器研究方面,他做了大量工作,還建立了半導(dǎo)體測(cè)試中心。
再次受命擔(dān)重任
文革中,王守武遭受不公正待遇,備受誣蔑和誹謗,但他仍利用機(jī)會(huì)閱讀文獻(xiàn),緊盯國(guó)際上迅猛發(fā)展的集成電路技術(shù)。
文革后期,周總理要中科院重視基礎(chǔ)理論研究,王守武立即抓住這一時(shí)機(jī),對(duì)耿氏器件中的雪崩馳豫振蕩作了深入探討,相關(guān)論文在1975年美國(guó)物理學(xué)會(huì)年會(huì)上宣讀,受到國(guó)外同行好評(píng)。
1978年10月,中科院主要領(lǐng)導(dǎo)請(qǐng)王先生出馬,要他全面負(fù)責(zé)4千位MOS隨機(jī)存儲(chǔ)器的研究工作。這是一種大規(guī)模集成電路,要在不到4×4毫米見(jiàn)方的單元硅片上,經(jīng)過(guò)40多道工序,制作出由1.1萬(wàn)多個(gè)晶體管、電阻、電容等元件構(gòu)成的電子電路。如果單項(xiàng)工藝的完好率達(dá)到95%,芯片的最終工藝完好率也只有13%。要制作出樣品,并有一定的成品率,談何容易。
王守武從穩(wěn)定工藝入手,跟著片子的流程,對(duì)工藝線的每道工序進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的檢查,要求各工序的負(fù)責(zé)人,詳盡地定出各自的操作規(guī)程。定好后就嚴(yán)格執(zhí)行,未經(jīng)工藝負(fù)責(zé)人應(yīng)允,不許隨意更改。
1980年,剛剛過(guò)完春節(jié),上級(jí)要王守武去中國(guó)科學(xué)院109工廠兼任廠長(zhǎng)職務(wù),開(kāi)展4K大規(guī)模集成電路的推廣工作,從事提高成品率、降低成本的集成電路生產(chǎn)試驗(yàn)。
當(dāng)時(shí),國(guó)際上微處理器迅速發(fā)展,電腦即將推向社會(huì),進(jìn)入家庭已成趨勢(shì),大規(guī)模集成電路生產(chǎn)及配套設(shè)備、基礎(chǔ)材料研制工作,由此成為當(dāng)務(wù)之急。1983年,年逾花甲的王守武再一次受命,出任國(guó)務(wù)院電子振興領(lǐng)導(dǎo)小組集成電路顧問(wèn)組組長(zhǎng)、國(guó)家科委半導(dǎo)體專業(yè)組組長(zhǎng),挑起了全國(guó)大規(guī)模集成電路會(huì)戰(zhàn)領(lǐng)軍者的重?fù)?dān)。
院士當(dāng)廠長(zhǎng)
回顧王守武的經(jīng)歷和貢獻(xiàn),有一個(gè)單位和職務(wù)不得不提,那就是我國(guó)第一家半導(dǎo)體器件廠——中科院109廠(中科院微電子所的前身)。
所有介紹王守武的文字中都會(huì)有這樣的表述:1958年,他親自創(chuàng)建中國(guó)科學(xué)院109廠,實(shí)現(xiàn)了鍺高頻晶體管的批量生產(chǎn)。1980年至1986年兼任中國(guó)科學(xué)院109廠廠長(zhǎng)。
院士為何答應(yīng)任廠長(zhǎng)?對(duì)此,原中科院109廠黨委書(shū)記張鐘達(dá)和原109廠總工辦主任馬文杰曾撰文介紹:
1980年代初中期,王守武回到他20多年前創(chuàng)辦的109廠上任的直接原因,是保證科研成果順利轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)計(jì)劃,保證已獲國(guó)家批準(zhǔn)的109廠現(xiàn)代化引進(jìn)線的建設(shè)更先進(jìn)、更科學(xué)、更能起示范樣板的作用;而更深層次的考慮,是他對(duì)國(guó)際集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)、以及我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)當(dāng)時(shí)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析后認(rèn)為,我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)只有把手工作坊式的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變成現(xiàn)代工業(yè)化的生產(chǎn)方式才有出路。要進(jìn)行工業(yè)化的集成電路生產(chǎn),生產(chǎn)線就必須是條件穩(wěn)定、設(shè)備穩(wěn)定、操作穩(wěn)定、工藝穩(wěn)定、實(shí)施科學(xué)管理的受控生產(chǎn)線。也就是說(shuō),王先生是懷著對(duì)國(guó)家集成電路事業(yè)的高度責(zé)任感來(lái)進(jìn)行一項(xiàng)全新的探索。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
張鐘達(dá)和馬文杰舉了一個(gè)例子,工業(yè)化生產(chǎn)要求高純度,必須實(shí)行管道化運(yùn)輸,為保證氣體質(zhì)量,王先生要求數(shù)十米長(zhǎng)的氣體輸送管道要能抽真空,而且真空度要保持24小時(shí)不發(fā)生變化??晒苈飞鲜褂玫臍怏w表幾乎個(gè)個(gè)都有微漏氣,達(dá)不到這個(gè)要求。怎么辦?他就讓大家將零件一個(gè)個(gè)拆開(kāi),分析每個(gè)零件的作用,查找漏氣的原因,對(duì)癥下藥進(jìn)行改造。最終,問(wèn)題解決了。
執(zhí)著的“八級(jí)鉗工”
王守武知識(shí)淵博,工作嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致,什么事都要搞清所以然,認(rèn)真到幾乎執(zhí)著的程度。
對(duì)基礎(chǔ)輔助材料、超純水(純度達(dá)99.99999%以上)、MOS級(jí)化學(xué)試劑,他都一絲不茍地進(jìn)行分析、測(cè)試;對(duì)設(shè)計(jì)版圖,他反復(fù)對(duì)比、修改、優(yōu)選。為提高集成電路成品率,他要求每一道工序成品率要在95%以上,關(guān)鍵工序完好率要達(dá)99%以上。
他身教重于言教,樣樣事情都是從自己做起。所用設(shè)備、儀器、儀表,一臺(tái)臺(tái)、一件件認(rèn)真檢修檢測(cè),并加以必要改造和革新。光刻機(jī)有滲油、蒸發(fā)臺(tái)鋁的厚度和致密度性能不穩(wěn)、橢圓偏振測(cè)厚儀經(jīng)常有小毛病……都是他蹲在現(xiàn)場(chǎng),甚至趴在地上查原因,換配件,一一解決。
有一臺(tái)長(zhǎng)期被棄之一旁的國(guó)產(chǎn)切片機(jī),老線上還需要用,維修的技術(shù)人員修了好幾次就是修不好。王守武親自動(dòng)手,分析機(jī)器的機(jī)械動(dòng)作原理、各部分控制電路的功能作用、可能出現(xiàn)的問(wèn)題等,和大家一起討論,鼓勵(lì)大家一定要把它修好。六十多歲的他,有幾次都是和大家一起,在地上一蹲就是幾個(gè)小時(shí),終于找出了問(wèn)題所在,修好了電路,重新加工更換了絲桿,使這臺(tái)老設(shè)備重又煥發(fā)青春。
這樣的事例不勝枚舉。以至于王守武在行業(yè)內(nèi)享有“八級(jí)鉗工科學(xué)家”的雅號(hào)。
用了一年時(shí)間,他把256位MOS隨機(jī)存儲(chǔ)器最高批量成品率提高到了當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)前所未有的水平,最高一批達(dá)40%。當(dāng)時(shí)在亞洲地區(qū),這僅次于日本。
難忘“上海緣”
當(dāng)時(shí),上海是全國(guó)集成電路工業(yè)的主要基地,承擔(dān)全國(guó)80%集成電路的生產(chǎn)。因?yàn)榻M織領(lǐng)導(dǎo)大規(guī)模集成電路研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面的工作,王守武那段時(shí)間常來(lái)上海。筆者當(dāng)時(shí)正在上海市大規(guī)模集成電路會(huì)戰(zhàn)組工作,所以接觸他機(jī)會(huì)較多,印象最深的是他日夜奮戰(zhàn),從不計(jì)較工作時(shí)間,總是毫無(wú)保留地盡自己所知、所能幫助年輕人。哪里最困難,問(wèn)題最多,哪里就有他的身影。
21世紀(jì)初,已80多歲的王老先生兩次來(lái)滬,關(guān)心了解上海超大規(guī)模集成電路生產(chǎn)成品率、成本、質(zhì)量、配套能力,還深入到浦東張江“中芯國(guó)際”工廠的第一線問(wèn)這問(wèn)那,到“貝嶺”、“先進(jìn)”、“新科”等集成電路企業(yè)了解情況。
當(dāng)年在上海和他一起參與過(guò)大規(guī)模集成電路產(chǎn)業(yè)會(huì)戰(zhàn)的科技人員,至今仍非常懷念在王先生領(lǐng)導(dǎo)下,為國(guó)家大規(guī)模集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展日夜拼搏的那段難忘歲月。
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