【国庆献礼】中国半导体群星:清澈的爱 只为中国!

来源: 芯闻路1号 作者:天权蜥蜴姐 2022-10-03 00:00:00
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#盘点新中国以来的国产半导体发展历程

 

  1949年10月1日,毛主席站在天安门广场城楼上向世界庄严宣告:“中华人民共和国成立了!

 

  当第一面五星红旗冉冉升起,近代以来历经苦难斗争的中国人民,终于迎来中华民族浴火重生的曙光。

  73年,在人类历史上不过弹指一挥间,但中国人民以73年不舍昼夜的奋斗,成就了波澜壮阔的东方传奇。正如中国半导体历史的发展一样,多少慷慨前行、多少默默无闻、多少满腔热血、多少锲而不舍,才造就今天中国半导体事业的成就。

  历史,往往需要经过岁月的洗刷才能看的更清楚,中国半导体忘不了第一次造出单晶硅的喜悦、忘不了第一次制出芯片的雀跃、忘不了第一块大规模集电路诞生的惊喜……而这些背后,是无数位中国半导体从业者们做出的卓越贡献积累而成,他们宛若星辰一般永远闪耀着光辉,普照着暂时的黑夜。

  下面,芯闻路1号将选取6位 “明星”作为代表,共同回顾中国半导体的尖峰时刻。


 

黄昆:中国半导体之父

  谈起北大半导体,甚至中国半导体事业,黄昆先生是无法绕开的那颗启明星,他被后人誉为“中国半导体之父”。

  黄昆,1919年出生于北京,家境优渥让他在风雨飘摇的年代得以顺利考入燕京大学(今“北京大学”)物理系。后进入西南联大,师从吴大猷,于1944年获物理系硕士学位。在西南联大,他与杨振宁、张守廉两位未来的物理界泰斗结下深厚友谊,也被同学们戏称“西南联大”三剑客。

  1944年—1951年,黄昆先后在英国布里斯托尔大学和英国利物浦大学进行深造和工作,师从诺贝尔得主莫特和波恩。在留英的这段时间里,是黄昆学术生涯的顶峰之一,他提出“黄漫散射”和“黄-Rhys”理论,与导师波恩共同撰写《晶格动力学理论》专著……也正是在英国求学期间,他在固体物理发展初期便进入前沿领域,并最终在中国乃至世界固体物理学领域做出重大贡献。

  1951年的中国百废待兴,个人命运和国家命运开始交叉。与许多留学生一样,黄昆也面临家国和个人的抉择,但“中国有我们和没有我们,make a difference(是不一样的)”,由此他毅然踏上了归国的旅程。

  归国后,黄昆进入北大物理系任教,全身心投入中国物理和半导体的教育事业。1955年,黄昆率先在固体物理专门化中增设了半导体物理方向,使北京大学成为中国最早培养半导体专门人才的单位

  1956年,为响应国家发展半导体技术的号召,教育部联合北京大学、复旦大学、吉林大学、南京大学和厦门大学五校师生齐聚北大,成立中国第一个五校联合的半导体专门化培训班。黄昆任主任,复旦大学谢希德任副主任。此时半导体物理还是一门新兴学科,于是黄昆和谢希德合作编写课程内容,为五校联合的师生们授课,二人后来合作出版《半导体物理学》,此书是中国第一本半导体物理学著作。

  两年内,半导体专门化培训班培养了两百多位学生,他们中绝大多数成为了未来中国半导体事业的中坚力量。

图片来源:中国科学院院士馆,图为黄昆


 

谢希德:新中国第一位女校长

  在半导体物理领域,有一位伟大的中国女性与党同龄,一生忠诚于党、忠诚于祖国、忠诚于人民。她是我国半导体物理学科和表面物理学科的创始者与奠基人,也是新中国第一任女校长,复旦大学唯一一位女校长——谢希德。

  回望中国半导体发展,谢希德以瘦弱的而坚强的身躯,撑起我国半导体物理事业的一片天,也是中国芯片当之无愧的“破冰人”之一。

  1951年,谢希德以极其优异的成绩从MIT毕业,此时的她已经一只脚跨入国际最顶尖的物理学术圈。也是在这年,来自祖国对留学生的殷殷呼唤,让她“心情难以自抑,巴不得马上飞回祖国”。由于美国杜鲁门在1950年限制中国留学生回国的禁令,她以去往英国与在英国攻读生物学博士的爱人曹天钦结婚为由,离开美国。

  1952年的夏天,谢希德夫妇从英国携手踏上归国的航船。当个人命运与国家交织在一起,时间总是巧合重重,到达中国的那天,正好是10月1日国庆节

  回国之后,谢希德进入复旦大学任教。但新中国建立后,中国迫切需要用科学技术改变自己的落后。谢希德全身心响应国家号召,迅速将国际先进学术成就引进来,快速补足短缺而亟需的门类。

  半导体技术是二战之后诞生的新科技,推进祖国半导体学科的发展是谢希德回国的最大动力。电子设备小型化需要依靠半导体,发展计算机需要半导体,于是她将研究方向从理论物理转为半导体物理。

  1956年,中国第一个半导体专门化培训班在北京大学成立,由北大的黄昆和复旦的谢希德共同主持,培养半导体人才。后来在我国半导体领域许多中坚力量和人才都源自于这个培训班。

  两年后的1958年,黄昆和谢希德合著的《半导体物理学》问世,这本书在当时巴黎统筹委员会对中国严格的技术、知识体系封锁的时代背景下,中国学者对半导体领域的早期探索之作。她也将复旦大学固体物理教研室改为半导体教研室。也是在这两年中,还催生出中国第一枚单晶硅、第一枚半导体材料、第一支晶体管……半导体学科的兴起与蓬勃让许多材料制作都有半导体的身影,逐渐形成大规模集成电路,中国正式告别电子晶体管时代。

  1983年,谢希德62岁了,她出任复旦大学的校长。当时解放日报发表一则“趣闻”,谢希德每天同复旦教师一同乘坐“巨龙”班车,因为腿脚不便,她坐在离车门最近的位置,而她身旁座位一直是空着的,方便学校老师向她探讨问题、汇报工作。

  除了时常和学校老师沟通,她对于学生同样做到无微不至的关照。谢希德所推荐赴外留学学生的每一封推荐信都是亲自撰写。后有数据统计,她平均每三天写一封推荐信。留学期间,谢希德时常和在外留学的学生进行书信往来,并嘱咐他们“好好学习,学成归国”。

  除此之外,谢希德一直致力于推动女性对于教育选择的权利,关注着女性科学研究者工作、学习和生活状态。期间参加大大小小有关推动妇女教育和女性科研工作者权力的论坛与讲座不计其数,“我并不是让所有的女孩都要努力学习科学,但她们应有权选择,而不是因为偏见或其他障碍被科学拒之门外

图片来源:中国青年报,图为谢希德

 

 

王守武&王守觉:大王先生与小王先生

  1950—1952年,那时的中国刚刚从战乱中脱身,大大小小的科研领域都处于百废待兴的状态。在国内殷殷切切的呼唤声中,一批又一批留学生放弃国外优渥待遇,突破层层阻拦,从世界各地奔回祖国,投入到中国的科学产业建设之中。其中就包括未来中科院半导体所的泰斗王守武、黄昆、林兰英等人。

  最先回到中国的是王守武。

  图片来源:中科院半导体研究所综合档案室,图为王守武

  王守武出生于学术世家,和弟弟王守觉是后来中科院有名的“兄弟院士”,被大家亲切称为“大王”先生和“小王”先生。王守武从小体弱多病,虽然成绩非常优异,可因身体缘故,从小到大一直与顶尖学校失之交臂。从同济大学毕业后,王守武家人为他筹集学费,进入美国普渡大学继续读书,取得工程力学硕士学位和物理学博士学位。

  1949年10月1日,新中国诞生的喜讯传到大洋彼岸的王守武耳里。没有多想,王守武立马踏上了回乡的旅程。

  “回国的时候我没有什么打算,想为国家搞点建设,做点贡献。”王守武后来回忆道。

  1950年秋,王守武回国后,将半导体作为研究方向。1957年,林兰英回国。此前林兰英在索文尼亚(Sylvania)公司专门研究半导体物理。林兰英和王守武通力合作,一个设计制作单晶炉,一个研究、指导锗单晶的拉制工艺。1957年11月,我国第一根锗单晶终于拉制成功。一年时间,林兰英和王守武再度携手,于1958年年底成功拉制出我国第一根单晶硅。

  1960年9月,经国家教科委批准,以原应用物理所半导体研究室为基础,扩建成立中国科学院半导体研究所,宋之春任所长,王守武任副所长。

  王守觉和王守武哥俩共同参与了我国第一支晶体管的研制由于王守觉不是博士,连出国留学经历也没有,他被所里派往苏联科学院实习。回国后,短短几个月时间,王守觉就把研制晶体管的频率提高了2个数量级。他还负责研制我国第一支100兆赫以上的高频晶体管,解决了当时“两弹一星”计划中计算机急需的晶体管问题

  1963—1964年王守觉接连获得国家级奖项。1965年王守觉研制出中国第一块固体电路,国家因此拨款了100万的发展基金,此时中科院半导体所的队伍已壮大到300多人。

  那个时候的王守觉可谓“红得发紫”。听说有一次半导体实验室失火,王守觉奋勇救火,获得“救火英雄”的称号。而且因祸得福的是,大火把他脸上的雀斑烧没了,从火灾中恢复过后,整个人看起来俊逸舒朗极了!

图片来源:中科院半导体研究所综合档案室,图为王守觉

  弟弟王守觉成就满满,哥哥王守武在半导体科研方面同样进展多多。自从锗、硅半导体单晶材料和晶体管在半导体所相继问世后,半导体材料与器件工业在全国如雨后春笋般地发展起来。1962年,王守武依据国家科委的决定,在半导体所筹建全国半导体测试中心,并兼任该中心主任。他领导并参与了对半导体材料的电阻率、少数载流子寿命以及锗晶体管频率特性的标准测试方法的研究,建立了相应的标准测试系统。测试中心建成后,很快承担起全国半导体材料与器件的参数测试中的仲裁任务

  除了测试中心,他还筹建了半导体激光器研究室,并于1964年成功制造出我国第一支半导体激光器。此后,王守武指导并参与激光通讯机和激光测距仪的研制工作。时隔不久,我国第一台激光通讯机诞生了,有力支援了我国国防现代化建设。


 

尹志尧:烈士暮年 壮“芯”不已

  2019年7月,75岁的尹志尧携中微半导体成为上海证券交易所首批挂牌上市的科创板公司。

  尹志尧的父亲是留日回国的电化学专家,祖父也是学成归国的留学生。代代相传的爱国情怀,让尹志尧怀揣着深沉的爱国心

  1962年,尹志尧考入中国科学技术大学化学物理系。毕业后,他在兰州炼油厂和中科院兰州物理化学所工作近10年。1978年,34岁的尹志尧与北大产生交集,他考入北京大学化学系,攻读硕士学位。随后赴美国加州大学洛杉矶分校攻读博士学位。

  在北京大学读硕士的那段时间,让尹志尧接触到当时国内最先进的计算机。虽然内存只有128K,却占了两栋大楼,里面装满了数不清的电子管。或许尹志尧与半导体的缘分就是从从北京大学开始缠绕。

  博士毕业后的20年,尹志尧一直在硅谷工作。他先后在英特尔、泛林(Lam)、应用材料等半导体巨头公司工作。归国前,他已位居应用材料总公司副总、等离子体刻蚀事业群总经理。

  但尹志尧深深明白,无论在这里取得多大成就,始终是给外人做嫁衣。家族爱国气节、北大与半导体的情缘加上自己的感悟,尹志尧于2004年携15人工程技术核心团队飞抵上海,创建中微半导体设备(上海)有限公司。此时的他已过耳顺之年。

  暮年创业加上当时半导体领域不受重视的背景,中微半导体起步可谓举步维艰,资金和技术两大难题让他忙得脚不沾地。钱不够,就自己出去找赞助,还不够,就去国外谈合作

  技术这边,除了落后的问题,还要时时刻刻应付来自老东家应用材料和泛林的知识产权官司。好在尹志尧20多年外企管理经验能够让他在面对危机时一次次未雨绸缪、化危为安。

  如今的中微半导体已是国内半导体高端设备的领先公司,在中国芯的道路上做出自己不可磨灭的贡献。

图片来源:搜狐,图为尹志尧

 

邓中翰:“星光中国芯”工程总指挥

  在孩提时期,邓中翰总希望自己能成为一名科学家,“小时候总听少儿广播节目,记得那时候广播里讲,天为什么是蓝的,太阳为什么是红的,彩虹是怎样产生的等等,我特别感兴趣,听完了脑子里总还想着这些事儿,追着大人问这问那,后来我有了一套《十万个为什么》,天天抱在手里看,这就是我最初的科学启蒙。”

  1987年邓中翰顺利考入中国科技大学,攻读地球和空间科学。1992年,邓中翰考入美国加州大学伯克利分校,攻读物理。1997年底从伯克利毕业时,邓中翰只用5年时间拿下物理学、经济学硕士学位和电子工程学博士学位,成为伯克利建校130年来横跨理科、工、商三个学科学位的第一人。

  伯克利毕业后,邓中翰进入IBM,负责超大规模CMOS集成电路设计研究,曾斩获“IBM发明创造奖”。没过多久,他离开IBM在美国硅谷创办PIXIM公司,公司仅成立一年多时间,估值飙升至1.5亿美元。

  然而,邓中翰始终没有忘记自己身后的祖国。他曾说每一位海外留学的中国学子,心中都装着赤血澎湃的中国心。“我们见过世界上更好的风景,就想将它带回祖国。”

  1999年,邓中翰应两弹元勋周光召院士和国家信息产业部等部门的关怀下,放弃美国事业,毅然回国。

  回国那天正好赶上新中国成立50周年,上午在天安门全程观看完演出后,下午邓中翰同归国的伙伴们登上长城,眺望祖国葱郁山河,一片欣欣向荣之势,一颗中国芯的种子就此埋入几位年轻人的心中。

  随后,邓中翰牵头承接“星光中国芯”工程项目,和好友杨晓光、张辉等人共同成立中星微电子公司。

  中星微电子在众多半导体领域里瞄准“数字多媒体芯片”,因为当时“数字多媒体芯片”还没有强有力的企业涉足,属于“缝隙市场”。

  起初,公司办公室位于北京市海淀区中关村23号地下室,没有暖气,环境恶劣,邓中翰和他的团队经常在地下室做研发冻到手指开裂。此外,彼时国内集成电路人才奇缺,邓中翰常常一人分饰多角,一边带领团队找市场、做科研,一边手执教尺培养人才。

  一边是缺人,另一边资金开始出现短缺。“星光中国芯”项目启动一年多,账上资金只剩下100多万元。孤注一掷下,邓中翰和团队成员将各自所剩的存款、房产、股票抵押以维持公司运转。

  就这样咬着牙坚持,时间来到了2001年3月11日的午夜,中星微电子第一代研制芯片成品从飞机场运送至中关村地下室。“星光中国芯”团队拿到芯片成品准备检测,伴随机器运转产生的滋滋声响,地下室狭小的空间仿佛能挤压出水般紧张。

成功了!成功了!” 

  芯片产生的图片成功显示在设备上,标志多达上百万门级超大规模数码图像处理芯片研制成功,此举彻底结束了中国无“芯”历史

  到2005年,邓中翰领导开发“星光中国芯”项目一共推出五款“星光”系列数字多媒体芯片。同年,中国微电子在纳斯达克敲钟上市,成为第一家在美国纳斯达克上市的中国芯片设计公司。

  2007年,邓中翰带领“星光中国芯”团队牵头,与公安部第一研究所合作,制定出拥有我国自主知识产权、技术水平国际领先的《安全防范监控数字视音频编解码技术要求》,以及多次迭代的基础编解码芯片,搭建起我国自主可控的从芯片、算法、终端设备、系统平台到整体解决方案的安防产业链。

  此外,邓中翰团队早些年就注意到初露头角的人工智能,在2016年带领团队攻克“基于数据驱动并行计算架构的卷积神经网络处理技术”、“嵌入式深度学习机器SoC技术”等五大核心技术,推出中国首款具有深度学习功能的人工智能神经网络处理器芯片“星光智能一号”。这款芯片已经在公共安全、平安城市、数字城市、智能交通、国家边海边防系统、安全生产、物联网等领域成功示范应用。

图片来源:中星微电子官网,图为邓中翰

 

  历史的长河奔腾不息,有风平浪静,也有波涛汹涌。回望过去,半导体的峰再高,往上攀,总能登顶;路再坎坷,走下去,总能到达。面对未来,我们有决心、有信心,沧海横流显砥柱,万山磅礴看主峰,中国半导体正处韬奋时。

  而中国人民的价值观历经数千年砥磨,时有革故鼎新,然而无论沧桑几度、世事迁流,唯有爱国主义的灯塔始终矗立在民族精神之巅,照耀着每一个中国人实现自我、超越自我的道路。在73年的坐标上接续奋斗,中国人民和中华民族在实现“两个一百年”奋斗目标、实现中华民族伟大复兴中国梦的新征程上,必将书写出更华丽的时代篇章!

  最后,芯闻路1号祝美丽的祖国73岁生日快乐!

 

 

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