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軌道交通新聞

王守武:推動我國首個砷化镓激光器研製成功50年

星之球激光 來源:文匯報2014-08-08 我要評論(0 )   

熟悉我國微電子科技領域情況的人們(men) 可能都知道,在該領域有三足鼎立一說,說的是黃昆、謝希德、王守武三位在解放初期從(cong) 國外歸來的博士、中科院學部委員。 黃昆、謝希德兩(liang) ...

   熟悉我國微電子科技領域情況的人們(men) 可能都知道,在該領域有三足鼎立一說,說的是黃昆、謝希德、王守武三位在解放初期從(cong) 國外歸來的博士、中科院學部委員。

  黃昆、謝希德兩(liang) 位分別在晶格動力學散射理論和表麵態物理方麵卓有創建,而王守武則主攻半導體(ti) 器件物理,偏重於(yu) 應用。如今,這三位傑出科學家中的前兩(liang) 位已經作古,唯一健在的隻有王守武先生。相對於(yu) 黃、謝兩(liang) 位,王守武的知名度稍遜些,這可能與(yu) 他一直在科研和產(chan) 業(ye) 化一線從(cong) 事實際工作有關(guan) 。

  今年是王老推動我國首個(ge) 砷化镓激光器研製成功的第50個(ge) 年頭,也是他作為(wei) 首批海歸博士回國工作的第63個(ge) 年頭。上世紀80年代中期,王老在上海推動集成電路產(chan) 業(ye) 化工作期間,筆者有幸參與(yu) 接待,因而有機會(hui) 結識這位享譽業(ye) 內(nei) 的科學家。以後,我還有幾次機會(hui) 見到他,最近一次是去年在美國他女兒(er) 家。當時,他思維清晰、記憶力強、聲音宏亮,就是耳朵有些重聽。盡管已是94歲高齡,但王老一直牽掛著祖國超大規模集成電路工業(ye) 生產(chan) 情況。

  從(cong) 那時起,筆者就很想把自己所了解的有關(guan) 王守武院士的事跡寫(xie) 出來,讓更多人知道,在中國半導體(ti) 科技和集成電路產(chan) 業(ye) 領域,有這樣一位開拓者。

  出身望族的“海歸”

  王守武1919年出生於(yu) 蘇州的名門望族。父親(qin) 王季同(1876--1948)是留英學者,1927年隨蔡元培先生籌備中央研究院,在數學和機電方麵有很深的造詣。王守武4歲隨父來上海,少年時期基本在蘇州、上海兩(liang) 地生活讀書(shu) 。

  高中畢業(ye) 前夕,因瘧疾重犯,耽誤了學校的年末考試和蘇州全區的畢業(ye) 會(hui) 考,隻拿到肄業(ye) 證書(shu) 的他無法入讀清華、燕京等名校,隻得聽從(cong) 曾留學德國的大哥的建議,進上海同濟大學德文補習(xi) 班學習(xi) 。一年後,他重回蘇州中學參加會(hui) 考,拿到了高中文憑,才正式成為(wei) 同濟大學機電係的學生。

  1941年畢業(ye) 後,王守武曾到工廠短暫工作幾年,之後轉到同濟大學任教。1945年抗戰勝利,憧憬“科學救國”的王守武於(yu) 當年10月入美國印第安納州普渡大學研究生院攻讀工程力學,翌年6月,獲碩士學位。因各門功課成績優(you) 異,校方資助他攻讀博士學位。此時,正在興(xing) 起的量子力學引起王守武的興(xing) 趣,他便從(cong) 工程力學轉向微觀粒子運動規律的研究,並於(yu) 兩(liang) 年後獲得博士學位後留校從(cong) 教。

  1949年新中國成立,特別是1950年朝鮮戰爭(zheng) 爆發後,身在美國的王守武歸國心切。他以看望年邁多病的寡母為(wei) 由,抓住時機,攜同在美國留學的夫人葛修懷女士(上海籍),懷抱不滿周歲的女兒(er) ,於(yu) 1950年回到祖國。由此,王守武開始了為(wei) 國效力的生涯。

  從(cong) 零開始的突擊

  1956年在周恩來總理親(qin) 自領導下,我國製訂了十二年科技發展遠景規劃,半導體(ti) 技術被列為(wei) 當時四大科研重點之一。中央有關(guan) 部門決(jue) 定,由黃昆、謝希德和王守武等知名學者在人才培養(yang) 和開拓性研究方麵進行突擊。

  王守武在美國學的主要還是偏物理本身的內(nei) 容,但他深知半導體(ti) 工作的重要性,毅然中斷其他科研項目,全身心投入半導體(ti) 研究,在中科院應用物理所組建了國內(nei) 第一個(ge) 半導體(ti) 研究室,首先抓的是晶體(ti) 管中最基本的材料——鍺的製取。

  他一麵抓鍺材料的提純,一麵親(qin) 自領導設計製造了我國第一台拉製半導體(ti) 鍺材料的單晶爐,並於(yu) 1957年底拉製成功了我國第一根鍺單晶。同年11月底到次年初,王守武與(yu) 同事合作,研製成功了我國第一批鍺合金結晶體(ti) 管,並掌握了鍺單晶中的摻雜技術,能控製鍺單晶的導電類型、電阻率及少數載流子壽命等電學指標,達到了器件生產(chan) 的要求。

  1957年,林蘭(lan) 英博士回國,王守武親(qin) 自去她住的賓館,成功將她動員到半導體(ti) 工作組,就任材料研究組組長,具體(ti) 實施矽單晶的拉製。在王守武、林蘭(lan) 英和課題組的共同努力下,我國第一根矽單晶於(yu) 1958年7月問世。

  為(wei) 了促進我國第二代(晶體(ti) 管型)電子計算機的研究,在王守武等的組織領導下,1958年,我國最早的一家生產(chan) 晶體(ti) 管的工廠中國科學院109廠創立,從(cong) 事鍺高頻晶體(ti) 管的批量生產(chan) 。在人員和設備都較欠缺的情況下,全廠人員奮戰到1959年底,為(wei) 研製109乙型計算機提供了12個(ge) 品種、14.5萬(wan) 多隻鍺晶體(ti) 管,完成了該機所需的器件生產(chan) 。在我國科技發展史上,在兩(liang) 年內(nei) ,一項產(chan) 品、尤其是尖端科研領域的產(chan) 品能實現從(cong) 零開始、完成從(cong) 研製到生產(chan) 的整個(ge) 過程,實屬罕見。

  上世紀50年代末和60年代初,受國家科委和中科院的委托,王守武開始籌建中科院半導體(ti) 所。1960年9月,該所成立,王守武被任命為(wei) 首任副所長,全麵負責科研業(ye) 務管理和分支學科開拓的籌備。以後,在檢測設備、統一標準,特別在我國首個(ge) 砷化镓激光器研究方麵,他做了大量工作,還建立了半導體(ti) 測試中心。

  再次受命擔重任

  文革中,王守武遭受不公正待遇,備受誣蔑和誹謗,但他仍利用機會(hui) 閱讀文獻,緊盯國際上迅猛發展的集成電路技術。

  文革後期,周總理要中科院重視基礎理論研究,王守武立即抓住這一時機,對耿氏器件中的雪崩馳豫振蕩作了深入探討,相關(guan) 論文在1975年美國物理學會(hui) 年會(hui) 上宣讀,受到國外同行好評。

  1978年10月,中科院主要領導請王先生出馬,要他全麵負責4千位MOS隨機存儲(chu) 器的研究工作。這是一種大規模集成電路,要在不到4×4毫米見方的單元矽片上,經過40多道工序,製作出由1.1萬(wan) 多個(ge) 晶體(ti) 管、電阻、電容等元件構成的電子電路。如果單項工藝的完好率達到95%,芯片的最終工藝完好率也隻有13%。要製作出樣品,並有一定的成品率,談何容易。

  王守武從(cong) 穩定工藝入手,跟著片子的流程,對工藝線的每道工序進行認真細致的檢查,要求各工序的負責人,詳盡地定出各自的操作規程。定好後就嚴(yan) 格執行,未經工藝負責人應允,不許隨意更改。

  1980年,剛剛過完春節,上級要王守武去中國科學院109工廠兼任廠長職務,開展4K大規模集成電路的推廣工作,從(cong) 事提高成品率、降低成本的集成電路生產(chan) 試驗。

  當時,國際上微處理器迅速發展,電腦即將推向社會(hui) ,進入家庭已成趨勢,大規模集成電路生產(chan) 及配套設備、基礎材料研製工作,由此成為(wei) 當務之急。1983年,年逾花甲的王守武再一次受命,出任國務院電子振興(xing) 領導小組集成電路顧問組組長、國家科委半導體(ti) 專(zhuan) 業(ye) 組組長,挑起了全國大規模集成電路會(hui) 戰領軍(jun) 者的重擔。

  院士當廠長

  回顧王守武的經曆和貢獻,有一個(ge) 單位和職務不得不提,那就是我國第一家半導體(ti) 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(hui) 有這樣的表述:1958年,他親(qin) 自創建中國科學院109廠,實現了鍺高頻晶體(ti) 管的批量生產(chan) 。1980年至1986年兼任中國科學院109廠廠長。

  院士為(wei) 何答應任廠長?對此,原中科院109廠黨(dang) 委書(shu) 記張鍾達和原109廠總工辦主任馬文傑曾撰文介紹:

  1980年代初中期,王守武回到他20多年前創辦的109廠上任的直接原因,是保證科研成果順利轉化為(wei) 生產(chan) 計劃,保證已獲國家批準的109廠現代化引進線的建設更先進、更科學、更能起示範樣板的作用;而更深層次的考慮,是他對國際集成電路產(chan) 業(ye) 的發展趨勢、以及我國集成電路產(chan) 業(ye) 當時的現狀進行分析後認為(wei) ,我國集成電路產(chan) 業(ye) 隻有把手工作坊式的生產(chan) 方式轉變成現代工業(ye) 化的生產(chan) 方式才有出路。要進行工業(ye) 化的集成電路生產(chan) ,生產(chan) 線就必須是條件穩定、設備穩定、操作穩定、工藝穩定、實施科學管理的受控生產(chan) 線。也就是說,王先生是懷著對國家集成電路事業(ye) 的高度責任感來進行一項全新的探索。#p#分頁標題#e#

  張鍾達和馬文傑舉(ju) 了一個(ge) 例子,工業(ye) 化生產(chan) 要求高純度,必須實行管道化運輸,為(wei) 保證氣體(ti) 質量,王先生要求數十米長的氣體(ti) 輸送管道要能抽真空,而且真空度要保持24小時不發生變化。可管路上使用的氣體(ti) 表幾乎個(ge) 個(ge) 都有微漏氣,達不到這個(ge) 要求。怎麽(me) 辦?他就讓大家將零件一個(ge) 個(ge) 拆開,分析每個(ge) 零件的作用,查找漏氣的原因,對症下藥進行改造。最終,問題解決(jue) 了。

  執著的“八級鉗工”

  王守武知識淵博,工作嚴(yan) 謹細致,什麽(me) 事都要搞清所以然,認真到幾乎執著的程度。

  對基礎輔助材料、超純水(純度達99.99999%以上)、MOS級化學試劑,他都一絲(si) 不苟地進行分析、測試;對設計版圖,他反複對比、修改、優(you) 選。為(wei) 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(guan) 鍵工序完好率要達99%以上。

  他身教重於(yu) 言教,樣樣事情都是從(cong) 自己做起。所用設備、儀(yi) 器、儀(yi) 表,一台台、一件件認真檢修檢測,並加以必要改造和革新。光刻機有滲油、蒸發台鋁的厚度和致密度性能不穩、橢圓偏振測厚儀(yi) 經常有小毛病……都是他蹲在現場,甚至趴在地上查原因,換配件,一一解決(jue) 。

  有一台長期被棄之一旁的國產(chan) 切片機,老線上還需要用,維修的技術人員修了好幾次就是修不好。王守武親(qin) 自動手,分析機器的機械動作原理、各部分控製電路的功能作用、可能出現的問題等,和大家一起討論,鼓勵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(ge) 小時,終於(yu) 找出了問題所在,修好了電路,重新加工更換了絲(si) 杆,使這台老設備重又煥發青春。

  這樣的事例不勝枚舉(ju) 。以至於(yu) 王守武在行業(ye) 內(nei) 享有“八級鉗工科學家”的雅號。

  用了一年時間,他把256位MOS隨機存儲(chu) 器最高批量成品率提高到了當時國內(nei) 前所未有的水平,最高一批達40%。當時在亞(ya) 洲地區,這僅(jin) 次於(yu) 日本。

  難忘“上海緣”

  當時,上海是全國集成電路工業(ye) 的主要基地,承擔全國80%集成電路的生產(chan) 。因為(wei) 組織領導大規模集成電路研發和產(chan) 業(ye) 化方麵的工作,王守武那段時間常來上海。筆者當時正在上海市大規模集成電路會(hui) 戰組工作,所以接觸他機會(hui) 較多,印象最深的是他日夜奮戰,從(cong) 不計較工作時間,總是毫無保留地盡自己所知、所能幫助年輕人。哪裏最困難,問題最多,哪裏就有他的身影。

  21世紀初,已80多歲的王老先生兩(liang) 次來滬,關(guan) 心了解上海超大規模集成電路生產(chan) 成品率、成本、質量、配套能力,還深入到浦東(dong) 張江“中芯國際”工廠的第一線問這問那,到“貝嶺”、“先進”、“新科”等集成電路企業(ye) 了解情況。

  當年在上海和他一起參與(yu) 過大規模集成電路產(chan) 業(ye) 會(hui) 戰的科技人員,至今仍非常懷念在王先生領導下,為(wei) 國家大規模集成電路產(chan) 業(ye) 發展日夜拚搏的那段難忘歲月。

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