中國半導體功率器件領路人走了

2019-12-25 16:49:27 來源: 科技日報 作者: 陶玉祥 盛利

陶玉祥 

科技日報記者 盛利

記者去到陳星弼的家時,他的家人正清點著陳星弼生前留下的論文手稿、書籍教參,準備移交電子科技大學檔案館。泛黃紙張上密密麻麻的運算符號,書中有些褪色的勾勾畫畫,似乎還能依稀感受到陳星弼生前坐在書桌前思考問題的樣子。

12月24日 《中國半導體功率器件領路人走了》陳星弼與毛鈞業教授研討工作。 陳星弼院士研究團隊供圖

“科研需要你將所有精力時間投入其中,只有不停地想,吃飯、走路的時間都不放過,才有可能在一剎那突然想出來。”作為我國第一批學習及從事半導體科技的人員之一,陳星弼生命里每時每刻都不停為半導體領域的研究作著思考。

近日,這位半導體功率器件領路人終究停止了對科學一生的思考,享年89歲。

12月24日 《中國半導體功率器件領路人走了》1981年陳星弼在加州大學伯克利分校門前。 陳星弼院士研究團隊供圖

雜學旁收初嶄頭角

1952年,陳星弼從同濟大學電機系畢業后,先后到廈門大學電機系、南京工學院無線電系擔任助教,輔導電工基礎課。

1956年,陳星弼被指定到新成立的成都電訊工程學院工作。那時,我國半導體科研事業剛剛起步,陳星弼敏銳捕捉到半導體這一新方向。面對同事對新專業的質疑,他依然決心更換專業,北上中國科學院應用物理研究所進修半導體。

雖然是從未接觸過的領域,但陳星弼向來熱愛近代物理,又喜歡“旁門別類”,在專業上“雜學旁收”,通過從物理系四大力學到半導體相關專業課一一自學,他逐漸入了門徑。

在中科院進修期間,陳星弼逐漸被漂移晶體管這一新興事務所吸引。利用假期的空閑時間,陳星弼開始推導漂移晶體管。不久,憑借扎實的電工基礎,他的第一篇論文《關于半導體漂移三極管在飽和區工作時的儲存時間問題》很快在《物理學報》發表,在國際上最早對漂移晶體管存貯時間問題作系統的理論分析。

1969年,陳星弼被派到773廠支援研制氧化鉛攝像管。一次,他通過該廠資料所的人獲知,貝爾實驗室正在研制硅靶攝像管。陳星弼馬上向學校相關負責人提出研制硅靶攝像管的建議,這一項目得到省國防科委大力支持。研制小組成立后,他迅速展開理論論證,全組人經過四個月艱苦奮戰,研制出我國第一支硅靶攝像管。

12月24日 《中國半導體功率器件領路人走了》陳星弼院士指導學生學習。 陳星弼院士研究團隊供圖

“二次革命”引發潮流

20世紀50年代開始,由半導體微電子技術引起的“第一次電子革命”,讓信息時代隨之而來。80年代出現了VDMOS(垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管),但其導通電阻較高。經過多年試驗,經過多年試驗,陳星弼他通過改變功率管的結構,發明復合緩沖耐壓結構,現稱為超結器件。超結器件因其導通電阻低、易驅動、速度快的優點,很快被國際社會高度認可和產業化。該技術的發明被國際學術界稱為“功率器件的新里程碑”,成果轉化市場規模每年超過10億美元。

中期,美國科學家提出,用微電子技術控制和利用電能的方法可稱為“第二次電子革命”。要讓功率管實現對電能的控制,就要實現開關的高靈敏、智能化,但是功率管要求耐高電壓而集成電路只能耐低電壓,國外不得不把兩者“隔離”,耗費巨大成本。為啃下這塊硬骨頭,陳星弼自己出錢租仿真設備,不分晝夜地泡在實驗室里,經過多年試驗,他通過改變功率管的結構,成功發明復合緩沖耐壓結構,現稱為超結器件。超結器件因其導通電阻低、易驅動、速度快的優點,讓功率管能夠直接連到集成電路上最終發明出一種高壓集成技術,使儀器不僅有“聰明的大腦”,還能做到“四肢發達”。

該技術的發明被國際學術界稱為“功率器件的新里程碑”。應用該技術的工藝被改進后,成本大大下降,成果轉化市場規模每年超過10億美元。

陳星弼并沒有停下探索的腳步,他對超結器件的缺陷耿耿于懷,隨后又研制了具有異型摻雜島耐壓結構、新型表面耐壓層結構,對耐壓結構不斷創新和改進。陳星弼的幾項發明成為第二次電子革命的突破口。

因對我國功率半導體領域的突出貢獻,1999年陳星弼當選中國科學院院士。因對高壓功率MOSFET(金屬氧化物場效應晶體管)理論與設計的卓越貢獻,2015年陳星弼獲得國際功率半導體器件與集成電路年會(IEEE ISPSD)頒發的最高榮譽“國際功率半導體先驅獎”。

“陳老師在55歲后才迎來他科研的井噴期,他常說‘我很幸運,生逢其時’。”陳星弼學生及摯友蔣臣琦回憶,他常常勉勵學生要久久為功,久旱逢甘露,做科研要一步一腳印而不能急功近利。

12月24日 《中國半導體功率器件領路人走了》陳星弼、胡思福教授進行光刻分析。 陳星弼院士研究團隊供圖

三尺講臺傾注丹心

“非常小的活頁紙,正反兩面都寫,提綱挈領。”學生劉清泰清楚地記得50多年前陳老師給他們上課時的小卡片。1959年,剛回到成都電訊工程學院的陳星弼給半導體材料與器件專業學生上《半導體物理》,他上課從不帶講稿,總是從身上摸出一張香煙盒大小的紙片,滔滔不絕地講起來。

走上講臺,將講授的內容像流水一樣涓涓不息地淌出來,陳星弼對知識信手拈來的背后是他的勤奮。夜深人靜時,他仍在紙上沙沙地寫著教案,想著什么內容該講,旁枝末節過多會否沖淡主題,若不滿意就推翻重寫。滾瓜爛熟后,他才將厚厚的教材濃縮成幾頁小紙片。

12月24日 《中國半導體功率器件領路人走了》陳星弼院士。 陳星弼院士研究團隊供圖

除了專業知識,陳星弼還十分看重學生的文化素養。在一次開學典禮上,陳星弼要求每一位新生在大學期間記誦古文。他認為要成為人才,不能只顧眼前的專業,一定的文化底蘊也必不可少。

陳星弼常常向學生復述馬克思的名言:“科學絕不是一種自私自利的享樂。有幸能夠致力于科學研究的人,首先應該拿自己的學識為人類服務。”從實驗室到三尺講臺,陳星弼把一生都獻給了他所熱愛的科學事業。

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責任編輯:李俊霞

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