日前,复旦大学微电子学院李炳宗教授团队编著的《硅基集成芯片制造工艺原理》正式出版。这本书凝聚了李炳宗教授几十年的教学与科研心得,也是复旦大学微电子学院的一项重要学术成果。

中科院院士王阳元为这本书撰写序言,序言中不仅对这本书进行评介,同时对我国微电子产业的现状与未来发展作出精辟分析。

注重硅基集成芯片制造工艺原理的深入剖析

教材建设是人才培养的核心要素之一。作为一部教材,《硅基集成芯片制造工艺原理》关注芯片新技术,书中既介绍了在先进芯片制造中已被采用的新工艺,又列举了被业界普遍看好的未来器件候选者,对这些新成果的讨论有益于缩小教材与最新研究课题之间的距离。

从左至右:茹国平、屈新萍、李炳宗、蒋玉龙为《硅基集成芯片制造工艺原理》读者签名

在主编李炳宗看来,该书一大特色在于特别注重硅基集成芯片制造工艺原理的深入剖析,“早期教材里的知识比较简单,现在,我们将实验机理写了进去,涉及到材料科学、物理科学等领域的进一步研究。”李炳宗说。

除此之外,教材还特别注重分析工艺技术规律及其多重作用,对芯片制造的各种技术规律演进进行了深入讨论,在各专题章节中,对各种相关物理、化学规律都有着详实的阐述与分析。

“不仅可以作为高等学校相关专业的教材,又可作为产业的工程技术人员和科研领域的科技人员的参考书,对推进我国集成电路人才培养、产业发展、科技创新将发挥积极的、有成效的作用。”中科院院士王阳元在序言中这样评价。

经过60余年迅速发展,半导体微电子技术已经改变并将继续深刻改变世界,集成电路产业已成为我国重要战略支柱性产业。高新技术之争的核心是人才之争,亟需持续发展壮大集成电路人才培养事业,提升集成电路人才培养质量,以解决“缺芯少魂”难题。

十年磨一剑,凝聚教学心得,介绍“复旦工艺”

1983年3月22日,洛杉矶物理学年会上,谢希德、黄昆与参加会议留学人员合影

“很多人是读着黄昆、谢希德合著的《半导体物理》,进入半导体科技领域的。”李炳宗回忆道。这部由两位“大先生”亲自编纂的教材出版于1958年,是我国最早的半导体学术专著。

1958年,“半导体之母”谢希德先生在复旦大学创办了半导体物理专业,奠定了复旦微电子学科扎实的办学根基。自创立以来,该专业在我国微电子领域的发展中一直处于领先地位,上世纪60年代,该专业研制成功多谐振荡器和锯齿波发生器两种锗集成电路,是我国试制成功的第一批集成电路样管,比2000年诺贝尔物理学奖得主Jack Kilby在世界上首次成功制得锗集成电路仅迟了约一年时间。

1962年,李炳宗进入复旦大学,在谢希德先生的领导下开展半导体专业的教学和科研工作。“谢先生一直非常关注微电子科技进步和人才培养。当年她的亲切教导、建议和决断,引导、影响了我们的人生轨迹和专业成长。”李炳宗在前言里这样回忆。

在复旦,李炳宗坚持教学三十余年,始终致力于为国家培养集成电路核心技术的开拓者、交叉领域的探索者和关键产业的领军者。与此同时,他也亲眼见证了复旦微电子学科的不断发展壮大。上世纪80年代,物理学系半导体微电子教研组与无线电电子学教研组及无线电物理教研组联合组建电子工程系;2001年,微电子教研组从电子工程系调出,设微电子系,隶属信息科学与工程学院。

然而,“始终没有一本复旦自己编写、介绍‘复旦工艺’的专业书籍出版”,对李炳宗来说,这实在是一桩遗憾的事,“编写一本教材”这一想法在他脑海中酝酿已久。不谋而合的是,2006年,学院分管教学工作的领导也向他提出过这样的建议:是不是可以写本书,讲讲这些年的教学收获与心得?

两年后,李炳宗正式退休,全神贯注编写教材的契机来了。

早晨7点起床,开启一天的文献阅读时间;午饭后电视里的时事新闻是必要的“学术调剂”,午睡后再次回到电脑前,除了查阅资料外还做些校对工作;晚间的科研一般持续到九、十点……这个雷打不动的时间表构成了李炳宗退休后最平常的一天。

“60年代参加工作的人基本都保持着这种‘三段式’的时间安排,编写教材时,每搞懂一个问题我都很开心!”在他看来,这是对自己老年生活的理想安排,“状态放松,乐在其中。”

经过“十年磨一剑”,139万字的《硅基集成芯片制造工艺原理》在2018年正式定稿,后又历经了近三年的修改和校对,终于在2022年初正式出版。谈到这里,李炳宗有些热泪盈眶,他缓缓翻开面前这本厚重的教材,个人的科研热情与对国家半导体技术发展的期待糅合一起,凝聚在这一页页的白纸黑字里。

编写教材的这十年里,复旦大学微电子学科继续发展。2013年,微电子学院成立,并于两年后成为首批获批建设的国家示范性微电子学院。2019年,微电子学院在全国率先试点建设“集成电路科学与工程”一级学科。2022年初,复旦大学集成电路科学与工程学科入选新一轮“双一流”建设学科。

2021年是谢希德先生的百年诞辰,李炳宗希望以此书纪念中国半导体科学技术的开拓者和复旦微电子学科的奠基人谢希德。

三十年如一日教学相长,为国家培养集成电路人才

李炳宗在苏联

“世界是你们的,也是我们的,但是归根结底是你们的。你们青年人朝气蓬勃,正在兴旺的时期,好像早晨八九点钟的太阳,希望寄托在你们身上……”

1957年,毛泽东在列宁山上的莫斯科大学礼堂上对中国青年寄予了热切的嘱托,彼时,在苏联留学的李炳宗就坐在台下,他内心汹涌澎湃,毛主席的一番话也成为他日后的重要鞭策。

这段留苏经历,李炳宗至今回忆起来依然历历在目。莫斯科大学的基础理论课通常由资深教授,甚至是院士亲自授课。苏联“原子弹之父”阿尔茨莫维奇院士给他们讲授原子物理,著名理论物理学家朗道为高一届同学讲授多门理论物理,他们的《半导体物理》由教研室主任卡拉什尼科夫讲授。“他们讲课都像背出来一样,从不照本宣科,而且很平易近人……”

始终坚守教学岗位的苏联教授们深刻影响了李炳宗日后的教学理念。

在复旦执教的三十余年岁月里,他先后开设《半导体工艺》、《半导体物理》、《半导体薄膜》等多门课程,为国家培养了四十多名研究生,他们在国内集成电路企业、学校、研究单位发挥着重要作用,或担任公司高管、技术主管,或成为高校教学、科研骨干。此次参与教材编撰的茹国平、蒋玉龙就是他的得意门生。“作为一位德高望众的老师、业界的权威学者,李炳宗丝毫没有架子,总是非常温和谦逊,平易近人。”他的学生如此坦言。

完成教材的编写后,李炳宗仍一如既往关心着集成电路领域的相关新闻。对于这个领域的发展。他用了两个极端的词——“大”和“小”来形容。“大”是集成电路不断向着更大规模发展,至今已经发展到了“Very Large Scale Integration Circuit”;“小”是集成电路从最开始的晶体管可以实现的毫米最小量级,到如今几乎接近1纳米的量级。“这是集成电路领域独有的吸引力和生命力,也是一种学无止境、不断求索的科研精神。”李炳宗说。

在他看来,如今国家对集成电路人才数量与质量需求更高,对微电子技术创新更迫切,对微电子专业年轻教师群体而言,既任重道远,又机遇难得。“在这个飞速发展的领域钻研,需要有敏锐的洞察力,还要记住技术是为人服务的,始终要学会正确地、积极地利用好技术。”他说。

对于有志于从事集成电路行业的青年学子,他的建议是“提升跨学科的能力”,“微电子学科与电子工程、物理、材料等学科关系十分密切,特别需要多学科合作。求学期间多选修其他专业的课程,帮助自己探索前沿课题,取得创新成果。”

如今,复旦微电子人正在集成电路设计、集成电路设计方法学(EDA)、微纳电子材料与器件、集成电路制造工艺、集成电路装备与材料等多个领域,努力突破着前沿关键技术,不断促进“中国芯”技术进展,实现“科研报国”的誓言。李炳宗希望,这本《硅基集成芯片制造工艺原理》的出版,可以进一步助力微电子学科发展,推动高校培养出更高水平的集成电路人才。

组 稿

融媒体中心、微电子学院

文 字

项天鸽、丁思同

责 编

李斯嘉