百卅天大

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【百卅天大】校庆征文 | 我的半导体理想的国际启蒙

作者:刘辉编辑:赵晖 李萱来源:党委宣传部

编者按:本文作者深情回忆了1980年代天津大学与白俄罗斯明斯克大学在半导体领域的国际交流往事,展现了改革开放初期天大人开放进取、求知若渴的精神风貌。这段跨越国界的学术对话,不仅激发了作者投身半导体事业的理想,也为今日天大国际交流合作提供了历史回响与精神传承。

作者:1983级半导体专业校友 刘辉

偶然看到雷鸣书记率我校代表团成功出访白罗斯,签署《中国-白俄罗斯大学联盟成立协议》,并发布“中白合作天大倡议”的消息,不禁感慨万千,由衷的高兴。这种由顶层设计开启的高层次国际交流,必将为我校开拓国际合作新局面注入强劲动力。特别是,与我们传统友好国家白俄罗斯的学术和思想交流让我想起了三十几年前我代表天津大学电子工程系接待白俄罗斯明斯克大学(BSU)伊万诺维奇教授来华交流的一段往事,天津大学与明斯克大学的交流源远流长。

那是大约在1988年的春天,是我读研的第二年,当时的大背景是学校在吴咏诗校长的带领下,全面拥抱改革开放,对外广泛开展交流合作,聘请客座教授、访问教授和荣誉教授。特别是欧美国家(美国、俄国、加拿大、德国、日本等)以及苏联这样在半导体领域走在我们前面的国家。我的导师电子工程系副主任赵鸿麟教授受天津大学委托邀请白俄罗斯明斯克大学物理系的伊戈尔·伊万诺维奇教授来天津大学电子系做交流学者,他研究的方向恰好与我本科毕业论文的研究方向(潘姬教授指导)和我研究生导师(赵鸿麟教授)想要研究的方向高度契合,我本科生的研究方向是《氩离子注入对二极管反向击穿效应的影响》(属于半导体机理和工艺方向),研究生导师的方向是《蒙提卡罗方法模拟PN结中的电子流运动效应》(属于计算机在半导体领域的应用方向),在交流学习过程中,伊万诺维奇无论在双极型三晶体工艺(BJT),还是在绝缘栅型MOS管工艺(MOSFET)方向上都做了很多研究,有比较深入的理解和经验,他们分享和实操对我们的教学和实验都产生了很大的正向影响和指导作用,同时我们的计算机在半导体领域的应用方向也对他有很大启示。他人非常谦逊和礼貌,住在我们安排的专家楼,每天由我来接送他上下班,那时我们的专家楼在青年湖的西南角,景色优美,环境好,给他留下了非常深刻美好的印象。明斯克大学和天津大学一样,都是历史悠久的学校,明斯克大学是当时苏联四所著名大学之一,而我们天津大学是中国的第一所现代化大学,我们为各自优秀的学校自豪。在交流过程中,我们不但讨论半导体工艺和计算机方向的科研方法论,也讨论半导体现状和国家的未来。

那时的白俄罗斯还属于苏联(1991年正式独立),苏联的半导体发展进步状态相较于美国比与我们中国早期发展的进步状态差不多,但稍好一些。1947年,当美国贝尔实验室的威廉·肖克利(William Shockley)及其团队发明了点接触晶体管时,苏联科学家也迅速跟进这一革命技术,苏联在1957年也成功研制出了自己的半导体晶体管,仅比美国晚了10年,苏联早期半导体技术的发展得益于雄厚的基础科学研究积累,特别是在物理学和材料学领域拥有一批世界级的科研人才与机构。1955年,美国贝尔实验室研制出世界第一台全晶体管计算机TRADIC,而苏联则在1959年推出了性能相当的国产晶体管计算机M-4,两者时间差距不到四年。这一时期,苏联在晶体管计算机领域与美国基本保持着同等水准,并未被明显甩开。更令人惊叹的是,苏联早期半导体技术很快就在航天领域得到了实际应用——1958年发射的人类第一颗人造卫星“斯普特尼克1号”就使用了半导体器件,1961年尤里·加加林(Yuri Gagarin)的历史性太空飞行同样依赖国产半导体技术的支持。

而我国的半导体产业起步也不太晚,1957年北京电子管厂就制造出了锗晶体和二极管,这是我国第一批半导体产品。虽然质量还有些差,但起步阶段比美国差不多也仅差了10年,1960年我们成立了两个半导体研究机构,中科院半导体所和第四机械工业部(电子工业部前身)的第十三研究所。第十三研究所在1965年研发出了中国的第一块集成电路DTL(二极管晶体逻辑),只比美国晚了7年。上海无线电五厂在1966年开发出TTL logic(晶体管逻辑)约只比西方落后3年。但是随后的几十年由于种种原因,中国和苏联这一个发展过程受到了较大影响,后来就双双落后于美西方国家了。

苏联面对的是电子管与晶体管两条技术路线的战略选择,军工与民用的结构化矛盾问题,中国面对的是“十年浩劫”,“造”和“买”,自主研发和拿来主义的路线摇摆,但都有一条是共同的问题,就是体制问题——非市场化行为,我们的路径是:计划指南-有限研发-军事应用-资源枯竭,而美国走的是:基础研究-应该开发-市场变化-利润反哺(当然中国最终也创新的以中国特色的方式走向了这样一条道路,使我们的半导体事业进入了比较健康发展的快车道)。

通过这么多技术的、国家的和产业的零散和深入交流,我从中的收益非常大,受到了很大的启发,以至于几个月后,当摩托罗拉走进天津大学考察学生,我在成功的组织完成整个考察过程以后,义无反顾的加入了摩托罗拉,去体验这个能造出M6800 和M68000这样先进高端半导体产品(当时比Intel的芯片还先进68000集成70000个晶体管,而8086只有不到30000个)的伟大公司的先进性,后来证明这是我人生中最正确的决定之一。

每个人都有很多回忆,每个回忆都有故事。感谢雷鸣书记的国际交流访问勾起了我这段美好回忆,感谢天津大学对我的培养,感谢我们这个时代,让我不忘初心,有机会为祖国的半导体事业快速发展贡献一份力量,祝福母校,祝福天津大学。