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》出版

作者:项天鸽、丁思同摄影: 视频: 来源:融媒体中心、微电子学院发布时间:2022-03-09


最近,复旦大学微电子学院李炳宗教授和茹国平、屈新萍、蒋玉龙三位年轻教授共同编著的《硅基集成芯片制造工艺原理》已由复旦大学出版社出版发行。这本书凝聚了李炳宗教授几十年的科研与教学心得,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了序言。序言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了令人鼓舞的精辟分析。

注重硅基集成芯片制造工艺原理的深入剖析

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

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之一。高新技术之争的核心是人才之争,亟需持续拓展和扩大集成电路人才培养事业,提升集成电路人才培养质量,以缓解“缺芯少魂”的难题。

教材建设,是培养人才的重要内容。《硅基集成芯片制造工艺原理》关注芯片新技术,书中既介绍先进集成芯片制造中已被采用的新工艺,又分析未来可能应用的器件结构与材料技术。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。该书特别注重对硅基集成芯片制造工艺原理的深入剖析。硅基集成芯片技术创新,涉及到材料、物理、化学、精密光学等多种科学与技术领域。作者所以应用 “硅基芯片”这一书名,是因为他们相信,未来集成电路创新发展仍将建立在新材料、新器件与硅技术有机密切结合基础上。

除此之外,这本教材还注重分析工艺技术发展规律及其多重作用,对芯片制造的多种工艺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。

谢希德校长关心教师进修,为复旦微电子科研教学提升打下基础


1983年3月22日,洛杉矶美国物理学年会上,谢希德(前排右5)、黄昆(后排右5)两位先生与留学人员合影(李炳宗,后排右1)

“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年的著作,是我国最早的半导体学术专著。也属于国际上最早出版的半导体物理经典教科书之列。

1958年,“半导体之母”谢希德先生在复旦大学物理系创建了半导体专业,奠定了复旦后来微电子学科发展的最初扎实根基。

1962年,李炳宗进入复旦大学,在半导体教研室主任谢希德先生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。

1981年9月谢先生推荐李炳宗前往美国进修。他作为访问学者,在科罗拉多大学和NCR公司微电子研发部参与超大规模集成电路研究。两年间他还先后5次参加半导体技术相关学术会议。其中一次在1983年3月洛杉矶美国物理年会上,李炳宗非常高兴地见到谢希德和黄昆两位先生,他们是专程从国内参加这次会议的。李炳宗回忆说,“两位先生非常亲切、和蔼地与我们交谈,鼓励我们好好利用进修机会。下面是两位先生和我们合影的一张珍贵照片。其中许多人是由两位先生推荐到美国进修的。”

在两年国外进修期间李炳宗还主动联系参观访问过IBM等多家实验室和集成电路制造工艺线。这两年较丰富的经历,促使他有机会较深入了解当时国际上集成芯片制造工艺等微电子技术的状况和发展趋势。

1983年10月李炳宗回到复旦,从事集成电路工艺技术领域科研与教学。这时在谢希德校长领导下,已成立由原物理系中微电子等专业构成的电子工程系。80年代谢先生先后推荐微电子专业许多中青年教师去国外访问进修。这对提高教师业务水平,推进微电子专业建设发挥了重要作用。

自1984年李炳宗为微电子专业历届研究生讲授“超大规模集成电路技术”。2002年办理退休手续后,仍继续授课,直至2008年。其间同时为多届在职微电子工程硕士研究生授课。他的教学受到学生的欢迎与鼓励,曾获2006-2007年度复旦大学研究生“我心目中的好导师”称号。

数十年的科研与教学工作,使李炳宗亲眼见证了国内外集成电路技术的快速发展与差距,不断加深对集成电路科学与工程学科的渊源、内容与特点的认识。对专业了解越多,兴趣更强,就会以能在这一领域工作为幸。在多年集成电路教学与科研过程中,李炳宗不断收集和积累硅基集成芯片工艺技术资料。“编写一本教材”的想法在他脑海中酝酿已久。然而,由于在职期间忙于科研等工作,一直不能实现这一愿望。2006年信息学院教学领导向他提出建议:是不是可以写本书,讲讲这些年的教学收获与心得?2008年解脱其他工作后,静心编写教材的契机来了。他很享受这种阅读、思考、写作的生活节奏。每当解决一个问题时,就会带来快乐。在他看来,这也是对自己老年生活的一种理想安排,“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年基本定稿,后又历经了近三年的修改、补充和校对,终于在2021年11月出版。这部书是他和茹国平、屈新萍、蒋玉龙三位同事的共同劳动成果。谈到这里,李炳宗有些激动,他缓缓翻开面前这本厚重的书,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。

编写教材的这些年里,复旦大学微电子学科有很大发展。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。

2021年正值谢希德先生百年诞辰,他们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院士。

数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,正在兴旺时期,好像早晨八九点钟的太阳,希望寄托在你们身上……” 

1957年11月17日,毛泽东在列宁山上的莫斯科大学礼堂对中国青年寄予了热切的嘱托,彼时,李炳宗就在台下,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。1962年1月他获得莫斯科大学优秀毕业证书。在复旦执教四十余年的岁月里,他先后开设《半导体物理》、《半导体工艺》、《半导体薄膜》等课程,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屈新萍和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信息。对于60余年以来集成电路令人惊叹的发展,人们常用两个极端的词——“大”和“小”来概括其先进性。一方面需要用越来越“大”的词来形容其集成度规模,即芯片中晶体管数目,从大、超大、甚大到极大。另一方面又可用越来越小的尺寸标志集成芯片制造技术的快速演进,从毫米、微米、亚微米、深亚微米、纳米到亚5纳米。现今先进微处理器芯片的典型集成密度可达每平方毫米上约1亿个晶体管。 “以小求大,这是集成电路技术独有的规律和生命力,也反映这一领域创业业者一种学无止境、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,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。“置身于快速发展的微电子领域,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、微纳电子材料与器件、集成电路制造工艺技术等多个领域,努力突破前沿关键技术,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,推动高校培养更多集成电路人才。

制图:实习编辑:孙一诺责任编辑:李斯嘉

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