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影响半导体发展进程的六个中国人

发布时间:2020-01-17 访问次数:361次 来源:芯思想 分享:

1947年12月,美国贝尔实验室的肖克利、巴丁和布拉顿组成的研究小组,研制出一种点接触型的锗晶体管,这是全球第一个半导体器件。在半导体发展的70多年历史中,中国人依靠聪明才智,发挥了重要的作用。



一、萨支唐:CMOS技术

 

萨支唐(Chih-Tang Sah),19321110日生于北京长期致力于半导体器件和微电子学研究,对发展晶体管、集成电路以及可靠性研究作出了里程碑性质的贡献。萨本栋是第一届中央研究院院士、国立厦门大学第一任校长

 

1949年萨支唐福州英华中学毕业赴美国就读于伊利诺伊大学香槟分校,1953年获电机工程学士和工程物理学士1954年、1956年在斯坦福大学分别获电机工程硕士、博士学位。1956年博士毕业后,萨支唐加入肖克利半导体实验室,跟随肖克利在工业界共同从事固态电子学方面的研究1959年至1964年供职于仙童半导体1962加入伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校任物理系和电子及计算机系教授达26年,培养出40名博士1962年获得获得IEEE Browder H. Thompson论文奖;1981获得IEEE电子器件最高荣誉奖(J.J. Ebers奖)1986年当选为美国国家工程院院士1988年在佛罗里达大学担任教授至今1989年获得IEEE Jack Morton奖,表彰其对晶体管物理和技术的贡献;1998获半导体工业协会(SIA)最高奖2000年当选为中国科学院外籍院士2010年受聘任担任厦门大学物理与机电工程学院教授。

 

1959进入仙童公司在戈登·摩尔的领导下,萨支唐开展了平面硅集成电路的研发,解决了一系列重要的技术问题,做出过非常重要的贡献,并担任固态物理组经理,带领一个64人的研究组从事第一代硅基二极管、MOS晶体管和集成电路的制造工艺研究,。

 

1962年,从盐湖城犹他大学博士毕业Frank M. Wanlass加入仙童半导体安排在由萨支唐领导的固态物理组。缘于博士期间在RCA工作的缘故WanlassFET场效应晶体管非常感兴趣

 

1963年的固态电路大会上,Wanlass提交了一份与萨支唐合的关于CMOS的构想论文,同时还用了一些实验数据对CMOS技术进行了大概的解释,关于CMOS的主要特征也基本确定:静态电源功率密度低;工作电源功率密度高,能够形成高密度的场效应真空三极管逻辑电路。换句话说,CMOSNMOSPMOS的有机组合,构成逻辑器件。其特点是该器件在逻辑状态转换时才会产生大电流,面在稳定状态时只有极小的电流通过。

 

萨支唐Wanlass当初提出CMOS,只是指一种技术、一种工艺,而不是具体的某一种产品,这一制造工艺的最大特点就是低功耗,利用CMOS工艺可以制造出多种产品。除了功耗低,CMOS还具有速度快、抗干扰能力强、集成密度高、封装成本逐渐降低等优点。

 

1966年,美国RCA公司研制出CMOS集成电路,并研制出第一块门阵列(50门);1974年,RCA公司推出第一个CMOS微处理器18021981年,64K CMOS SRAM问世,之后,人们利用CMOS工艺制造出越来越多的产品。

 

CMOS技术的提出与发展,解决了功耗的难题得以推动集成电路按照摩尔定律不断向前发展。

 

二、施敏:NVSM技术

 

施敏Simon Sze1936321出生于江苏省南京市微电子、半导体器件专家,1994年当选为台湾中央研究院士,1995年当选美国工程院院士,19986月当选为中国工程院外籍院士1991年获得IEEE电子器件最高荣誉奖(J.J. Ebers奖);2017年与Gordon E Moore(摩尔定律之父)共同获得IEEE Celebrated Member(尊荣会员)称号三获“诺贝尔物理学奖”提名。

1936321出生于江苏省南京市父亲施家福是矿冶专家,母亲齐祖诠毕业于清华大学。此时的中国,战火纷飞,从重庆、昆明、天津 、北京、沈阳、上海,施敏就读的小学换了多个学校,尽管如此,学业没有被耽误。194812月,父亲施家福被调派至基隆金瓜石,于是施敏随着父母来到台湾。离开了战火的纷扰,施敏顺利的在建国中学完成了中学学业,1953年进入台湾大学电机系,毕业时其论文是“电阻电容震荡器之研究Study of RC Oscillators.

 

1957年大学毕业后,施敏入伍接受第六期预备军官训练,1958年任空军少尉,19592月退役。19593月,施敏前往美国西雅图的华盛顿大学求学,师从魏凌云教授,得以第一次接触半导体,其硕士论文“锌和锡在锑化铟中的扩散Diffusion of Zinc and Tin in Indium Antimonide”。1960年施敏硕士毕业,随即进入斯坦福大学深造,师从John Moll教授。其博士论文是“Range-Energy Relation of Hot Electrons in Gold”是在半导体上长一层薄薄的金薄膜,研究热电子要薄膜中的传输情形。

 

此时,半导体公司正在加速扩张。贝尔实验室、通用电子、西屋电子、惠普、IBMRCA等都为施敏开出了很高的薪资(12000-14400美元之间),给出的工作岗位分别是:通用电子的功率半导体部门、贝尔实验室的半导体部门、IBM的显示部门。

 

1963年博士毕业后的施敏听从John Moll教授的忠告,选择进入了贝尔实验室。从1963年到1972年,施敏每年发表的论文超过10篇。

 

1967年,他在贝尔实验室工作时,和韩裔同事姜大元(Dawon Kahng)休息吃甜点时,用了一层又一层的涂酱,触动了二人的灵感,想到在金属氧化物半导体场效电晶体(MOSFET)中间加入一层金属层,结果发明了浮栅非挥发MOS场效应记忆晶体管(Non-Volatile Semiconductor MemoryNVSM)。

 

使得晶体管的闸极由上而下分别为金属层、氧化层、金属浮栅层、一层较薄的氧化层,以及最下面的半导体,而中间的金属层因为上、下都是绝缘的氧化层,在施加电压时,可以将电子吸进去保存,改变电路的导通性,而这层金属的上、下都是绝缘体,如果不再度施加反向电压的话,电荷会一直保存在里面,断电后资料也不会消失。

 

然而,在1967年提出该技术时,在业界没有掀起太大涟漪,但好技术终究不寂寞,30年后在闪存应用的带动下,终究大放异彩,施敏发明的非挥发性存储技术的重要性也不断被提及重视成为现今NAND Flash闪存的基础核心

 

三、卓以和:分子束外延技术(MBE)

 

卓以和Alfred Y. Cho1937年出生于北京1949年赴香港就读于培正中学1955年赴美国就读于伊利诺斯大学1960获理学学士1961获得硕士学位1968年获伊利诺伊大学博士学位1985年获选为美国科学院院士1993年获颁美国科学家最高荣誉的国家科学奖章1994年获得IEEE荣誉勋章,表彰其为分子束外延的发展做出的开创性贡献;199667日当选为中国科学院外籍院士2007727日再度获得美国国家科学奖章并获得国家技术奖章;2009211日,入选美国专利商标局USPTO全国发明家名人堂的名单


201312届美国亚裔工程师年度颁奖大会卓以和荣获“杰出科技成就奖”。卓以和在获奖感言中表示“获得成功的重要一条是:你要把握住自己,喜爱自己的工作,有追求、有目的,以及付出更多的辛勤汗水。”

 

1961年,卓以和加入高压工程公司(High Voltage Engineering Corporation)的子公司离子物理公司(Ion Physics Corporation),他研究了在强电场中带电的微米级固体颗粒;1962年,他加入加利福尼亚州雷东多海滩的TRW空间技术实验室,从事高电流密度离子束的研究;1965年,他回到伊利诺伊大学攻读博士学位,并于1968年加入贝尔实验室,

 

卓以和发现当时工业没有技术生产均匀而极薄的薄膜,于是思考利用离子射机原理分子束做这项技术,1970年,卓以和成功发明分子束外延技术(Molecular Beam EpitaxyMBE),原理是将一层层原子射上去,使半导体薄膜的厚度大大降低,半导体制造精度由微米时代进入微米时代

 

卓以和教授是国际公认的分子束外延、人工微结构材料生长和在新型器件研究领域的奠基人与开拓者。对V族化合物半导体、金属和绝缘体的异质外延和人工结构的量子阱、超晶格及调制掺杂微结构材料系统地开展了大量先驱性的研究工作。


2004年开始,MBE群体捐赠出一笔资金成立“卓以和奖”每隔一年的9月初,MBE国际大会上颁发。这无疑是全体同业及同事对卓以和最高的肯定和敬意。

 

四、张立纲:共振隧穿现象

 

张立纲(Leroy L.Chang),1936120日出生出生于河南焦作县1948年抵达台湾,就读于台湾台中市立第二高级中学;1953年考入台湾大学电机工程系,主修电力工程,1957年,获得学士学位;1959年,经过两年的空军预备军官训练及服役后,赴美国南卡罗来纳大学电子电机工程系学习;1961年,获得硕士学位,进入斯坦福大学攻读固态电子、电机工程系博士学位;1963年博士毕业后进入IBM华生研究中心工作,历任分子束磊晶部经理(19751984年)及量子结构部经理(19851993年),研究领域也渐由电子器件转为材料测制及物理特性方面;1968年至1969年在美国麻省理工学院电机系工作,担任副教授;1988年当选为美国国家工程院院士;1993年任香港科技大学理学院院长;1994年当选为美国国家科学院院士、台湾“中央研究院”院士、香港工程科学院院士、中国科学院外籍院士;1998年至2001年出任香港科技大学副校长,2008年8月12日在美国洛杉矶去世。

 

张立纲在半导体物理、材料科学与器件等多科性交叉形成的前沿领域--半导体量子阱、超晶格有许多原创性、开拓性的工作。共振隧穿二极管与张立纲的研究分不开。

 

共振隧穿二极管是第一个集中研究的纳电子器件,是唯一可以采用集成电路技术进行设计和制造的器件 。可用于高频微波器件(震荡器、混频器)、高速数字电路(存储器)和光电集成电路(光电开关、光调节器)中。

 

1969IBM的江崎玲于奈(Reona Esaki)和朱兆祥(Raphael Tsu)在寻找具有负微分电阻(Negative Differential ResistanceNDR)特性的新器件时,提出了一个全新的革命性概念:半导体超晶格(SuperLattice)并在1973

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