半導體領域超結結構發明人陳星弼院士逝世

2020-11-22 和訊

商報記者虞洪波綜合報導

九三學社社員、中國科學院院士、電子科技大學教授陳星弼因病醫治無效,12月4日在四川成都逝世,享年89歲。他的一生,充滿了傳奇。

陳星弼是我國功率半導體領域的領路人和集大成者。他發表超過200篇學術論文,獲得中美等國專利授權40餘項。他的超結髮明專利打破傳統「矽極限」,被國際學術界譽為「高壓功率器件新的裡程碑」。該發明專利成功轉讓並實現產業化,目前超結器件全球年市場銷售額超過10億美元。

據電子科技大學訃告,他的遺體告別儀式定於12月10日9時在成都市殯儀館舉行。

經過思想鬥爭才接受唯物主義

●一個學生

1931年1月28日,陳星弼出生在一個官宦之家,祖籍浙江省浦江縣清塘村。祖父曾為清朝武舉人,父親陳德徵因家庭貧窮靠勤工儉學就讀於杭州之江大學化學系。陳星弼3歲時,眼見哥哥姐姐上學,吵嚷著要讀書,居然獲得特許,進了小學。此後,父母年年勸其留級,他卻能堅持著學下去。6歲時,日寇侵華烽火蔓至上海,他隨父母先遷至餘姚,後又至浦江,最後輾轉到重慶。不久,為躲避日機轟炸,舉家遷到合川。他從8歲開始就離家在鄉下小學住宿,養成了能吃苦和獨立生活的習慣,也深受抗日救國的思想教育。

小學畢業時,他成績名列前茅。抗戰時生活極為艱苦,他也曾想停止讀正規學校,早點謀出路。但父親因宦海沉浮之經歷,堅持讓他繼續讀書,學到科學技術而為國家做實事。加上他一直進的是國立中學,包括生活費在內一概公費,因此沒有中斷學習。

1947年,他考取了同濟大學電機系,並獲得獎學金。他的學習從來不拘一格。人在電機系,卻去旁聽物理系及機械系的課,而工程力學及畫法幾何又學得比電機系的主要課程還好。他學過小提琴,而且能背出許多古典交響樂的曲譜。他也看過唯心主義的哲學書籍,以致在新中國成立後他經過一番艱難思想鬥爭才接受了唯物主義。他對別人說,他相信自己的唯物主義思想比較牢固,因為這是經過鬥爭得來的。

半導體界著名超結結構發明人

●一個專家

陳星弼,1952年從同濟大學電機系畢業後,先後在廈門大學機電系、南京工學院(今東南大學)和中國科學院物理研究所工作,1956年開始在新成立的成都電訊工程學院(今電子科技大學)任教,並曾擔任該校微電子科學與工程系系主任、微電子研究所所長。1999年當選中科院院士。

2019年當選為國際電氣與電子工程師協會終身會士(IEEELifeFellow)。2015年5月獲得國際功率半導體器件與集成電路會議(IEEEISPSD)頒發的最高榮譽「國際功率半導體先驅獎」,是亞太地區首位獲此榮譽的科學家。他是國際半導體界著名的超結結構(SuperJunction)的發明人,該發明被稱為「功率器件的新裡程碑」。2018年,在功率半導體領域最頂級的學術年會上,陳星弼院士入選ISPSD首屆名人堂,成為國內首位入選名人堂的華人科學家。

陳星弼先生是我國第一批學習及從事半導體科技的人員之一,是電子工業部「半導體器件與微電子學」專業第一個博士生導師。他是國際著名的半導體器件物理學家、微電子學家,是國際半導體界著名的超結結構(SuperJunction)的發明人,也是國際上功率器件的結終端理論的集大成者。

敏銳捕捉到半導體這一新方向

●一項發明

1952年,陳星弼從同濟大學電機系畢業,之後被分配到廈門大學機電系當助教。

第二年,國家開始院系調整,陳星弼轉到南京工學院無線電系。在那裡,他輔導了四年電工基礎課。1956年,他被指定到新成立的成都電訊工程學院工作,同時得到了進修新學科的機會。做了四年電工基礎的陳星弼敏銳地捕捉到半導體這一新方向,他選擇到中國科學院應用物理研究所進修半導體。

陳星弼與半導體結緣於1958年。當年,在中科院進修的陳星弼被漂移電晶體吸引住了,當時他被指派去為計算機做半導體器件的測試。他以一個科研工作者的天賦,敏感地意識到這一領域具有極大的研究價值和發展潛能。不久,他寫了第一篇論文《關於半導體漂移三極體在飽和區工作時的儲存時間問題》,這篇論文被美國史丹福大學教授畢列卡於1967年在《電晶體的電特性》中引用,日本管野卓雄教授在陳星弼發表論文4年後才發表了相關問題的論文。第一篇論文就大獲成功是陳星弼沒有想到的,但是這份成功卻無形中讓陳星弼對未來的科研之路充滿了信心和憧憬。

命運總是青睞有準備的人。20世紀60年代末70年代初的彩色電視大會戰,給陳星弼提供了在科研實踐領域嶄露頭角的機會。

1969年,陳星弼被派到773廠支援研製氧化鉛攝像管。一次,他通過該廠資料所的人獲知,貝爾實驗室正在研製矽靶攝像管。陳星弼向當時學校負責彩電攻關的許宗藩提出研製矽靶攝像管的建議。這一科研項目得到省國防科委的大力支持。

成都電訊工程學院被四機部接管後,接受的第一個科研任務就是研製矽靶攝像管。全組人經過四個月的艱苦奮戰,在733廠和970廠的配合下,終於研製出我國第一支矽靶攝像管。

陳星弼不僅個人快速成長,他在擔任三系系主任後,帶領全系老師成功地申請到「半導體器件與微電子學」的博士點,為學校在該學科領域的發展做出了開創性的貢獻。

超結器件全球年銷售額超過10億美元

功率半導體是以功率處理為核心的半導體,與之對應的是更為大眾所熟知的以信息處理為核心的信息半導體。在手機、電腦等電子產品中,信息半導體是這些產品的「大腦」和「神經」,負責感知、運算、操縱等,實現電子產品的設計功能;而功率半導體則是這些產品的「心臟」和「血脈」,負責將電能以不同的電壓、電流、頻率等合適的參數傳輸給傳感器、攝像頭等用電終端。

20世紀80年代,傳統功率器件的發展遇到了「矽極限」瓶頸,功率器件的性能提升陷入困境。陳星弼的超結結構發明突破了這個瓶頸,使功率器件的性能得到全面突破性提高。

1998年,西門子公司用陳星弼發明的方法,製作成新的功率器件,在國際上引起轟動,被認為是近二十年來功率器件的一個新裡程碑。「還有其他公司在那段時間都來和我聯繫過,這些大公司機制先進、實力雄厚、條件充足,製造這種器件的能力遠高於我們。」陳星弼說。

當時中國沒有實驗條件,但陳星弼非常清楚該發明的價值,於是他申請了中國專利,也申請了美國專利。他沒有把技術藏起來,而是儘快轉化、服務社會。如今,他的美國專利已被國際專利引用超過550次,並授權給國際主流半導體公司,惠及全世界。

2008年,陳星弼發表的一篇論文指出,現在世界上70%以上的電能,都是經過半導體功率器件變換其形式而應用的,功率器件的年銷售額僅次於集成電路。陳星弼的發明專利成功轉讓並實現產業化後,截至目前,超結器件在全球的年銷售額超過10億美元。

一張小紙片就能讓他滔滔不絕地講起來

●一個老師

如果說陳星弼這一生有兩件事不能割捨,除了科研之外,就是他對學生的愛。

1959年,剛回到成都電訊工程學院工作的陳星弼給半導體材料與器件專業6539班上專業課《半導體物理》。那時年輕的陳星弼上課從不帶講稿,他總是從身上摸出一張香菸盒大小的紙片,滔滔不絕地講起來,偶爾看看紙片上的備忘摘錄。

很多人不知道的是,對知識信手拈來的背後其實是陳星弼的勤奮。

夜深人靜時,他擰亮檯燈,在紙上沙沙地寫著教案。什麼內容該講?旁枝末節過多會否衝淡主題?開課之前陳星弼總是將教案熟悉到極致,所有理論體系、知識案例都在他的腦海裡形成一個嚴密的體系,走上講臺,要講的內容像水流一樣涓涓不息地流淌出來。

陳星弼認為要教好書,不僅要把所教內容融會貫通,還要考慮學生如何能最好地接受。為了實現最好的教學效果,授課前,陳星弼要先講給夫人聽。夫妻倆再細細推敲每一個例子是否準確,琢磨每一句話的最佳表達方式,實現最好的課堂效果。

直至耄耋之年,陳星弼依然堅持親自指導研究生、博士生,關心每一個學生的成長。

陳星弼很看重學生的底蘊和文化素養的培養。他認為要成為人才,不能光是只顧眼前的專業,一定的底蘊是必不可少的。學生朱翔回憶起讀研究生的時候,陳院士總是要求大家背誦《嶽陽樓記》《出師表》《蘭亭集序》等古文,即便是畢業了好多年,還是能張口就來。當時不懂這樣做的意義,有了更多的生活經驗之後,才懂得陳院士的良苦用心。

關心支持同濟大學的教學科研事業

作為校友,陳星弼長期關心支持同濟大學的教學、科研事業。

從2000年6月起擔任同濟大學兼職教授,陳星弼與王守覺院士共同創辦了同濟大學電子與信息工程學院半導體與信息技術研究所靈巧功率集成電路研究室,並擔任主任。他負責籌建了相應的學科梯隊和實驗室,完成了上海市科委的AM重點基金項目「靈巧功率集成電路在自動控制中的應用」,申報國際發明專利兩個,參與申報成功「微電子學與固體電子學」碩士點,並為半導體所的研究生、本科生講解《半導體集成電路》和《半導體工藝》的課程。

(信息來源:光明日報、南方都市報、澎湃新聞網、新京報、新華社微信公眾號、四川在線新聞網、同濟大學新聞網)

(責任編輯:何一華 HN110)

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