王守武院士：執著創「芯」六十年，研製出中國半導體的一系列第一

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伴隨著科技的發展，現代社會已經邁入信息化時代，信息化水平已成為衡量一個國家和地區現代化的重要標誌。半導體，是信息化的基礎，也是貫穿整個社會電子產品的核心要素，隨著近期華為、中興事件的爆發，社會對國內半導體產業的發展予以高度關注。

自新中國成立以來，我國半導體產業從無到有，由弱變強，其艱辛曲折的發展凝聚了無數科學家的畢生心血和無私奉獻。

中國半導體科學奠基人之一，半導體器件物理學家，中科院院士王守武先生被譽為我國半導體研究的「拓荒者」，他組織籌建了中國第一個半導體研究室和全國半導體測試中心；創建了中國科學院半導體研究所和微電子研究所；在研究與開拓中國半導體材料、半導體器件、光電子器件及大規模集成電路等方面作出了重要貢獻。

王守武院士標準照

1出身名門，自小立志報效祖國

1919年3月15日，王守武出生於江蘇蘇州的書香世家。祖父王頌蔚是晚清歷史學家、文學家，祖母王謝長達是創辦振華女校的著名女權運動先驅，父親王季同先生是最早在國際學術刊物上發表現代數學論文的中國學者，在機械工程和數學方面有很高的造詣。受父親的影響，幼小的王守武對科學產生了極大的興趣。

王守武的童年時期，適逢動蕩年代，戰火紛飛，民不聊生，給他幼小的心靈造成了很大的影響。

11歲時，他在《民智》1930年第11期上刊登了題為「我們現在和將來的責任」的短文。

「諸位朋友，你們要救中國，要做中國的人，一定要大家盡責、大家負責，願大家努力讀書、努力前進，還願將來努力救國、努力富國、努力強國。」

上世紀30年代初，王守武姐弟五人於上海（左起：王守瓈，王守融，王守武，王守元，王守覺）

1950年6月25日，新中國成立後，韓戰爆發。在美國深造，已獲取博士學位並留校任教的王守武積極響應「留美中國科學工作者協會」的號召，攜同也在美國留學的夫人葛修懷女士，懷抱不滿周歲的女兒，乘船經香港回國，並進入中國科學院應用物理研究所工作。

1950年王守武（第三排右二）與妻子葛修懷在克利夫蘭總統號上歸國

剛到中科院時，王守武就接到一項緊急任務：為抗美援朝前線的志願軍運輸隊設計一種特殊的車燈和路標，既能使司機看清道路，便於夜間行車，又不會被敵機發現。

王守武很快就設計出一種特殊的車燈和配合使用的定向反射路標，使車燈的反射光定向射入司機眼中，避免了被敵機發現的可能性，大大提高了志願軍前線運輸的效率。

2從無到有，開拓半導體研究事業

20世紀50年代初，王守武領導應用物理所電學組開展半導體研究。他敏銳地意識到半導體研究的重要性，尤其是電晶體發明帶來的信息技術變化。為了推動國內導體科研工作的發展，王守武與黃昆、洪朝生等物理學家在1954年的物理學年會和全國半導體物理學討論會上，做了半導體研究的相關介紹，引起了廣泛的反響。

1956年，王守武應邀到京西賓館參加由周恩來總理主持的「全國十二年科學技術發展遠景規劃」的討論和制訂工作。

當時，中央將半導體科學技術的發展列為57項重大科技項目中的四大緊急措施之一，並委託黃昆、謝希德和王守武等知名學者，在培養人才和從事開拓性研究兩個方面組織開展工作。

雖然王守武以前的研究偏向固體材料的物理特性方面的內容，但他立即根據國家需要全身心投入到半導體研究中。

鍺作為製作電晶體最基本的材料，在半導體研究中發揮著重要作用。王守武集中了二機部華北無線電元件研究所、南京工學院等單位的40餘名科學工作者，開始主抓鍺材料的研究工作。

在研製過程中，王守武每天都去實驗室，親自進行實驗結果分析。在製備直徑只有幾十至幾百微米做電晶體的小銦球時，王守武提出了科學的建議，直接促成了小銦球的成功誕生。銦是銀白色並略帶淡藍色的金屬，為球形狀，可作低熔合金、軸承合金、半導體、電光源等的原料。

我國第一支電晶體研製成功產生了很大反響，得到了時任中國科學院院長郭沫若的稱讚，這則消息也隨後刊登在《人民日報》第一版。

隨後，王守武再接再厲，他親自領導設計製造了我國第一臺拉制半導體鍺材料的單晶爐，並拉製成功了我國第一根鍺單晶，研製成功了我國第一批鍺合金結電晶體，同時還掌握了鍺單晶中的摻雜技術，能控制鍺單晶的導電類型、電阻率及少數載流子壽命等電學指標，讓鍺的生產完全滿足了工業化的要求。

1958年，王守武創建了我國最早的一家生產電晶體的工廠——中國科學院109工廠，從事鍺高頻電晶體的批量生產。他帶領全廠人員奮戰在第一線，克服重重困難，為研製109乙型計算機提供了12個品種、14.5萬多隻鍺電晶體，圓滿完成了該機所需的器件生產任務，為中國科學院計算技術研究所研製新型計算機創造了必要的條件。

1960年，王守武又受命籌建中國科學院半導體研究所，並擔任副所長，負責全所的科研業務管理和開拓分支學科等工作。半導體研究所主要研究領域包括半導體物理、材料、器件和電子學，他也由此開始了拓寬我國半導體科研領域和分支學科的新曆程。

原中國科學院黨組書記、副院長張勁夫曾經談到半導體所對於「兩彈一星」研究工作的貢獻：「從美國回來搞半導體材料的林蘭英和科學家王守武、工程師王守覺兩兄弟，是他們做的工作。第二代計算機，每秒數十萬次，為氫彈的研製作了貢獻。」

3砥礪前行，發展半導體工業生產

1962年，美國用砷化鎵半導體材料製成了第一隻雷射器，在世界上產生了廣泛而深遠的影響。王守武敏銳地抓住時機，開始組織半導體所向這一方向進行探索。1963年，他組建了半導體雷射器研究室，先後領導並參與了中國第一臺半導體雷射器的研製，實現半導體雷射器的連續激射，並開展半導體負阻雷射器以及雷射應用的研究工作，為我國在這個領域的技術進步奠定了基礎。

此後，為了把這些科研成果迅速推廣到實際應用中去，他親自指導並參與了雷射通信機和雷射測距儀的研製工作，使這些研究成果填補了國內空白，有力地支援了國防現代化和國民經濟建設。

1978年10月，王守武承擔了全面負責4000位MOS隨機存儲器這一大規模集成電路研究工作的重任。研製這種大規模集成電路，要在面積不到4×4平方毫米的單元矽片上，製作出由1.1萬多個電晶體、電阻、電容等元件構成的電子電路，其難度在當時可想而知。

王守武從穩定工藝入手，將整個工藝流程分為四十多道工序，提出了每道工序的完好率不低於95%，關鍵工序不低於99%的要求。他先花了幾個月時間組織研究人員逐一改進、穩定設備；然後對使用的原材料和試劑進行分析提純，以達到可使用的指標；最後，建立了一套操作規程和管理制度，並要求嚴格執行。

1979年9月，經過王守武和研究人員的共同努力，大規模集成電路樣品的成品率都提高到了20%以上，最高的達40%，是當時國內大規模集成電路研製中最高水平。

1979年王守武先生在調試探針臺

該項研究於1980年獲得中國科學院科技成果獎一等獎，為解決我國大規模集成電路管芯成品率問題提供了寶貴的經驗。

在這之後，王守武又負責研製成功16千位N溝MOS動態隨機存儲器，並於次年獲得了中國科學院科研成果獎一等獎。

4步履不停，關注半導體發展

多年來，他對我國半導體科學技術發展方向、政策和策略的確定提出過很多具有戰略眼光的真知卓見。例如，他提出在發展我國集成電路工業上要處理好科研與生產的關係，做好中間環節，把科研成果轉變為產品。1980年，王守武當選為中國科學院院士。

1987年，他提出的「世界新技術革命和我國的對策」獲國家科學技術進步獎二等獎。王守武還提出，要重視科技隊伍的培養，大力發展微電子所用的基礎材料和專用設備兩個方面的基礎。他還建議用通信電路作為我國發展半導體工業的突破口，集中力量去開拓市場，從而發展我國獨特的系列產品。

2011年，王守武在家中翻閱老照片

除此之外，他曾擔任《矽谷》的總編和《半導體學報》的主編，擔任過中國電子學會理事、常務理事，中國電子學會半導體與集成技術專業分會主任委員，並分別在清華大學、北京大學、中國科技大學、復旦大學任教，為我國的半導體和微電子領域培養了一批又一批的棟梁之才。

在幾十年的科研生涯中，王守武始終把國家的需要放在第一位，他用正直的品德、嚴謹的作風以及對科研事業無比的熱愛，激勵著年輕人奮鬥拼搏，書寫著中華民族偉大復興的華麗篇章。

文：採集工程項目辦公室/中國科協創新戰略研究院

參考文獻：

1. 李豔平. 王守武院士：矽芯鑄就輝煌. 中國科學報,2014.5

2. 百年記憶 王守武：不忘初「芯」 築夢前行.中國科學家,2019.3

3. 王守武:中國半導體事業的奠基者之一.科學時報,2016.1

4. 施曉平. 親朋好友敘王守武院士點滴.蘇州日報,2016.1

5. 華良甫. 王守武：執著創「芯」六十年. 《創新時代》,2015

6. 我國半導體研究的「拓荒者」——王守武院士誕辰100周年.中科院之聲,2019.3.

7. 曹小慧. 王守武院士:一生執著為創"芯".今日科苑,2016年第6期

8.本文圖片來源於老科學家學術成長資料採集工程