“重返20岁我还要这样过”

2015-06-25 15:27王佳雯
科学家 2015年6期
关键词:汉明集成电路纳米

王佳雯

中芯国际位于北京南部——大兴区的北京经济开发区,在并不十分繁华的周边环境中,中芯国际形似帆船的大楼一角显得有些突出。这便是“中国芯”的研究者吴汉明工作的地方。

走进吴汉明在中芯国际的办公室,一张简单的办公桌,一个书柜,一套会客的沙发和茶几,简单得甚至让人觉得这个并不太大的办公室都有些空旷。后来才知道,这是中芯国际新为他换的办公室,而他自己并没有将办公地点搬过来,还挤在隔壁拥挤的小办公室中。那是一个略显局促的空间,书柜里塞满了书,一块吴汉明从上海来北京时特意带过来的书写板上,密密麻麻写满了字……这才是吴汉明真正工作的场所。

“横竖都要去念个书”

1966年,吴汉明刚刚读完初二,那场令中国印象深刻的“运动”便让他尝到了没书读的滋味。如果吴汉明没有重新走进校园,可能他就是一名在安徽农村种地的农民,生活也许也能过得安逸恬淡,但与如今这位中国芯的制造者就会迥然不同了。

1973年,在安徽插队的吴汉明经历了那年的高考风波。白卷英雄张铁生在考卷背后的一封信,让如吴汉明这样成绩还不错的学生求学成了困难。参加完那次高考后,吴汉明懵懵懂懂的,思考着自己可能能够上一个中专,如果能开上火车,在他看来就是一件十分威武的事。然而,幸运的是,吴汉明的考试成绩被中国科技大学的老师看到,出于对人才的珍爱,他获得了到中国科技大学面试的机会,并最终误打误撞地进入了中国科技大学。

没有读过高中、初中也只读过两年,在进入中国科技大学后吴汉明感到十分吃力。最初的半年里,他坦言,自己没日没夜地看书,就这样追赶了半年后,他才感觉自己可以应付大学的课程,甚至有些科目还可以领先了。这段经历,让他对教育也有了不一样的认识,在他看来“教育也就是潜力问题”,“把年轻人的潜力挖出来”对教育而言至关重要。

读完大学,吴汉明到了中科院的物理研究所,成为了建国后的第一批硕士。在谈到当初为何做这样的选择时,吴汉明说道:“人们都觉得工农兵大学生肯定没好好学习,所以我横竖都要去念个书,深造一下。一来是自己的雄心,二来是可以把自己的本事长一点。”

1978年的研究生考试让吴汉明印象深刻。

第一年的研究生考试,是在一个大礼堂里进行的。当时考试的人非常多,年龄最大的快五十岁了,与吴汉明这样二十来岁的学生年龄跨度有三十几岁。而且,当时竞争十分激烈,大概一千名考生中录取六十人。“那年也是血淋淋的,竞争很残酷。”吴汉明说道。

他清楚地记得,当时自己考得并不好,“我记得我的流体力学就考了四十几分”。要知道当时的试卷都是中科院一线的老教授和有丰富经验的研究员出的。那些在他们眼中很简单的题目,确实难倒了不少的考生,吴汉明甚至说“那种考卷我都没见过,见过也不会做完,来回看了看挑了几道题做了上去。”

考完以后,吴汉明觉得自己肯定没戏了,但没想到,他竟考了第二名。就这样进入了中科院力学研究所研究磁流体力学,并在硕士毕业之后成为了建国后第一批博士。遗憾的是,1981年他得了肝炎,休学两年调养身体,直到1987年才拿到博士学位。

“只要想做,一定做得来”

博士顺利毕业后,吴汉明在中科院获得了高级职称。当时,中科院得到一个机会推荐优秀的年轻科研人员出国深造。吴汉明抓住了这次机会,争取到了名额,不过是去英国深造。

吴汉明当然珍惜这个来之不易的机会,但他心里十分清楚,英国的舞台太小,远没有美国的舞台有吸引力。于是他又跑到中科院去申请到美国的机会,并最终如愿以偿。

最初到美国时,吴汉明是在德州的奥斯汀大学,但吴汉明总觉得,国内给了那么多钱支持自己出国读书,总应该去最好的学校去“沾沾光”。几经联系之后,他拿到了到伯克利大学做博士后的机会,也就是从那里,他才正式开始做半导体研究。

“那个地方到处都会看到专注做学问的人,他的专注来源于他的兴趣,有兴趣就会专注,就会把事情做好。”吴汉明说道。在伯克利大学期间,吴汉明被周围那些专注于自己兴趣的人所影响,学习得十分努力,“晚上十一二点回家是很正常的事情,周末也不休息”。

伯克利大学在吴汉明眼中是自己人生的转折点。这所大学不仅让他的学术造诣得到了提升,更重要的是他获得了做研究的自信心。也就是在伯克利大学那几年,让吴汉明获得了影响他一生的处事原则——“没有过不去的坎,再难的事情,你只要想做,一定做得来”。

“二进二出”

1993年,吴汉明回国,重新回到中科院做研究。

为了解决经费不足的问题,初生牛犊不怕虎的他径直敲开了时任中科院院长周光召的办公室大门。吴汉明将自己研究中遇到的资金不足的问题一股脑地告诉了周光召,希望周光召能给20万的拨款,周光召最终答应给他13万。吴汉明坦言,他当时还担心老院长是在打官腔,不相信资金能够到位。但令他意想不到的是,资金一个礼拜就到位了。

那次与周光召的会面,让吴汉明至今仍十分感慨,“这些老院长,我很佩服他们。他们不管你是否有名,只要你有想法,他就愿意跟你谈。他愿意给年轻人机会,也愿意扶持年轻人进步。”

拿到资金,吴汉明顺利搭建了自己的实验室,有序地推进了自己的研究。但两年之后,他还是选择再度前往美国。“原因是,我发现微电子集成电路不是做科研的行业,而是做产业的行业。这是非常典型的应用技术,它必须要有一个很大的应用背景和一个产业化的背景做支撑,这样这个学科才能往前走。”

而当时的中国并不具备这样的产业背景。虽然当时国内也有人在这个领域做工作,但是国内搞半导体的大环境却并不理想,产业没有支持。没有行业对技术的期待,政府重视程度自然不高,学术界的积极性也不高,只是出出文章而已。“出文章不是我的理想,我并不想到我退休的时候说我有几百篇论文,这不是我想要的。我要的是实实在在做点事情出来,真正让国家得到好处。”吴汉明说道。

于是,他选择“二进宫”再次前往美国。

再次回到美国,那些顶尖企业的思路深深地影响了吴汉明。那种鼓励建设性“争论”的企业文化,让吴汉明认识到了这些跨国企业成功的原因。不过,他坦言,这种模式在国内并不一定奏效,“国内经常有争论但是没有建设性,一件事情不一定非要直来直去,可以迂回,能把事情做成了,按中国传统的文化推动,也许就是一种智慧”。

2000年,吴汉明再次回国,工资只有美国的1/3,国内技术落后,平台条件也不如美国好。那他为什么回国?

吴汉明在美国时,有一次中芯国际的创始人张汝京到硅谷招人。他对着台下许多中国听众说:“我是拿美国护照的中国人,我都想为中国做点事情,你们就更要为你们的祖国做点什么了!”这位中芯国际的创始人的这句话深深地刺激了吴汉明。

此时,吴汉明也明白,国内的产业已经与他当初再度前往美国时有了很大的差异。留在美国,做得再好,也是为美国人打工,而现在吴汉明看到了中国人自己做集成电路的机会。对国家最基本的责任感这种深入骨髓的爱国情愫,驱使吴汉明做出了放弃美国优厚待遇回国的决定。

“我只是做了自己愿意做的事”

2000年吴汉明回国时,国内的集成电路与美国的差距非常大,“至少有七八代的差距”。在技术条件相对落后的情况下,吴汉明全程参与了中国集成电路发展的6个技术代跨越。

据吴汉明的同事郑凯介绍,集成电路技术是一门综合学科,每个细分方向都具有较强的专业性,每个方向都做好才能发展好集成电路产业。

国外领先的技术,令吴汉明最头疼的便是知识产权的问题。吴汉明介绍,这个行业里面有很多的技术细节,打个比方,就像做饭,水量、温度、时间是饭做得生熟、好坏的技术细节(know-how),而在集成电路里这样的参数有成千上万个。每一台设备有成千上万个参数,而这样的设备又有几百部,工作量之大可想而知。

更重要的是,一个集合了上千步工艺步骤,即便999步都是世界一流水平,只要有一步是短板,整个工艺的水平便被拉低了。管理学中的木桶效应,在吴汉明所从事的集成电路行业中体现得尤为明显。所以,为了达到更高的水准,就需要几百个人做数万次的工艺研究,花费几年的时间和几十亿元来反复试验,用吴汉明的话说“是个很烧钱的活儿”。“烧钱的活儿”带给吴汉明团队的困难更是不言而喻,郑凯介绍,吴汉明在这些困难面前从未表现出丝毫的倦怠感,总是充满激情,认为解决“挑战”的工作才是最有意思的事情。

集成电路产业发展战略核心是关键技术要国产化。据吴汉明的同事卜伟海介绍,在国家重大专项开展初期,国产设备和材料厂商的技术水平相对落后,设备和材料存在很多需要改进的地方,因此工厂对国产设备和材料的性能和质量有一定的顾虑,工艺验证工作推进很困难。吴汉明一方面帮助国产厂商提高技术水平,要求他们的设备和材料的性能和质量向国际同类产品看齐,另一方面在公司内部进行宣传和协调,从公司管理层到一线工程师逐步都认识到国产设备的重要性,不但大生产工艺验证工作进展顺利,而且中芯国际的工程师还主动帮助国产设备和材料厂商改进技术,目前已经有17台国产12英寸设备和40多种材料通过产业化验证并被中芯国际采购,基本满足了我国集成电路产业发展战略的初步需求。

就这样,从0.13微米、90纳米、65纳米、45纳米、32纳米,再到2015年完成的28纳米产品,吴汉明和中芯国际的同仁一起跨越了6个技术代。这其中,“90-65纳米大生产关键工艺技术”获得2008年国家科技进步二等奖,他负责的国家重大专项“65-45纳米技术产业化”成果获得2013年国家科技进步奖二等奖。

克服了种种困难,中国集成电路产业才进入纳米级时代,并不断向更小更精推进。那么,集成电路这些高深的纳米级数字背后到底蕴藏着什么样的价值,它们又在如何影响普通人的生活和国家的整体发展呢?

吴汉明用简单的例子向记者介绍了蕴藏在这些高深数字背后的价值。

“比如说,你小时候看的黑白电视是晶体管的,体积很大。那么现在你所看的电视就是集成卡的,功能越来越多,体积却越来越小。”吴汉明还以智能手机说明了集成电路实现纳米级的价值所在。如今的智能手机替代原来的大哥大,就是集成电路技术带动的。集成电路越做越小,功能越来越多,耗电却越来越少,成本却越来越低。吴汉明说,假如还原到上世纪50年代(当时每个晶体管一美元),如果有人送了你父母一部如今满大街都能见得到的智能手机,那么在当时这个有20亿个晶体管的手机的价值大约是20亿美金。所以,当时手机是不可能走进老百姓的生活的,而现在它却成为了人们生活中不可缺少的一部分,这就是技术给人们生活所带来的影响。

从国家的层面而言,集成电路进入纳米时代更是极具经济价值和战略安全价值。

2015年4月,中国成为最大石油进口国,国内原油的对外依存度过高再度成为社会普遍关注的话题。但吴汉明介绍,集成电路对外依存度甚至比原油还要高。吴汉明直言,集成电路大量依靠国外进口的模式“对我们的经济安全很不利”。而从国家政治和经济安全的角度而言,如果中国没有自己的芯片,单单依靠进口,对于国家安全“将是灾难”。

即便是做了如此有价值的事,在吴汉明看来自己并不算成功。“像我国预警机之父王小谟、像中国爆炸力学专家郑哲敏,为国家做了那么了不起的贡献,他们才是成功的。我能尽力做点事情就很不错了,成功谈不上,我只是做了自己乐意做的事情。”吴汉明说道。

老骥伏枥志在千里

吴汉明坦言,如今中国集成电路的技术与世界先进水平还有约十年的差距,但可喜的是,政府对集成电路行业发展十分重视。2014年6月24日,《国家集成电路产业发展推进纲要》正式发布,《纲要》将中国集成电路产业定义了三性——“战略性、基础性、先导性”。并且,政府还推动成立了集成电路产业发展基金,首期给予产业1200亿的资金支持。这让吴汉明对中国集成电路未来的发展十分有信心。

据吴汉明介绍,未来中国芯将在28纳米产品上线后,向14纳米挺进。而已退休的吴汉明则挂上了“顾问”的头衔,开始进入一个全新的领域。

在集成电路这个行业做了这么久,他看到了中国和其他国家的差距,从技术和规模上来讲,或许学习先进国家我们还需要走很长的路,但是在他看来,至少可以先学习台湾集成电路产业发展的做法,把产业服务做上去。吴汉明介绍说,“产业服务的核心是设计IP,国内的IP缺少公共平台,这个平台可以减少国内的中小型设计企业的创新成本。现在我就去做这一块的事情,把中国集成电路设计公司所需要的平台做出来,努力打造一个国家级的公共设计IP 平台。这是我从今年开始启动的项目。”

谈到申请工程院士的初衷,吴汉明也坦言“荣誉或许对于40岁的人而言也许有用,但对于我来说没用,只是一个学术生涯的总结”。他之所以希望成为院士,也是想多一个平台可以为我国的集成电路产业发展再多作些贡献。

回顾过去走过的路,吴汉明觉得自己的人生很满足,他笑称,“要是再回到20岁,我还要这样过。你要是拉我去做其他事情我也不行,我也就只有兴趣做做有意思的学问,如此而已”。

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