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首位获国际功率半导体先驱奖的华人科学家

行业聚焦点中国仪表网2015年05月26日 14:22人气:4408

  【中国仪表网 行业聚焦点】从近日举办的功率半导体领域最顶级的学术年会——第二十七届国际功率半导体器件与集成电路年会上传来消息,中国半导体功率器件领路人、中国科学院院士陈星弼教授因对高压功率MOSFET理论与设计的卓越贡献获得大会颁发的最高荣誉“国际功率半导体先驱奖”(ISPSD 2015 Pioneer Award),成为亚太地区首位获此殊荣的科学家。
  

 
  在获奖致辞中,他借助贝多芬的《命运》交响曲,讲到:“My experience of doing research is somewhat like Beethoven’s Symphony No.5. When we have a new idea and need to realize it, we always meet difficulties and challenges, like the fate knocking our door in the 1st movement of the symphony. Then, we struggled, investigated, studied, and argued, with crying and laughing in the heart. After lots of efforts, eventually, the barriers are overcome and we succeeded in one research. Tonight, it’s like the 4th movement of the symphony for me. Sometimes, when we think back on the process of doing research, most of the barriers we met in the past now seem to be so simple, so easy to be solved, as if they were kidding us. Power devices and PIC’ s still have a lot of opportunities for all of us. So, this symphony will be played again and again for some people among you.”陈星弼院士的感言展现了老一辈科学工作者令人敬仰的科研精神和风骨,更是对中青年一代科研工作者的极大鼓舞和勉励,引起全场来自世界各地数百位科学家们的共鸣
  
  获奖后,陈星弼院士还分享了自己几十年来对科学研究的感悟和执着坚持的精神。
  
  记者:恭喜陈院士成为首位获IEEEISPSD“先驱奖”的华人科学家。您是什么时候得知这一消息的呢?当时心情如何?
  
  陈星弼院士(以下简称陈):大约是今年二月份,IEEEISPSD2015大会主席Prof. Johnny K.O.Sin发给我一封邮件,代表大会组委会告知我这一消息。
  
  虽然这是一个重要的奖项,但我并不觉得多么高兴和激动。我一直认为,科研的动力是对未知世界的好奇心,而不是生存、金钱和奖项。很感谢大会组委会的认可,我还将继续努力工作,为着我对科学纯粹、无限的热爱。
  
  记者:您在获奖感言中用贝多芬的《命运》交响曲,分享了自己对科学研究的感悟。那么您是如何看待科研中的兴趣和困难的呢?
  
  陈:很难讲清楚兴趣是什么,这也许是一种天性。你看动物园的猴子,捡到一面镜子,也会好奇地左照照,右照照,这就是兴趣。而进化到人类,我认为好奇心是人类最伟大、崇高的天性之一。其他很多专业都有兴趣的推动,比如文学、音乐、绘画等,这种兴趣一定是发自内心的。有的人表面上看很努力,每天在面前摆一本书,但心里想着其他的。而有的人,无论吃饭、睡觉、走路,都在思考问题,科研成了他生活中自然而然的重要部分。他们的学习、研究效果是不一样的。
  
  科研工作从某种意义上说,与《命运》交响曲有相似性。真正的科研成果都是需要很大的努力,克服很多的困难才能获得的。就像《命运》交响曲的第一乐章,我们挣扎、追寻、研究和争辩,内心有苦也有乐。通过不懈的努力之后,我们终于征服了种种障碍,并且在某项研究中取得了成功,就像《命运》交响曲的第四乐章。
  
  在颁奖晚会那样欢乐的场合,我并没有说到悲伤的话题。其实,我还想说,悲哀的是,现在还有很多基本原理性的东西,大家没有去想、去理解。比如,我有一个专利,提交之后才发现,开关的开启时间很慢,可能会达到几分钟,这对半导体器件而言几乎是一个天文数字。发现问题后,我立即去做模拟,结果并不是我想象的那么慢。但令人遗憾的是,没有人发现和质疑过这一问题。我想,如果没有人沉下心来,解决基本原理的问题,这是很悲哀的事情。
  
  记者:在大会授奖词中,特别提到您的发明——复合缓冲耐压结构(超结MOS器件)。能否谈谈这一发明的创新意义和应用情况?
  
  陈:功率器件很重要,是因为可作为开关器件用在各类电源中。我们希望耐压很高,接通时电阻很小,但功率器件的实际情况是有限制的。有一个所谓的硅极限,相关理论是,器件作为开关在打开时的单位面积的导通电阻和它关断时的耐压有一个2.5次方的关系。比如,我们设计的器件是200V的耐压,有1Ohm的电阻,这是可以忍受的。但如果想要500V的耐压,那么同样器件面积下,导通时的电阻就会变成10Ohm,这个电阻就大了很多。
  
  我一直在做功率器件的研究,解决这一问题不完全是兴趣的驱动,而是职业的驱动。之前做过的一些工作只是“小闹小打”,能够降低一点电阻,但效果不明显。后来我做了很多终端技术的理论,从而启发了新的思想,做出新的器件结构。这样,导通电阻和耐压的关系不再是2.5次方,而是1.3次方。(大会授奖词中表述为:在他的美国专利(U.S.5,216,275A)中,超结器件的导通电阻和击穿电压的关系第一次变成为,相比传统“硅极限”来说是一个非常有吸引力的突破。
  
  超结MOS器件做出来后,引起学术界和企业界很大反响。该发明的美国专利在全世界范围内已被引用超过500次。它的经济效益也非常明显,英飞凌、意法半导体、仙童、东芝等国外著名公司都投入生产。根据法国半导体领域的市场调查公司YoleDevelopment结果显示,超结功率器件在2018年将达到10亿美元的年销售额并预测以10.3%的年复合增长率迅速增长。超结MOS器件的应用非常广泛,包括电脑电源、照明电源、液晶电视、光伏逆变器,以及医疗、电信、工业等多类电源都有它的“身影”。
  
  记者:您在获奖感言中说“功率器件及功率集成电路仍然有很多机会在等待我们。”您如何看待该领域的发展前景?
  
  陈:集成电路为电子信息时代奠定了基础。就像造房子一样,网络、云等等都是重要的,但基石是微电子。小到家用电器,大到能源环境等国家战略都离不开集成电路。李克强总理提出“互联网 ”,我认为第二次电子革命,狭义上讲,就是互联网 一切用电力的东西。
  
  在“互联网 电力”的大命题上,有两个重要的问题,一个是如何发现新的发电方法,比如太阳能电池。另一个是如何节省电能,我们所做的工作就是节省电能。
  
  记者:作为一位科学家,您获得很多奖;作为一位教师,您也为中国微电子事业培养了很多的人才,在您的心目中,这两件事情,哪个占据更重要的地位?
  
  陈:认真讲,应该是培养人更重要。但是,如果你在科研方面没有自己的贡献,也很难培养出杰出的人才。教学和科研是矛盾统一的。
  
  我记得多年前上《半导体物理》,同学们经常看见我拿着一张香烟盒大小的纸片讲课。有人怀疑我有没有备课?事实上,我做了充分的准备,写了厚厚的教案。授课之前,我就讲给夫人听,她帮我纠正发音,我们共同推敲每一个例子是否准确,琢磨每一句话最佳的表达方式。我把厚厚的书浓缩成几张小纸片,在心里滚瓜烂熟,就是要给学生奉上最好的课。
  
  记者:您曾幽默地提出过“把学生当作敌人”的育人观念,能否和我们分享一下这一理念呢?
  
  陈:上世纪八十年代,我在美国俄亥俄大学留学。我印象很深的是,其中量子物理的试题非常难。虽然我当时已经是副教授,还可以教这门课,但我都觉得考试题目的难度很大。后来,我的考试成绩还不错。诸如此类的事情使我意识到,好的教学应该是让学生遇到难题,想办法解决难题。这样才能让他们锻炼独立解决问题的能力,进而能够自己发现问题。实际上,做科研、写论文也是在做难题。经历过难题的磨练,他们的科研能力也就增强了。这需要老师非常努力,不能抄别人的题目,更要有能力“刁难学生”。
  
  我记得,中国女子曲棍球教练金昶伯崇尚魔鬼训练,率领队伍在短短三年中,从一个典型的弱队一跃成为世界冠军球队。如果金昶伯不把运动员当“敌人”,她们真遇到敌人就没办法了。所以说,遇到把学生当“敌人”的老师,这是学生的幸运。
  
  记者:陈院士,您从大学时代起就很喜爱古典音乐,包括《命运》交响曲等名曲陪伴了您多年。那么,关于艺术欣赏、人文素质的培养,您能给现在的大学生们一些建议吗?
  
  陈:这里我想分享一个关于爱因斯坦的故事,他在苏黎世技术学院的成绩并不好,毕业后做过家教,也在专利局做过低级职员。但就是在专利局的七年,爱因斯坦做出了人生中最重要的科学成果。
  
  这个故事告诉我们,在学习的路上,不能有功利主义思想。比如,你一心想专业成绩考满分,学习其他东西会让成绩下降,那就绝不会尝试。再比如,学习就是为了拿到好文凭,找到好工作,得到高工资。这些都是不可取的。
  
  因此,我特别提倡通识教育,包括三个方面:一是道德教育;二是文艺熏陶,包括文学、音乐等、三是哲学,形成正确的人生观、世界观。通识教育不能一下子就培养出毕业就能用的人才,但是从长远发展来看,他的创新性和贡献,可能要突出得多。哈佛大学在通识教育方面就做得很好,培养出很多非常优秀的人。我印象最深的就是,曾在我校工作二十多年的张煦教授,他毕业于哈佛,虽然不从事半导体研究,但他翻译的资料非常实用,这就是高水平。
  
  调查称犹太人一年读64本书,中国人包括教科书一年只读4.39本。为什么犹太民族人才辈出,这和他们爱读书、善读书有莫大关系。现在,我也经常建议学生看看世界名著,包括莎士比亚、托尔斯泰、果戈里等文学巨匠的著作,看看科学家的传记。我有空也给他们上音乐课,同时也想办法锻炼他们的语言表达能力。
  
  记者:《兰亭集序》中写道“仰观宇宙之大,俯察品类之盛”,您认为青年人应该如何追求真理?
  
  陈:《兰亭集序》含有世间普遍的真理。宇宙很大,人生苦短。人生的目的到底是什么呢?我认为一个人对人类有一点点贡献,就不愧此生。现在你们还年轻,应该努力地工作。马克思说过“科学绝不是一种自私自利的享乐。有幸能够致力于科学的人,首先应该拿自己的学识为人类服务”。能够在短促的人生中,以科学服务人类,这就是我追求的价值。也希望有更多的青年献身科研,成为科研发展的脊梁。
  
  记者:今年是二战胜利70周年,作为经历过山河破碎的一代人,您是如何看待“科教兴国”的意义呢?
  
  陈:科教兴国是绝对正确的。只有科学和教育发展了,才能振兴国家。没有科学教育,国家就会落后,落后就要挨打。即使不挨打,我们也会退化为“原始人”。科学技术是第一生产力,科学技术无形中推动生产力的发展,任何人不能阻止历史的车轮。
  
  在推动科技发展的过程中,我赞成国家整体有宏观的规划,但是具体的科学创新,特别是基础科学很难规划。比如爱因斯坦,如果有一个人能规划他去研究相对论,那这个人都能拿几个诺贝尔奖了。应该有较为宽松的环境,每个研究者应有一定的科研自由度。
  
  记者:和您同龄的人大多已经在过很清闲的退休生活了,但是您一直奋战在科研第一线。作为一位以科研为志趣的学者,您是否一直很享受这样的生活状态?
  
  陈:有人对我说,“你这样苦得很,还要去上班,不休息。”我说,吃喝玩乐才没意思呢,比如吃得越多,身体越糟糕。打麻将的高级玩法,我在十岁时就会了。但这些东西的趣味性是有限的,只有科学的趣味是无限的。有一次,我看到关于袁隆平的专访,有人说,袁隆平年纪那么大,功成名就,应该休息了。袁隆平说,人各有志,每个人都有自己的兴趣。我很同意他的说法,别人的兴趣在吃喝玩乐,我的兴趣就是科学。在科学的路上,遇到困难、解决困难就是一种幸福。
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