邹世昌:两弹一星”与集成电路研制
邹世昌在做学术报告(图片来源:中国科学院院士文库)
在我刚懂事时,“八一三”战争爆发。目睹日本帝国主义侵略暴行,懂得了我国之所以受侵略遭压迫,国力不强与技术落后是一个很重要的原因。上海解放后,我开始接触新的思想,迫切追求进步,决心投身到国家经济建设中去。于是舍近求远,转学唐山交通大学冶金工程系,这是我响应国家建设与重工业发展的需要做出的一次重要选择。1952年,我从唐山交通大学毕业后,进入中国科学院上海冶金研究所,开始了我的科研生涯。
科学研究与生产实际相结合是中国科学院上海冶金研究所创办数十年来一贯坚持的传统。老一辈科学家的献身精神和言传身教引导我沿着正确的轨道成长。
协同研制甲种分离膜
1960年8月,苏联专家撤走的前几天,我正在长春出差,一封紧急电报把我召到了北京原子能所。二机部副部长、原子能所所长钱三强亲自向我们下达了研制“甲种分离膜”的任务。钱副部长说:“有人扬言,苏联专家走后,中国的浓缩铀工厂将成为一堆废铜烂铁。其中关键之一就是我们不会制造分离铀235的分离膜元件。党和国家决定把研制分离膜的任务交给你们去完成。”大家深感责任重大,回到上海后,立即组织人力,开展“甲种分离膜”(代号“真空阀门”)的研制。同时沈阳金属所、复旦大学、北京原子能所等单位也分头开展研究。
鉴于任务的迫切性,1961年,有关科研人员和设备被集中到上海冶金所联合攻关。副所长吴自良兼任室主任,下设三个大组。我领导的第二大组负责分离元件制造工艺的研究,包括粉末成型、压力加工、热处理、焊接、物理性能测量等环节。焊接成型是其中一个难题,当时我国能生产供应的焊头材料性能较差,达不到分离膜焊接工艺的要求。我曾研究出一种高强度、高电导、热稳定的铜合金新材料,将这一材料加工成焊接电极,使用效果非常好,为甲种铀分离膜的研制成功铲平了一大障碍。1964年,符合要求的分离膜元件终于研制成功。试用结果表明,性能超过了苏联的元件。1965年,它通过了国家鉴定并于同年建成了生产厂,可以大批量生产,使中国成为世界上第四个独立掌握浓缩铀生产技术的国家,为我国的核工业建设作出了重要贡献。这项技术在1984年被授予国家发明奖一等奖。
研究开发离子束技术
20世纪70年代初,我回到了科研岗位,但我的研究已转向离子束与固体材料的相互作用及其在半导体材料与器件方面的应用。当时,能用的设备仅是国内制造的第一台20万电子伏特能量离子注入机,性能很不稳定。
1974年,我们与上海原子核研究所合作,在该离子注入机上配置束流准直器及精密定角器,建立背散射能谱测量及沟道效应分析系统,应用于离子注入半导体的表面层组分浓度分布的测定、晶格损伤的分析以及掺杂原子晶格定位。
1975年完成了氖离子背面注入损伤吸收硅中重杂质以改善p-n结反向漏电特性的研究工作。1975年9月我在德国卡尔斯鲁厄“离子束表面分析”国际学术会议上发表的论文引起了国际同行的惊讶,国际上一般用百万以上电子伏特能量加速器及精密仪器进行的实验,中国竟在自制的低能量设备上完成了。
1978年,我们又与上海光机所合作在国内率先开展了半导体激光退火等一系列研究工作。1985年我们创建了中国科学院离子束开放研究实验室,对离子束和固体材料的相互作用的物理机理作了系统研究,并应用于材料的掺杂、改性、合成与分析,获得了中国科学院自然科学、科技进步、发明奖等10项奖励。后来,其中一项科研成果SOI材料已被实现了产业化并获得了国家科技进步一等奖。
1984年我被推选并担任了国际离子束领域两个主要学术会议(离子注入技术和离子束材料改性)的国际委员会委员。
建设我国半导体产业
在我国的重大科技项目中,20世纪60年代的“两弹一星”与集成电路研制形成了强烈反差。“两弹一星”使我国一举跻身少数拥有核武器的国家行列,而当时起步并不晚的集成电路却与国际集成电路产业的发展渐行渐远。
说来也巧,我倒是极少数同时参与了这两个重大国家项目的科技人员之一。我作为“两弹一星”研制体系大家庭中的一员,曾为“两弹一星”付出辛劳和汗水;也在集成电路与半导体材料科研领域摸爬滚打了近30年。
由于种种原因,我国仍未建立起规模经营的半导体产业。早在1965年,上海冶金所和上海元件五厂就共同研究试制出上海第一块集成电路,几乎与日本同步。30年后,看到起步比我国晚得多的新加坡甚至马来西亚的半导体产业都后来居上了,我感到寝食不安。出于这种不甘人后的心态,怀着振兴中国微电子产业的愿望,1997年,我从研究所所长岗位退下来时又接受委任,从科研转向产业,参加集成电路产业建设。
我参与筹建了我国第一条8英寸集成电路生产线,1999年初华虹NEC公司比计划提前7个月投片生产,标志着我国从此有了自己的深亚微米超大规模集成电路生产线。华虹NEC拥有了自己的知识产权和技术队伍,制作了交通一卡通、社保卡、身份证卡芯片,走出了一条半导体企业的成功之路。
随着该项目的成功建设,一批半导体制造线相继落户浦东地区。经过不断的发展,上海已形成了由电路设计、晶圆制造、封装测试、设备材料、智能卡等不同领域300余家企业构建的完整集成电路产业链,产能约占全国的三分之一。
但是发展微电子产业仍然任重而道远。面临的问题是,这些生产线的产能80%以上是为国外设计公司服务的,我国集成电路市场规模已跃居世界第一位,但我们的自供比例始终保持在15%左右。
引进是手段,创新是目的。引进不是照搬,而是为了超越。在扩大生产规模的同时,更要把整机、集成电路设计和制造有机地连接起来。我要求自己在还能工作的年限里“继续奋斗,自强不息”,再为自主研发和人才培养这两方面作出一点新的贡献。
(节选自《新民晚报》,2010-03-26,B22版)