
陳星弼(1931—2019),中國(guó)科(kē)學院院士、教授、博導,1952年(nián)畢業於同濟大學電機係,畢業後在廈門大學電機係、南京工學院(現東南(nán)大(dà)學)無線電係擔(dān)任助教。1956年到(dào)成都電訊工程學(xué)院(現(xiàn)電子科技大(dà)學)任(rèn)教。1983年任成都電(diàn)訊工(gōng)程學院微電子科學與工程係係(xì)主任(rèn)、微電子研究所所長(zhǎng)。他是我國第一批學習及從(cóng)事半導體研究的科技人員(yuán)之一,電子工業部“半(bàn)導體器件與微電子學”專業(yè)第一個博士(shì)生導師,國際(jì)著名半導體器件物理學家、微電子學家,國際半導體界(jiè)著名的(de)超結(jié)結構(Super Junction)的發明人,也是國際上功率器件的結終端理論的集大成者。他(tā)從(cóng)1981年(nián)起開始對功率半導體器(qì)件進行研究,第一個提出了各種終端技術的物理解釋及解析理論。他提出了兩類縱向導電的器(qì)件新耐壓結構,並作了唯一的三維電場分析結果,被國(guó)際學術界譽為功率(lǜ)器(qì)件的新裏(lǐ)程碑。他發表200餘篇學術論文,獲得(dé)授權中美等國(guó)發明專利40餘項,其中著名的超結發(fā)明專利US5216275被國際專利他引(yǐn)超過550次,並授權給(gěi)國際主流半導體公司。因對高壓功率MOSFET理論與設計的卓越貢獻(xiàn),他於2015年5月獲得IEEE ISPSD(國際功率半導體器件與集成(chéng)電路年會)頒發的最高榮譽“國際功率半(bàn)導體先驅獎”,成為(wéi)亞太地區首位獲此殊榮的科(kē)學家。2018年5月,因發明超結器件成(chéng)為國內首位入選(xuǎn)IEEE ISPSD首屆全(quán)球32位名人堂的科學家。
半導體功率器件,是電能/功率處理(lǐ)的核心器件,更(gèng)是弱電控製與強電運行之間的溝通橋梁(liáng),在“中國(guó)製造”向“中國智造”轉型過程中,在(zài)民族電(diàn)子信息產業發展(zhǎn)中發揮著重要作用。陳星弼院士為此付出了數(shù)十年的心(xīn)血與智慧,直到生命最後一刻,仍念茲在茲。
2019年12月4日,這位被稱作中國半導體功率器件領路人的科學家(jiā)在成都去世,享年89歲。那條他常去實驗室(shì)的路上,鋪滿了金黃的銀杏葉,仿佛在懷(huái)念這位中國學人輝煌的科研人生,也似乎還在傾聽他對我國功率器件取得(dé)進一步突破的夢想。
“我想陳先生心裏想的是,還要再活十年、二十年,還要再為國家和社會作出新的貢獻。所以(yǐ)陳先生是有言而未語,自己在(zài)堅持,希望能夠對抗病魔。”陳星(xīng)弼的學生、原四川省電子廳廳長蔣臣琦在看望病中的(de)恩師時這樣說。

美國3D公司授予陳星弼的獎牌。
是(shì)啊!陳星弼那樣熱愛生命(mìng),熱愛科學。2019年10月,他還和學院的(de)年輕(qīng)人一起秋遊都江堰;生病的前一天依然(rán)在實驗室裏工作;即使在病床上,他也不閑著,琢磨如何改進輸液即(jí)將(jiāng)完畢時通知護士的方式。陳星弼(bì)的兒子感慨:“真的沒有想到啊……他還有好多事情想做,好多研究可以做,有很多新的idea(想法),這(zhè)是他最大的遺憾。”
可是,這位老者沒有更多的時光了。2019年11月20日,陳星弼戴著(zhe)無創呼吸機,在白細胞22000的情況下寫下了這樣一段話:“一生輾轉千(qiān)萬裏,莫問成敗重幾許,得之坦然,失之淡然(rán)。與其在別人的輝煌裏(lǐ)仰望,不(bú)如親手點亮自己的心燈,揚帆遠航……”這是他最後的心語。
十幾天後,陳星弼在他(tā)最愛的《命運》交響曲中離開了這個世界,帶(dài)著(zhe)未酬的淩雲壯誌,帶著對祖國的無限熱(rè)愛。

陳星弼(右)和胡思(sī)福在進行光刻分析。
闖出新路
陳星弼與功率器件的緣分要追溯到20世紀80年代。那時,他作為“文革”後第一批出國留學人員赴(fù)美(měi)國俄亥俄大學、加州大學伯克利分校做訪問學(xué)者。
一個極具科研價值(zhí)的問題吸引了陳星弼:以(yǐ)毫(háo)米為單位的小小芯片從晶圓片上劃分而(ér)來,製作成各種產品(pǐn),但(dàn)是(shì)每(měi)個芯片都有邊界,它對功率器件的性能影響如何解決呢?
憑借紮實功底和勤奮學習,陳星弼提出了一個獨特的(de)思路:應(yīng)該有一個最佳的電荷分布(bù),能在表麵以(yǐ)最短的(de)距離使擊穿電(diàn)壓達到盡可能高的(de)值,即最佳表麵變摻雜。
“邂逅”功率器件,擦出火花後,陳星弼並沒(méi)有順這條新路走下去。他猶豫著,要不要回到自己最喜愛的物理學(xué)研究領域?但歸國後,陳星弼(bì)強烈感受到,半(bàn)導體功率器件對國家電子信息領域發(fā)展的重(chóng)要,於是,他放棄(qì)原來的理想(xiǎng),全力投入這一領域的研究(jiū)之中。
萬丈高樓平地起,麵向全(quán)新領域,陳星弼開始(shǐ)一磚一瓦搭建基(jī)礎平台。1983年,他(tā)推動建立微電子研究所,帶領大家(jiā)忘我地投入科研工作。每天晚上鍾聲敲過十二下,學校要關門了(le),陳星弼才肯離開實驗(yàn)室,一路(lù)疾走,回(huí)到家中繼(jì)續幹。有時工作到(dào)淩晨(chén)兩三點,有(yǒu)時通宵達(dá)旦,直到東方發白,才短暫休息幾個小時。
此時的陳星(xīng)弼已年過五旬,卻以比年輕人更(gèng)勤勉(miǎn)的態度、更旺盛的精力投入這一全新的事業(yè)裏。於是(shì),一條新(xīn)路,在(zài)陳星弼堅實的步伐中,延伸向希望的遠方(fāng)。
陳星弼的幾(jǐ)篇論文《P-N結有場板時表(biǎo)麵(miàn)電場(chǎng)分布的(de)簡單公式》《突變平麵結表麵電(diàn)場的近似公式》等相繼發表,“功(gōng)率半導體器件及高壓集成電路”這個嶄新而陌生的詞組(zǔ)從此與他(tā)緊緊聯係在一起。1987年,微電子研究所課題達到10個,經費將近30萬元。這在當時是一筆不小的數(shù)目。
“尤其值得高興的是,‘半導體器件與微電子學’高分通過了博士點申請。”1989年11月,時(shí)任電子(zǐ)科技大學校長的(de)劉盛綱院士,在一次校內會議上通報了學校參加全國第(dì)四批學科點評審的(de)情況。陳星弼舒心地(dì)笑了,在同事熱情的掌聲中,他激動地用(yòng)力皺緊眉頭,眯起眼睛,不讓淚水流出。
勇攀高峰
“集成電路為電子信(xìn)息時代奠(diàn)定了基礎,就像造房子一樣。網絡、雲等都是重要的,但基石是(shì)微電子。”陳星弼在接受記者采訪(fǎng)時這樣介紹自己的研究(jiū),“關於電子信(xìn)息的發展,有兩個(gè)重(chóng)要的問題:一個是如何發現新的發電方(fāng)法,比如太陽能電池;另一個是如何節省電能,我們所做的工作(zuò)就是節省電能。”
陳星弼以微電子研究所為“根據地”,帶領一批優秀的科研工作(zuò)者在半導體功率器(qì)件領域不(bú)斷奮鬥(dòu),在中(zhōng)國首次研製了VDMOST、IGBT、LDMOST、MCT、EST等器件,並首次提出了各種終端技術的物理解釋及解析理(lǐ)論。他想(xiǎng),人們希望功率器(qì)件(jiàn)耐壓很高,接通時電阻很小,但它卻有矽極限(xiàn)。如何實現突破呢?
陳星弼研究了很多終端(duān)技術理論(lùn),逐漸形成了表麵(miàn)耐壓層結構的想法。他不分白天黑夜,泡在實驗室裏(lǐ),甚(shèn)至自己出錢租設備,助手唐茂成和葉星寧(níng)協(xié)助他到沈陽電子部47所(suǒ)投片。經過多次(cì)試驗(yàn),陳星(xīng)弼和他的研究小組終於通過改變功(gōng)率管的(de)結構,實現了複合緩衝(chōng)耐壓結構(現稱為超(chāo)結器件)。
超結器件導通(tōng)電阻低,易驅動,速度(dù)快,引(yǐn)起學術界和企業界很大反響,被稱作“功率器件的新裏程碑”。
這一發明的相關專利在全世(shì)界範圍內已被引用超過550次,所產生的經濟效益非常明顯(xiǎn),英飛淩、意法半導體、仙童、東芝等公司都投入生產。根據法國半導體領域的一家市場調查公(gōng)司的(de)調查結(jié)果顯示,超結功(gōng)率器件將以10.3%的年複合增長率迅速增長。而(ér)超結MOS器件的應用也非常廣泛,包括電腦(nǎo)電源、照明電(diàn)源、液晶電視、光伏逆(nì)變器,以及醫療、電信、工業等多類電源都有它的“身影”。
為此,國內外專家對陳星弼及其發明都給予了高度評價——
美國德克薩斯大學電(diàn)子工程係終身正教授周電說:“陳院(yuàn)士的發明是中國(guó)人民的(de)智(zhì)慧瑰寶,也(yě)是全世界人民的共同智(zhì)慧(huì)財產。”“該專利發(fā)明標誌著半導體(tǐ)功率器件發展進(jìn)入了一個叫作‘超級結’功率器件的新時代。”
加拿大科學院(yuàn)院士(shì)、前院長、中國科學院外籍院士Jamal教授說:“事實上,在(zài)功率器件領域,他(陳(chén)星弼)曾通過出色的研究工作單槍匹馬(mǎ)讓中國的研究進入國際(jì)學術舞台。與我們現在的科研條件相比,他是在資源極其有限的(de)情況下實現這一巨大成就的。”
然而,陳星弼對超結(jié)器件仍不滿意,耿(gěng)耿於懷的是它的(de)缺(quē)陷(xiàn)。2000年後,他又發明了高K電介質耐壓結構、高(gāo)速IGBT、兩種多數載流子導電的器件等,這(zhè)使我(wǒ)國高壓(功率)集成電路在一個新的、更先進(jìn)的起點上起飛。
科研(yán)人生
2015年,陳星弼榮獲國際功率半導體先驅獎,他談到了自己對科研的熱愛:“和我同齡的很多人都已經過上了清閑的退休(xiū)生活,但我卻(què)很享受奮戰在第一線的狀態。我覺得吃喝(hē)玩樂才沒意(yì)思呢,在科學的路上,遇到困難、解(jiě)決困難就是一種幸福。”
陳星(xīng)弼是(shì)從20世紀50年代開始走上了這條“幸(xìng)福”之路的(de)。那時,他剛從同濟大學畢業,在南京工學院電機係任助(zhù)教(jiāo),又北上中科院進修。他被漂(piāo)移晶體管(guǎn)吸引住了。這在當時是新興事物,正逐漸替代飽和晶體管。
陳星弼利用假期進行推(tuī)導,不久,他的(de)第一篇論文《關於半導體漂移三極管在(zài)飽和區工作時(shí)的儲存時間問題》發表於1959年的《物理學報》之(zhī)上,這是國際上首次指出集電區中少數載流子(zǐ)存儲效應對開關性(xìng)能影響的重(chóng)要文章。
結束在中科院的進修後,陳星弼來到巴蜀(shǔ)大地(dì)。此時,按照周恩來總理的親自部署,交通大學(現上海交通大學、西安交通大學)、南京工(gōng)學院(現東南(nán)大學)、華南工學院(現華南理工大學)的電訊工程有關專業西遷成都,合並創建(jiàn)成都電訊工程學院(現電子科技大學,簡(jiǎn)稱(chēng)成電)。陳星弼把對祖國的深情和對科(kē)研的熱(rè)愛都融入這所新學(xué)校的建設之中(zhōng),開始了自己六十餘年的成電生涯。
在陳星弼(bì)的建議和努力下,成電於20世紀70年(nián)代(dài)接到了研製矽靶攝像管(guǎn)的科研(yán)任務。矽靶靶麵研製小組成立後,陳星弼做了(le)理論論證,提(tí)出工藝和測量(liàng)方(fāng)麵進行攻關的三大難題。全組人員經過(guò)四個月的艱苦奮戰,在733廠和970廠的配合下,終於研製出我(wǒ)國第一支矽靶攝像管。
即使在那樣的特殊年代,陳星弼也克(kè)服一切困難,醉心科(kē)研(yán)。在測量半導體(tǐ)的電阻率時,他(tā)發現了一個問題。平時,最常用的方(fāng)法是“四探針法”,通常所用的理論計算(suàn)方式必須假設均勻材(cái)料(liào)。陳星弼卻發現實際情況和假設有差別。這一問題激發了他強烈的研究欲望。他利用業餘時間研究電阻率,最後利用傳統的電荷鏡像法(fǎ),頗具(jù)匠心地創造了一種在一維方(fāng)向介質是不均勻的鏡像電荷的方程。
從漂移(yí)晶(jīng)體管到矽靶(bǎ)攝像管,再(zài)到後(hòu)來創造輝煌的半導體功率器件,陳(chén)星弼一(yī)直葆有對科研的無(wú)限熱愛和克服科學困難的壯誌雄心。他說:“科研之初,就像貝多芬《命運(yùn)》交響曲的第一樂章,我們掙紮、追(zhuī)尋、研究和爭辯,內心有苦也有樂。然而通過不懈的努力,終於征服了種種障礙(ài),並且在某項研(yán)究中(zhōng)取得(dé)了成功(gōng),這又像《命運》交響曲(qǔ)的(de)第四樂章。”
立德樹人
“嚴字當頭(tóu),把學生當‘敵人’。”這是陳星弼數十載的教學感悟(wù)。他認為,講授真學(xué)問的關鍵在“嚴”,把學生當(dāng)作“敵人”,以難題驅動,進而提(tí)升他們(men)思考解決問(wèn)題的能(néng)力。
陳(chén)星弼經常舉一個例子,前中國女子曲(qǔ)棍球教練金昶伯,對待自己的隊(duì)員就(jiù)像(xiàng)“敵人”一樣,通過魔鬼訓練讓她們磨礪進步。“嚴(yán)師出高徒”,正是在(zài)其率領下,中國女(nǚ)子曲(qǔ)棍球隊在不到3年時間裏,一躍成為一支(zhī)世界強隊。
如何(hé)做到嚴格要求呢?陳星弼的(de)方法是(shì)自(zì)主設計難題,讓學生在攻克難題(tí)中鍛煉能力,並能不斷創(chuàng)新。他(tā)還通過(guò)在(zài)考(kǎo)試題目中設置難題,辨識學生學習成果差(chà)異,讓分數“高斯(sī)”分布。
同時,陳星弼也非常重視(shì)“寬嚴相濟”。而他認為的“寬”,則是(shì)指老師要引導學生加(jiā)強基礎課和通識教(jiāo)育的學習,打下寬厚基礎,奠定未來研究工作的基石。“現今科技日新月異,專業知識(shí)也會隨之更新。我們(men)學(xué)雙(shuāng)極型晶體管時,未承想過幾年便出現MOS晶體管。當我們學(xué)習MOS晶體管時,很快(kuài)又有了集成電路。那我們要靠什(shí)麽(me)快(kuài)速跟進學習(xí)與認知?靠的就是我們曾經不惜(xī)時間和精力打下的數理基礎。”
著眼(yǎn)於中國高等教育發展,陳星弼常常呼籲,大學教育培養的(de)不隻是高級技師,而(ér)應以輸出(chū)對科技(jì)發展有貢獻的科學家為主,因此要站在對學生及中國高等教育高度負責的立場,加強(qiáng)基礎課的投入,提升基礎課的(de)教學水平。“不要怕學生缺少某些知識,不要妄想知識(shí)都要從學校得來,要讓學生意識到,可持續學習(xí)能力的自我培養是珍貴品質。”
雖已過去數十年,原成都電訊工程學院三(sān)係係主任謝孟賢回憶陳星弼上課(kè)的情景,仍(réng)曆曆在目:“陳(chén)老師自(zì)己在上講台前總是將教案熟(shú)悉到極致,所有理論體係、知識案例都在(zài)他的腦海裏(lǐ)形成一個嚴密的體係。走上講台,不(bú)用背,不用記,要講的內容像水流一樣涓涓不息(xī)地淌出來。從1959年開始上課,他就(jiù)不帶講稿,隻有一張香煙盒大小的紙片寫好備忘摘錄。他的課有趣生動,難點重點(diǎn)突出,分析透徹。”
不管(guǎn)工作多麽繁忙,陳星弼都把教學工作放在非常重要的位置。他曾主動請纓,接手“人(rén)人討厭上”的量子力學,還(hái)為研究生開設了《半導體器件物理》《半導體器件的數值計算方法》《功率MOS》等新(xīn)課。
課程很難(nán),陳星弼卻很興(xìng)奮。他一向認為,“越偉大越深奧的東西我(wǒ)越(yuè)喜歡攻克”。陳星弼的課保持著一貫風格:突出物理概念,啟發(fā)式教育(yù)。他將豐富(fù)的(de)科(kē)研體驗(yàn)融匯在課堂內容中,學生感覺實(shí)用(yòng)性更強。
為了鍛煉學生的英語能力,陳星弼在研究生課堂上采用(yòng)全英文教學。他崇尚自由包容的課堂氛(fēn)圍,允許學生隨意提問。討論時,沒有權(quán)威,沒有師生關係,隻有平等交流。同(tóng)學們踴躍發言,甚至為(wéi)某一個問題爭得麵紅耳赤。
陳星弼還經常給學生(shēng)們開人文講座,建議他們讀世界名著、聽古典音樂,鍛(duàn)煉(liàn)他們的語(yǔ)言表達能力。他認為,通識教育雖不能讓人才速成,但從(cóng)長(zhǎng)遠計(jì),接受通識教育的學生的創新性和貢獻更(gèng)為突出。
即使已入耄耋之年,身(shēn)患各種疾病,陳星弼還是親自帶碩士生(shēng)、博士生,關(guān)心每一位學生的成長和發(fā)展。
陳星弼是嚴(yán)師,更是慈父。他掏錢請學生看電影、吃飯,在甲(jiǎ)型流感暴發(fā)期間自費購買中藥熬給同學們喝。
更有意思的是,“讓我付錢(qián)我才去”成為陳星弼和畢業學生聚會的“標準”。學生們都記得,有一次聚會大家偷偷付了錢(qián),陳(chén)先生很不開心,批評“說話不算數”。下(xià)次再約時(shí),陳星弼說“除非我把(bǎ)上次聚會時的錢出了,否則我不去。”“在他心裏,我們就是他(tā)的孩子啊。”
2018年教(jiāo)師節前夕,陳星弼與劉盛綱、李(lǐ)樂民三位院士共同獲得(dé)“成電立德樹人成就獎”,這是屬於電子科技大學教師的最高榮(róng)譽。
家國情懷
“隻有科學和教(jiāo)育發展了,國家才能振興。沒有科學教育,國家就會落後,落後(hòu)就要挨打。”在紀念二(èr)戰勝利70周年時,陳星弼曾談到科教興國的意義,“科學技術是第一生產力,科學技術無(wú)形中推動生產力的發展,任何人不能阻止曆史的車輪(lún)。”
這樣的感悟與陳星弼(bì)刻骨銘心的(de)少年經曆密切相關。國(guó)破(pò)山河在,城春草木深。1937年,戰爭陰雲密布,不到7歲(suì)的陳星弼跟隨父母離開上海,在連(lián)天的炮火中,踏上向(xiàng)西的逃難之(zhī)路。
他們逃到了餘姚、浦江,又輾(niǎn)轉至蕭山、金華、南昌、長沙、九江……曆經(jīng)艱險到達重慶,一家人才稍作安頓。陳星弼轉學四次後結束了小學生活。
陳星弼的少年時代拮據清貧,中學每月隻發給他們二鬥三(sān)升米,大(dà)部分都是黴爛的(de)紅米。而每次回家,他都要為(wéi)船費發愁。
1943年,陳星弼轉學(xué)到江津縣國立九中,“十萬青年十萬軍”的大規(guī)模征兵運動正在全國開展。他唱著《棠棣之花》送別披上戎裝的同學,隻(zhī)恨自己年(nián)齡小不能參軍,要麽真想(xiǎng)爬上卡車,到印度,到緬甸,到抗日前線(xiàn)。
年少的陳星弼在緊張的課餘認真軍訓(xùn),操練,打靶,一(yī)絲不(bú)苟(gǒu)。語文老師教大家毛澤東的詞《沁園春·雪》,他非常喜愛。陳星(xīng)弼和同(tóng)學還排演曹禺、田漢(hàn)、夏衍、郭沫若的愛國話劇。
年歲漸增,陳星弼對祖國的愛更深,為祖國奉獻一生的意願更加強烈。大二時,陳星弼放棄了獎學金。他想,國家還有許多急需用(yòng)錢的地方,“我(wǒ)也要為祖國盡微薄之力。”畢業分配填寫誌願表時,他鄭重地在每一個誌願欄裏(lǐ)都填上“服從組織分配”,並真誠地表示要“到東北去、到(dào)西北去(qù)、到最艱苦的地方去”,建功立業。
五(wǔ)十歲時,陳星弼走(zǒu)出國門,以真才實學贏得了(le)國際友人的尊重(chóng)。他主動上交外匯,卻把收據滿不在乎地丟棄。為了給工業發展作出切切實實的貢獻,他痛苦地放棄了關於理論物理的夢想。在功率器件領域艱苦工作(zuò),常常通宵達旦。
陳星弼視名(míng)利如浮雲,他衣著樸素,家裏甚至還用著20多年前的暖(nuǎn)水瓶(píng)。不了(le)解的人很難想象,這位看似普通的(de)老人(rén),專利成果帶來的經濟效益約20億(yì)美元(yuán)。“如果隻是為了(le)名利,我不可能在(zài)科研上耗費一輩子的精力。”陳星弼說。
從大學時代開始,陳星弼就閱讀(dú)馬克思曆史(shǐ)唯物主義著作,而且順著哲學(xué)學術河流上溯,閱讀了德國古典哲學著作(zuò)。“我是經過了艱苦的閱讀、認真的思索,才(cái)開始接受馬克思主義。”
終其一生,馬克思主義給(gěi)予陳星弼(bì)源源不(bú)斷的精神力量。他引用(yòng)馬克思的名言(yán)——“科學絕不是一種(zhǒng)自私自利的(de)享樂。有幸能夠致力於科學的人,首先(xiān)應該拿自己的學識為人類服務”,認為“能(néng)夠在(zài)短促的人生中,以科學服務人類,這就是(shì)我追求的價值”。他也希望(wàng)有更多的青年(nián)獻身科研,成(chéng)為科研發展(zhǎn)的(de)脊梁。
“長壽,是讓我有充足的時間為祖國做更多的事情。”陳星弼並不在乎生命長短與否,但耄耋之年仍緊張工作在科研戰線最前(qián)沿,他深感幸運。經曆過山河破碎,對國弱民賤(jiàn)、生靈塗炭的印象錐心刺骨(gǔ),陳星弼始終葆有這樣的“初心”:要把自身的前途命運同國家和民(mín)族的前途命運緊緊聯係(xì)在一起,在祖國需要的科研(yán)戰線(xiàn)上建功立業。他“心有大我、至誠報國”,也激勵(lì)著廣大科(kē)研工作者開拓創新,解決關鍵技術“卡脖子”問題,將科(kē)研人生(shēng)融入實現中華民族偉大(dà)複興中國夢的曆史(shǐ)洪流中。
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《光明日報》( 2020年03月02日 11版)