中国半导体功率器件领路人走了 享年89岁

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日期:2019-12-26 14:22:52    来源:科技日报    

记者去到陈星弼的家时,他的家人正清点着陈星弼生前留下的论文手稿、书籍教参,准备移交电子科技大学档案馆。泛黄纸张上密密麻麻的运算符号,书中有些褪色的勾勾画画,似乎还能依稀感受到陈星弼生前坐在书桌前思考问题的样子。

“科研需要你将所有精力时间投入其中,只有不停地想,吃饭、走路的时间都不放过,才有可能在一刹那突然想出来。”作为我国第一批学习及从事半导体科技的人员之一,陈星弼生命里每时每刻都不停为半导体领域的研究作着思考。

近日,这位半导体功率器件领路人终究停止了对科学一生的思考,享年89岁。

杂学旁收初崭头角

1952年,陈星弼从同济大学电机系毕业后,先后到厦门大学电机系、南京工学院无线电系担任助教,辅导电工基础课。

1956年,陈星弼被指定到新成立的成都电讯工程学院工作。那时,我国半导体科研事业刚刚起步,陈星弼敏锐捕捉到半导体这一新方向。面对同事对新专业的质疑,他依然决心更换专业,北上中国科学院应用物理研究所进修半导体。

虽然是从未接触过的领域,但陈星弼向来热爱近代物理,又喜欢“旁门别类”,在专业上“杂学旁收”,通过从物理系四大力学到半导体相关专业课一一自学,他逐渐入了门径。

在中科院进修期间,陈星弼逐渐被漂移晶体管这一新兴事务所吸引。利用假期的空闲时间,陈星弼开始推导漂移晶体管。不久,凭借扎实的电工基础,他的第一篇论文《关于半导体漂移三极管在饱和区工作时的储存时间问题》很快在《物理学报》发表,在国际上最早对漂移晶体管存贮时间问题作系统的理论分析。

1969年,陈星弼被派到773厂支援研制氧化铅摄像管。一次,他通过该厂资料所的人获知,贝尔实验室正在研制硅靶摄像管。陈星弼马上向学校相关负责人提出研制硅靶摄像管的建议,这一项目得到省国防科委大力支持。研制小组成立后,他迅速展开理论论证,全组人经过四个月艰苦奋战,研制出我国第一支硅靶摄像管。

“二次革命”引发潮流

20世纪50年代开始,由半导体微电子技术引起的“第一次电子革命”,让信息时代随之而来。80年代出现了VDMOS(垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管),但其导通电阻较高。经过多年试验,经过多年试验,陈星弼他通过改变功率管的结构,发明复合缓冲耐压结构,现称为超结器件。超结器件因其导通电阻低、易驱动、速度快的优点,很快被国际社会高度认可和产业化。该技术的发明被国际学术界称为“功率器件的新里程碑”,成果转化市场规模每年超过10亿美元。

中期,美国科学家提出,用微电子技术控制和利用电能的方法可称为“第二次电子革命”。要让功率管实现对电能的控制,就要实现开关的高灵敏、智能化,但是功率管要求耐高电压而集成电路只能耐低电压,国外不得不把两者“隔离”,耗费巨大成本。为啃下这块硬骨头,陈星弼自己出钱租仿真设备,不分昼夜地泡在实验室里,经过多年试验,他通过改变功率管的结构,成功发明复合缓冲耐压结构,现称为超结器件。超结器件因其导通电阻低、易驱动、速度快的优点,让功率管能够直接连到集成电路上最终发明出一种高压集成技术,使仪器不仅有“聪明的大脑”,还能做到“四肢发达”。

该技术的发明被国际学术界称为“功率器件的新里程碑”。应用该技术的工艺被改进后,成本大大下降,成果转化市场规模每年超过10亿美元。

陈星弼并没有停下探索的脚步,他对超结器件的缺陷耿耿于怀,随后又研制了具有异型掺杂岛耐压结构、新型表面耐压层结构,对耐压结构不断创新和改进。陈星弼的几项发明成为第二次电子革命的突破口。

因对我国功率半导体领域的突出贡献,1999年陈星弼当选中国科学院院士。因对高压功率MOSFET(金属氧化物场效应晶体管)理论与设计的卓越贡献,2015年陈星弼获得国际功率半导体器件与集成电路年会(IEEE ISPSD)颁发的最高荣誉“国际功率半导体先驱奖”。

“陈老师在55岁后才迎来他科研的井喷期,他常说‘我很幸运,生逢其时’。”陈星弼学生及挚友蒋臣琦回忆,他常常勉励学生要久久为功,久旱逢甘露,做科研要一步一脚印而不能急功近利。

三尺讲台倾注丹心

“非常小的活页纸,正反两面都写,提纲挈领。”学生刘清泰清楚地记得50多年前陈老师给他们上课时的小卡片。1959年,刚回到成都电讯工程学院的陈星弼给半导体材料与器件专业学生上《半导体物理》,他上课从不带讲稿,总是从身上摸出一张香烟盒大小的纸片,滔滔不绝地讲起来。

走上讲台,将讲授的内容像流水一样涓涓不息地淌出来,陈星弼对知识信手拈来的背后是他的勤奋。夜深人静时,他仍在纸上沙沙地写着教案,想着什么内容该讲,旁枝末节过多会否冲淡主题,若不满意就推翻重写。滚瓜烂熟后,他才将厚厚的教材浓缩成几页小纸片。

除了专业知识,陈星弼还十分看重学生的文化素养。在一次开学典礼上,陈星弼要求每一位新生在大学期间记诵古文。他认为要成为人才,不能只顾眼前的专业,一定的文化底蕴也必不可少。

陈星弼常常向学生复述马克思的名言:“科学绝不是一种自私自利的享乐。有幸能够致力于科学研究的人,首先应该拿自己的学识为人类服务。”从实验室到三尺讲台,陈星弼把一生都献给了他所热爱的科学事业。(陶玉祥 记者 盛利)

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