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光学名人
许居衍

许居衍,中国工程院院士微电子技术专家。在参与、组织中国第一块硅平面单片集成电路的研制定型和主持、参与计算机辅助制版系统及离子注入技术的基础研究中,以及在集成电路工程技术的研究方面作出了创新性贡献。在微电子工业技术经济研究方面发表了不少有助于创立和健康发展中国集成电路工业的独到见解。

简历

1934年7月9日 出生于福建省闽侯县。

1953-1956年 厦门大学物理系学习。

1956-1957年 北京大学物理系学习。

1957-1961年 第十研究院第10研究所技术员,课题组长。

1961-1970年 第十研究院第13研究所技术员,课题组长。

1970-1985年 第四机械工业部(后改为电子工业部)第24研究所课题组长,研究室主任,所副总工程师,总工程师。其间曾先后出访法国加拿大美国日本进行技术合作、参加学术会议。

1985-1993年 电子工业部无锡微电子研究中心、无锡微电子联合公司(华晶集团前身)、中国华晶电子集团公司总工程师。其间出访德国韩国新加坡香港进行技术合作、参加学术会议。中国电子学会常务理事。江苏省政协委员。

1993年至今 电子工业部第58所(无锡微电子研究中心)名誉所长,中国华晶电子集团公司顾问,中国半导体行业协会顾问。

1995年 当选为中国工程院院士。

生平

许居衍,1934年7月生于福建省闽侯县都巡村。父亲早年毕业于马尾海军学校,担任过海军舰船轮机长,1948年于江阴起义后加入中国人民海军。抗日战争期间,他的母亲与父亲失去联系,只得自带儿女逃难到闽西北邵武县。她在极端困境中既坚强自立、顾全大局,又乐于助人的品德,成为这个大家庭中最受尊敬的女性,也给少年时代的他留下了深刻的印象。整个少年时期,许居衍都处于苦难动荡之中,迫于生活随母四处奔波,学习时续时断,中华人民共和国成立后回到福州,才连续读完一个完整的高中。1953年于福建省闽侯中学毕业后考入厦门大学物理系。1956年秋转入北京大学半导体物理专业。当时半导体物理专业是一个崭新的专业,它的首批学生抽调自北京大学、厦门大学、复旦大学、南开大学、吉林大学5所学校。黄昆教授等在学术上把他领进了半导体科学的新领域。1957年毕业后,他被分配到国防部第十研究院第十研究所,负责半导体致冷效应及其在无线电设备中的应用研究。

1961年,他参与“固体电路预先研究”课题组的研究工作,任课题组长,成为中国第一块硅平面单片集成电路的主要研制人。从此与半导体集成电路结下不解之缘,开始了他献身微电子事业的生涯。从这时候起,第十研究院第十三研究所的总工程师武尔帧引领他走上了开拓集成电路工程技术的道路。

1970年,他参与了中国第一个集成电路专业研究所——第二十四研究所的创建;1970~1975年任课题组长,1975~1980 年任研究室主任,1980年加入中国共产党,1980~1985年任总工程师。

1985年,他参与了第二十四研究所无锡分所组建以及随后与无锡742厂共创的第一个微电子科研生产联合企业——无锡微电子联合公司(1988年改为中国华晶电子集团公司)的创建工作,并担负起了公司总工程师的重任。

许居衍在任24所总工程师以后,还被聘为国务院大规模集成电路办公室顾问。鉴于国家发展战略研究的需要,他除继续关注科研生产以外,还涉足了微电子技术经济研究领域,从而为国家微电子技术工业的发展作出了一定的贡献。

他于1965年被授予三等功,1978年获全国科学大会奖,1980年被首批授予高级工程师、1985年授予教授级高级工程师职称,1991年获国家有突出贡献专家特殊津贴,1995年被评选为中国工程院院士。

许居衍历任国务院电子振兴领导小组顾问,中国半导体行业协会顾问,中国电子学会常务理事,ICSICT国际会议程序委员会委员,国际ASIC会议程序委员会委员,中国工程院电子与信息学部常委。

硅片研制

1947年,美国贝尔电话实验室的巴丁布拉顿肖克莱发明了晶体管,半导体从此表现出极其旺盛的生命力。1958年,美国德州仪器(TI)公司和仙童(Fairchild)公司分别制造出第一块锗和硅集成电路,一场新的“微电子工业革命”从此开始。1960年,许居衍看到了作为半导体技术发展一大飞跃的集成电路的广阔前景,便开始了他(代表第十研究所)与成都电讯工程学院(现电子科技大学)合作的固体电路研究课题。1961年10 月,他调入中国电子工业部门第一个半导体专业研究所——第十三研究所,任“固体电路预先研究”课题组长,成为中国第一块硅平面单片集成电路的主要研制者。

微电子作为一个全新的行业,应该是全球性、基础性、科研型的科技工业。但是,在20世纪60年代几乎完全封闭的历史条件下,在技术上和物质上困难极大的情况下,迈出每一步都需要作出艰巨的努力。当时,信息不灵,技术路线难以捉摸,他带领课题组查阅了当时能获得的仅有的少量技术资料,经过分析研究,正确地选定了当时的最新技术——硅平面集成技术和计算机逻辑门电路的方向;当时,国内外还有“分子电子学”、“薄膜集成电路”、“微膜组件”等方向。参加这项新技术研究的同志缺乏相应的知识,使用单位对国内已有的晶体管质量还持怀疑态度,更何况半导体单片集成电路!尽管如此,许居衍仍然坚持硅单片集成电路的正确方向。1961年,正值中国国民经济三年困难时期,科研条件和技术物资都极度缺乏,他组织全组自力更生,勤俭办科研,学习穷棒子“沙石峪”的创业精神,从废旧库里挖潜力,自己动手建立起了扩散、蒸发和光刻等工艺设备。这个只有五六个人和两台破旧设备的预研小组,在没有现成技术可资借鉴的情况下,摸索成功了优质氧化等关键工艺技术,终于在1964 年做出了硅平面二极管、三极管组合件,他个人因此获得了三等功臣的荣誉,为国家也为13所争了光。

1965年7月,13所组建集成电路研究室,他仍担任课题组长,从事二极管—晶体管逻辑(DTL)电路研究。在研究过程中,他像以前一样,深入实践,在研究室的领导下,课题组先后解决了晶体管制造中所没有的元件隔离、铝反刻布线和多引脚封装可靠性等集成电路特殊工艺问题,于1965年12月完成了DTL电路和与扩展器的部级定型鉴定,并移交工厂生产,对国内集成电路的研制、生产和应用都起到了很大的推动作用,使中国跨入了硅单片集成电路发展的新阶段。这一电路的研制成功,消除了使用单位对集成电路的怀疑,坚定了信心。电子工业部和中国电子学会以(83)1436号文“研究成功中国第一块IC DTL,达到了国际水平”等事迹将他入选《中国人名词典》。1966年他又组织大家相继研制成功并设计定型了双门、双驱动器和JK触发器。1966~1968年间,向北京、上海、锦州等地多家工厂移交了科研成果。

期间,他还及时建议研制发射极耦合逻辑(ECL)电路,并着力于把住电路速度这一关,使24所ECL电路速度能在国内长期保持领先。许居衍认为:“人生应该有目标,但是一定要在顺应客观规律前提下,顽强地一步一步去实现它。”70年代初,国外半导体集成电路技术已有了飞跃的发展,进入了大规模集成电路(LSI)时代,许居衍清楚地认识到要高速发展大规模集成电路,计算机在集成电路研制中的应用和照相制版技术是必须着重解决的关键技术,他以24所“山沟”人特有的拼搏精神,大胆开发计算机辅助设计技术。1970年,在所领导的安排下,他和另一位老同志组织电子计算机及其在集成电路研制中应用的预先研究,随后由他具体负责这一预研小组工作。1975年,他负责筹建并主持新工艺研究室工作,继续研制作为图形发生器的专用计算机,并组织研制成功了光学图形发生器、图形数字转换机等机、电、光设备,组成全套计算机辅助制版系统;根据他所提出的采用“接长光栅”技术方案研制成功的TZ-02图形数字转换机(X-Y坐标机)设备填补了国内的空白,获四川省重大科技成果奖。同时,还与第四十八研究所合作在国内最先开展离子注入掺杂新工艺技术研究。在采用这些新开拓的计算机辅助制版关键技术和离子注入新工艺的情况下,24所器件研究室于1978年率先研制成功当时国内规模最大的4096位动态随机存储器(DRAM),获四机部科技成果一等奖。1978年许居衍先后获四川省“科技先进工作者”奖和全国科学大会奖。1980年又获全国国防系统先进工作者称号。

1978年起,他开始担任所级技术领导工作,对24所在确定科技方向、预先研究、繁荣学术活动和加速人才培养、组织科技攻关等方面,均做出了明显成绩。在他担任总工程师期间,24 所完成了4K、16K、64K DRAM、八位微机、超高速ECL、八位数模转换器等重大科技开发工作,先后获得国家科技进步奖1项,部科技进步一等奖10多项。

学术交流

许居衍工作一贯务实,重视总结经验,重视学术交流。他既有从事工程技术的实际能力,又有理论创新方面的基础。从1958年起,他在《电讯技术》、《军事无线电电子学简报》、《半导体学报》、《电子学报》和自己所在研究所自办的刊物以及其他国内外有关报刊上发表的关于半导体器件物理、集成电路及其设计、微电子技术经济学等方面的论文和文章达60余篇。

1980年在《电子学报》上发表的《非均匀掺杂层的载流子平均迁移率及其应用》一文,计算方法严谨,对器件的工程设计有实际意义,其结果受到相关方面的重视。

1982年,他在Solid-State Electronics上发表的Average Mobilities of Carries in Subdoped Silicon Layers,总结了他和所里另一位同志1965年所从事的研究成果,提出了IC埋层杂质扩散和非均匀掺杂层迁移率等理论,为IC工程设计提供了理论依据。虽然该研究成果在事隔17年之后发表,但仍受到国内外重视,国外科研机构和专家学者纷纷来函索取。

1987年,许居衍从“造”与“用”的对立统一观出发,提出了硅主流产品总是围绕“通用”与“专用”特征循环、每10 年波动一次的“硅产品特征循环”规律。1991年,他以“硅微电子产品史上的六次波动”为节题,完稿入编《未来军事电子》一书中。此后,他根据硅产品特征循环规律,又提出下一个硅主流产品将进入用户可重构系统级芯片(U-SoC),并称硬件可重构技术终将成为硅产品主流技术,这一预示已为发展事实所不断证实。

1988年,他在第一届微电子研究生学术研讨会上提出:微电子技术在经历了分立功能器件、功能机械集成以后,将向功能物理集成(生物芯片)发展;终端装置由分立零件堆积仿形、零件集成仿形后,将向功能自然仿真(生物装置)发展;人类在掌握了金属铁器、非金属硅器等时代工具后,将向掌握有机物器具方向长驱直入的观点,全被《21世纪世界预测》(上海文化出版社,1997,第三版)引用于该书序言《纪元晋千大预测》中。

突出贡献

由于许居衍在微电子领域作出了多方面的贡献,使他有幸并几乎参与了发展中国微电子事业的每一重大行动或决策。1980年以来,他多次参加了国家科技和产业发展的重大研讨论证;参与完成了世界银行贷款科技项目“中国微电子工业发展战略研究”。

1983年,许居衍作为国务院大规模集成电路与计算机(后更名为电子振兴)领导小组顾问参与国家和电子部关于加速发展中国大规模集成电路工业、加快开发电子产品的决策咨询时,曾建议要更好地发挥24所开发LSI的技术优势,加大科研成果的转化力度,建立微电子工业基地。他的这一建议于同年在北京召开的微电子工业发展研讨会上得到了响应。1983年,国家决定抽调24所的主要技术骨干在无锡建立24所无锡分所(无锡微电子科研中心),开始了探索科研生产、技术经济结合的国家无锡微电子基地的实施。他以技术负责人的身份,组织筹建了24所无锡分所,促成了中国第一个微电子科研生产联合体的诞生。作为联合体总工程师,他较早地提出了联合体的3个主攻方向:通信集成电路、专用集成电路,高档消费类集成电路,从而为此后的联合公司和华晶电子集团公司的发展制定了正确的产品发展方向,为无锡微电子基地的建立与发展作出了实际的贡献。

1986年他参加厦门微电子发展战略研讨会,发表的论文《关于发展中国微电子工业的几个问题》得到时任上海市市长江泽民的署名来信,给出了“文章对国际微电子技术发展状况的论述和评价有独特见解,对微电子技术的发展趋势剖析比较清晰”、“提出了一些颇有见地的观点,很有参考价值”的评价。1990年他参与了中国发展微电子重大专项计划“908工程”的制定研讨工作,作为专家组成员,参与了“908工程”的选点评估。90年代初,为加速中国微电子科技成果商品化进程,他主持承担的国家“八五”重大科技攻关项目“1~1.5μm大生产技术优化”的研究,获国家科技进步二等奖。在此项科研成果的基础上,无锡微电子科研中心通过产业化示范工程研究,在国内首创了“多进多出”的服务体系,形成了0.5μm、0.8μm、1.0μm、1.2μm、1.5μm多代技术兼容,同时具备高压、E2PROM、SPIC、BiCMOS等多种工艺的集成电路CMOS加工线。“多进多出”所涉及的技术和服务体系科研成果获得江苏省科技进步一等奖。许居衍是这两项成果的主要获奖人。

1991年主持完成了机电部组织的“集成电路技术产业化研究”,提出改变传统的注重芯片业为狠抓设计业与封装业来促进芯片业(“抓两头促中间”)的发展思路,从应用出发,退一步(退到封装)、进三步(进入设计高智力领域),并从技术、市场、资金3个方面分析了选择封装业和设计业作为中国IC技术产业化突破口的理由。这已为中国集成电路的发展事实所证实。据此撰写的《集成电路技术产业化研究》一文获中国电子学会优秀学术论文一等奖;他主持了“微电子技术发展前景预测”课题研究,经专家会议评审“是一项具有国际水平的研究成果”。

1994年,他作为中方专家组组长,参与了“909”项目的推动咨询研究,该咨询研究促进了上海华虹公司的建立。九五”期间,他主持由有关高校、研究所和企业参加的“微控制器系列产品开发与应用”国家重大科技攻关项目,其课题组不仅获多项专利,而且使科技成果转化为批量产品,改变了中国各种电子产品装置上的微控制器全部依赖进口的局面。在探索、指导和培养工程型研究生方面,他先后被聘为华东理工大学“超细材料反应工程实验室”国家工程研究中心、复旦大学“专用集成电路与系统国家重点实验室”、四川固体电路研究所“模拟集成电路国防重点实验室”的学术委员会委员或主任委员及东南大学复旦大学南京大学等高校的兼职教授,为实施微电子发展的人才战略起到了铺路搭桥的作用。“九五”末,他主持“十五”微电子发展规划咨询,提出了一个以发展CPU(中央处理单元)为主线的规划咨询稿,并应约在《科技日报》上发表了《有了CPU才能说不》的长篇文章。他还参加了2000年国家颁布的第一部产业政策(国务院18 号文)的研究咨询工作。

中国工程院资深院士、曾任电子部副部长和中国电子学会理事长的孙俊人曾这样评价他:“许居衍同志是中国微电子工业初创奠基的参与者和当今最重点企业的技术创建与开拓者,为中国微电子工业发展作出了重大贡献。”


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