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【百廿英才】奋斗永不言止——记北大信息科学技术学院王阳元院士
日期: 2018-04-13  信息来源: 新闻中心

编者按:鸿儒荟萃,领思想之潮;群英云集,开风气之先。北京大学作为中国的最高学府,120年来聚集了众多的著名学者专家、学术大师,涌现出大批革命家、思想家、理论家、科学家和教育家。这些杰出人物,用自己的智慧和生命谱写了北大发展历史上的光辉篇章,为中华民族的解放和振兴作出了重大贡献。

值此百廿校庆之际,新闻网特推出“百廿英才”专题,和读者一起感受这些杰出人物的学识魅力、人格魅力、精神魅力。本网首先推出的是,党委宣传部于2006年采写的首届“蔡元培奖”获奖者专访。

如果你留意近年各大报纸的科技新闻,就会发现,“中国‘芯’”这三个字曾经让中华大地欢欣鼓舞。在结束了几十年的无“芯”时代之后,中国终于掌握了自己的微处理器核心技术,设计出了一批中国“芯”——“方舟—1”“龙芯”、北大微处理器等。

在中国大陆芯片制造产业的崛起中,“中芯国际”无疑是一支令人瞩目的生力军。这个2000年才破土动工开始建设的芯片制造工厂,2003年就与著名的Intel公司的一座12英寸制造厂一起,被世界知名的《半导体国际》杂志评为全球“2003年度最佳半导体厂”,它使中国的芯片制造水平在短短2-3年的时间里,跨越了几十年,紧紧赶上了国际前沿。

中国集成电路产业的起步和发展历经40年艰苦求索,从20世纪50-60年代刚刚起步的半导体研究,到文革时期与国际学术界基本隔离,再到80-90年代艰辛地挑战国际前沿,中国集成电路技术和产业终于迎着新世纪的曙光开始了飞跃式的发展。截至2004年,中国集成电路技术已经达到了在器件研究方面与国际前沿同步,在大生产技术研究方面仅相差1-2年的水平。

如果你被中国集成电路产业的发展历程所鼓舞,那你一定也会被一个人的故事所感动。他就是王阳元,北京大学微电子研究院院长,中芯国际集成电路制造上海、北京、天津三个有限公司的董事长。

王阳元,1953年顺利考入北京大学,毕业之后留校任教,后担任北京大学微电子所研究室主任、微电子研究所所长、博士生导师,1995年当选中国科学院院士。他,用一生的生命见证着中国集成电路事业的发展。

执着——“再坚持一下”

“贵在执着,重在分析,在系统的科学研究工作中必将有所发现,有所创造。”

——2004年王阳元为《科学时报•院士题词》

王阳元

王阳元是浙江人,1935年1月1日出生于宁波柴桥镇一个平凡的个体劳动者家庭,由于生日在阳历元旦,祖父为他起名为阳元。祖父是当地中药行的土专家,在一家中药铺当伙计。他生性憨直,不贪意外之财,药铺掌柜为了表示感谢,决定把药铺送给王阳元的祖父,不料却被他一口回绝。他的传家格言是‘传家有道唯存厚,处事无奇但执真’。”

王阳元的父亲在上海一家文具厂当会计,办事十分严谨,在工厂任职3年中,账目从没差过一分钱。查账的人为此惊讶以至于与他开玩笑道:“王民生,你这次账差了3分钱。”父亲严肃而自信地回答说:“不可能,一定是你查错了。”

“厚道”“执真”二字,道出了王阳元院士一家三代人一生勤勉、锲而不舍的人生原则。祖父的以厚道传家和父亲的“无奇但执真”的人生故事,就像准绳一样,比量着王阳元自己的人生轨迹。

王阳元是王家的长子,他有弟妹七个。一家十口人,日子过得十分清贫。王阳元自幼目睹父母起早贪黑的辛劳,立志发奋读书。从上小学起,他就知道刻苦用功,各科学习成绩年年都名列前茅。如果在哪次考试中偶然得了个第二名,他就会因此感到对不起父母双亲,羞愧难当。1947年,王阳元小学毕业,并且以宁波市镇海区统考第一名的成绩考上了省立宁波中学。宁波中学离家50多里,12岁的王阳元背着行李卷儿,独自到宁波住校读书。

为了继续王阳元的学业,父母变卖了家中所有值钱的东西,包括母亲结婚时的陪嫁。当时的他们也许并没有想到,50年之后的王阳元不仅走出宁波,考上大学,而且成为了推动世界第一大产业基础在中国起步的人,成为了一个受人尊敬、对祖国做出重大贡献的科学家。

回顾自己的求学和成才之路,王阳元总会谈起他的中学时代。因为那一时期,他不仅养成了健康的生活和学习习惯,还树立了要成为对祖国、对人民有所贡献的科学家的坚定理想。正如他自己所说,“如果要谈对我一生影响最深的学校,那么除了北京大学之外,就数浙江宁波中学了。”王阳元在位于甬江之滨的宁波中学读了六年书,从初一直到高中毕业。宁波中学以治学严谨著称,六年有规律的生活,养成了他读书做学问的好习惯。在中学,他最爱去的地方就是图书馆和运动场。那幢环境优美、造型秀丽、独立于校园一角的图书馆,至今还深深印在他的脑海之中。

那个时期不少优秀的文学作品——《钢铁是怎样炼成的》、普希金诗篇等等,以及爱因斯坦、居里夫人、詹天佑、钱学森等著名科学家的故事深深地感染了他,影响了他一生的追求,他立志成为一名对祖国和人民有贡献的科学家。有一件小事,曾经在他班里同学中引起了不小的轰动。王阳元在语文课上写了一篇作文,题目为《未来的科学家——宇耕在成长》,尽情抒发了自己渴望成为原子物理学家的情怀。“宇耕”,是他当时给自己起的名字,意思是宇宙的耕耘者。在这样一座甬江边上的普通的学校,这样一位不起眼的中学生,在一篇作文练习中表达了这样一个耕耘宇宙的大理想,在同龄人中掀起了一阵波澜。于是有人说他“狂”,有人说他“傻”。但对于王阳元来说,他的理想是真真切切的,他清楚地知道,他将为此付出一生。所幸的是,语文老师给他的评价并不是嘲笑和默然,而是鼓励,在全班同学面前的鼓励。每当回忆起那段往事,王阳元时常怀着对老师的敬意,把中学老师称作造就一代人的灵魂工程师。

王阳元还有一个好习惯,就是坚持一天早晚两次体育锻炼,跑步、篮球、足球、排球,都是他喜爱的运动。上高中时,他还创下了学校1500米和5000米的两个中长跑记录。王阳元说,自己最喜欢向着终点冲刺的感觉,尽管已经精疲力竭,只有意志的力量支撑着身体,心中一个声音却越来越响亮:“不能停下,继续向前,坚持一下,就是胜利”!体育锻炼给王阳元的身体奠定了坚实的基础,从锻炼中他也悟出了深刻的道理:体育和科学研究是相通的,胜利往往产生于再坚持一下的努力之中。“再坚持一下”成为王阳元在数十年科研和人生道路上克服困难的精神动力,成为引导他从低谷走向成功,从一个成功走向更大成功的坚定信念。

1953年,王阳元高中毕业,怀着成为物理学家的梦想,他决定报考一流名校。他的三个志愿全都填了北京大学,结果被第一志愿——物理系顺利录取。

执着的追求给王阳元带来了不少难得的机遇。王阳元入学之初,正值我国院系调整不久,北京大学物理系聚集了一批全国最著名的物理学大师。他的第一位老师就是著名的黄昆教授。然后是老一辈科学家王竹溪教授、褚圣麟教授、虞福春教授、周光召教授、徐献瑜教授……1956年,周恩来总理亲自主持制定了12年科学规划后,半导体作为五大门类学科之一得以重点发展。北京大学、复旦大学、南京大学、厦门大学和东北人民大学五校联合在北京大学举办半导体专门化教育,北大再一次云集了一大批优秀的半导体专家。王阳元成为时代的宠儿——作为第一批学生被重点培养。在这一段青年成长最关键的时期,王阳元在大师的春风中尽情沐浴,聆听他们字字玑珠的教诲,学习了有关半导体理论与技术的多方面知识,为长期在微电子领域开展工作奠定了扎实的基础。对于王阳元来说,这些宝贵的机遇,并非有意求得,而是在执着追求的道路上不断进步的台阶。

1958年,王阳元毕业并留校任教。在这个人生命运的十字路口,他再一次毫不犹豫地选择了把自己的命运与祖国微电子事业联系在一起。他甚至并不认为这是一次选择,因为对于自己的人生之路,他早在中学时代就已经作出了选择,只要条件允许,就会义无反顾地走下去。正如他自己所说:“只要向着理想坚定地走下去,是怎么样,就怎么样。”怀着这样的信念,王阳元又开始了一段艰辛的奋斗历程。五、六十年代,集成电路刚刚被发明出来,微电子学的社会价值还几乎没有得到体现。而我国文革期间,国外最新的理论和研究成果基本上处于被屏蔽的状态。微电子学这个对设备、技术、人员都要求十分苛刻的研究领域,在中国的发展前景并不乐观。有些同伴被迫放弃了,但有一批“不识时务者”,在王阳元的带动下,为心中的理想和希望的曙光团结拼搏。

那个时候,有一个问题一直困扰着王阳元——选择什么样的课题才能对国家微电子产业发展有更大贡献呢?为此,他与同事们开展了深入的调查研究。在那段时期,在昌平分校图书馆的一角,灯常常亮到凌晨,经过近半年时间的思考和多次的专业讨论,大家一致认为:硅集成电路存储器由于其稳定、可靠,并可以低成本大批量生产的特性,必将替代磁芯存储器;而在半导体存储器中,又以硅栅N沟道技术性能最好,集成密度又高,因此“硅栅N沟道技术”必然成为产业界最有影响力的技术,很有可能在未来十年改变我国MOS集成电路技术的落后面貌。王阳元与同事们一起选定了这个方向,决心研制硅栅N沟道1024位MOS随机存储器。王阳元担任该课题领导小组组长。

经过近八年坚忍不拔的奋斗,1975年,我国第一块1024位MOS动态随机存储器问世,这被称为是我国MOS集成电路技术和产业发展过程中具有里程碑意义的事件,它比Intel公司研制的硅栅N沟道MOSDRAM只晚了4年,这一成果获得了1978年全国科学大会奖。在没有净化室、没有进口先进设备的条件下,他们取得了多项科研成果。奋斗的艰难和研究人员的牺牲精神是我们无法想象的。对于王阳元来说,每一项工作的完成都伴随着一次十二指肠溃疡大出血,甚至有一次失血过多晕倒在工艺线上。

可是面对后来从事微电子学研究的学生、同事,他却很少提及当时的苦难。他总说:“首先必须承认人类认识的局限性,即承认失败的极大可能性。同时善于用各种理性的方法分析失败的原因,找到突破口,使每一次失败都向成功迈进一步。在这个过程中,可能会多次地错过成功的机遇,但只要坚持不懈,必然会看到胜利的曙光,胜利往往产生于再坚持一下的努力之中。”

这些集成电路事业的先驱者,用他们不畏艰难、奋斗不止、甘于牺牲、乐于奉献的精神,在我国微电子学研究历史上铸造了一块精神丰碑。

“永远前进”——战地黄花分外香

“永远前进”,是王阳元对待未知事物的一贯态度,是他能够坦然面对现实,勇敢憧憬未来的原因。也正是因为如此,在前进的道路上,机遇不期而至。也许,先驱者心中都怀有这样的信念。也许,只有怀有这样信念的人才能追赶飞速发展的时代。

王阳元很早就认识到了集成电路技术对于信息社会的巨大意义,他在很多场合多次强调,微电子技术是信息社会的基石,集成电路技术是一种使其它所有工业黯然失色,又使其它工业得以繁荣发展的技术。

创业之初,已经初有成果的王阳元既不固步自封,也不孤芳自赏,他深知中国微电子学起步的艰难。为了凝聚所有研究人员的力量推动中国微电子事业,提高我国集成电路产业技术水平,他带领着硅栅N沟道科研小组,组织了3期短训班,无偿地将苦苦奋斗了八年的科研成果——硅栅N沟道工艺和1024位MOSDRAM的设计版图转给二十个单位,并派出小分队去讲课、辅导,帮助同行解决技术上的困难。他们以最快的速度使我国MOS集成电路技术和产业上了一个新的台阶。北京大学微电子所也因此一直被认为是硅栅N沟道技术的主要发源地和开拓者。

1024位MOSDRAM研制成功后,教育部、北京市政府都对北大微电子研究的工作给予了极大的支持,并拨专款建设微电子净化实验。1983年,新建成的600平方米实验室投入使用,然而所有人却一筹莫展:光有实验室显然是远远不够的。仪器设备从哪来?科研人员从哪来?课题经费从哪来?研究体制从哪来?最重要的是,我们如何面对世界迅速发展的微电子技术,如何才能走到国际前沿上去?此时摆在王阳元面前的,是机遇,更是崭新的人生课题。他是一个从不思退的人,所有的问题只要摆在眼前,就一定要找到解决的方法,哪怕付出一生的努力。

王阳元凭着在微电子领域十几年的攻关经验,在对美国,日本,欧洲等微电子发展先进的地区开展多方面的调查研究之后,向当时北大校长张龙翔提出“团队派出”的建议,将当时重点培养的学术带头人组成一个团队到先进地区和大学进修,从事合作研究。后来这些骨干不仅成为北京大学微电子所的,而且成为我国相关领域的学术带头人。实践证明,人才是学科建设的基础,是突破一切难关的关键力量。经过北京大学微电子研究起步之初的这段经历,王阳元更加坚定了发现人才、培养人才的清晰思路。他亲笔书写的“得人才者得天下,集人心者集大成”,砥砺着一代又一代的后来人。

微电子学和集成电路技术在八十年代得到了较大的发展。当时集成电路被誉为高新技术的“皇冠”,而集成电路的计算机辅助设计技术与软件工具则是皇冠上的“明珠”。谁拥有这颗“明珠”,就意味着谁拥有了发展高新技术的主动权。鉴于我国当时的技术水平和科研条件,我国政府试图通过技术引进解决这个问题。但是为了不让我国发展战略高技术,西方国家在技术和设备上对我国实行封锁禁运,技术引进的问题经过多方面的努力与谈判都没能成功,甚至政府领导人之间的磋商也没有结果。引进技术没有成功,我国决心自己开发这项技术。时任国家电子工业部部长的李铁映专门致函时任北大党委书记的王学珍和校长丁石孙,想请刚从美国回国不久、担任北大微电子研究所所长的王阳元担起这个重任。

国家兴亡,匹夫有责。在祖国需要自己的时刻,王阳元毫不犹豫地出任全国集成电路计算机辅助设计专家委员会主任。在有关部门和领导的支持下,他将全国优势力量组织起来,并引进国外优秀人才,带领科研人员发誓要攻克这一技术难关。王阳元总是勉励大家说:“这是我们科技人员报效祖国的最好机遇,我们一定要科学分析,克服困难,找到对策,然后集中优势兵力打歼灭战,不解决问题,决不罢休。”

经过六年奋战,我国第一个按软件工程方法开发的超大规模集成电路计算机辅助设计系统研制成功了。它的研制成功使我国继美国、西欧、日本之后进入到能自行开发大型集成电路计算机辅助设计系统的先进行列,具有完全的自主知识产权。这不仅打破了资本主义国家对我国的禁运,而且为我国集成电路产业特别是设计业的发展奠定了重要技术基础。这一成果使我国扬眉吐气,并奠定了在平等基础上与西方国家进行国际合作与交流的基础。1992年,江泽民等中央领导听取成果汇报,时任机电部副部长的曾培炎亲自将李铁映请过来,到系统展台上指着王阳元说:“你当年把他请出来主持这项工作,现在他圆满地完成了任务。”

之后,中国的微电子研究开始紧盯国际前沿,一批又一批学术骨干成长起来,他们的研究成果也越来越多地在国家建设中发挥作用。进入九十年代,超大规模集成电路已经能够在一个芯片上制造出1000万个以上的晶体管和元件,以此为基础的微处理器和微型计算机,使通信、娱乐、保健、制造、管理以及其他与人们生活息息相关的方面发生了革命性的变化。然而,集成电路所用的微细加工工艺虽然已经迅速发展到了可以制备提供高速、微型化、低成本的信号调制和运算能力的芯片的水平,但作为为集成电路获取外界信息和根据设计要求执行操作的传感器和执行器在功能、尺寸与成本等方面还远远落在后面。传感器和执行器的微加工技术成为发展系统集成芯片的限制性环节。发展适合于制造微传感器和微执行器的微机电系统(MENS)的加工工艺和技术势在必行。因此,国际上兴起了投资开发微机电系统的潮流。发达国家不惜斥巨资开展微机电系统研究,美国的大学、国家实验室和公司共有几十个微机电系统研究小组,日本在1991年起启动了为期10年总投资为2500亿日元的研究开发计划。

微机电系统就是指微型化机械、电子器件的系统集成,是把电子功能与机械的、光学的或其他的功能相结合的集成系统,采用微型结构使之能在极小的空间内达到智能化功效。它是一门多学科交叉的新兴学科,涉及精密机械、微电子材料科学、微细加工、系统与控制等技术学科和物理、化学、力学、生物学等基础学科。它所具有的多学科交叉融合的特点和多领域应用的可能性,深深吸引了王阳元。他认为这个综合的新兴学科特别适合在北大发展。北京大学扎实的多学科基础,尤其是雄厚的数学、物理、化学、生物学基础,以及信息技术、电子学等应用学科基础,正好为微机电系统的开发提供了丰厚的土壤。

经过多方努力和王阳元的建议,1996年国家主管部门在北大设立了国家级微米/纳米加工技术重点实验室。王阳元任主任。实验室建设之初,王阳元对它的定位是:“真正的关键技术是买不来的,我们必须自主研发,从基础层面上提升我国微机电系统研制和开发水平。”经过七年的努力,这个实验室建立了我国第一个与集成电路设计兼容的微机电系统设计平台和加工平台。利用这个平台,复杂几何图形可以用计算机辅助设计出来。到目前为止,实验室已经自主开发了五套加工工艺,有六项技术创新,已获七项发明专利的授权,正在申请十几项发明专利。

标准化的设计平台和加工工艺平台面向国内外的推广应用,体现了北大微机电系统实验室开放式的管理思路。现在共有国内外30多个研究开发单位到北大微机电系统实验室从事研究和开发,并且经常有来自兄弟院校和科研单位的博士生与北大的师生在实验室里一起工作。实验室仪器设备的开机率基本达到了100%,加工图形也达到了世界先进水平。美国第一大汽车零部件制造厂在与实验室合作研究的课题结束后说:“你们卓越地解决了(深槽刻蚀和三维复杂结构等)难题,你们的工作效率和成果是出乎我们意料的。”由北大微机电系统实验室主持研制成的硅加速计、硅压力计和射频开关等十多种器件,已在汽车与汽车防撞、制导与导航、环境保护与家庭环境检测、危险行业生产自动化控制和国家与人身安全防护等领域得到了应用。实验室也培养出了40多名博士生和博士后研究人员。

微电子学研究是一门来源于实践,最终还要服务于实践的学科。因此在王阳元心中一直有一个理想,就是要在中国建立自己的实践基地,为中国的微电子学研究搭建更为宽广的实践平台,并且把最先进的技术应用于实践。微机电系统实验室的建立和管理一直都本着这一原则,成为理论和实践结合的成功范例。但王阳元并不因此停止向前的脚步,他在为中国科学院微电子研究院题词中说∶“发展未有穷期,奋斗永不言止”。

正是凭着对微电子技术的深刻理解和对国际发展形势的准确把握,2000年王阳元作为奠基人之一与国外同事共同创建了中国最先进的集成电路代工厂——“中芯国际”。2003年,中芯国际被世界知名的《半导体国际》(Semiconductor International)杂志评为全球“2003年度最佳半导体厂”之一。《半导体国际》杂志在对中芯国际的评价中这样写道:“中芯国际把中国与全球权威者的差距由原来的4-5代缩小到仅剩1-2代。” 在参观过上海中芯国际后,有二位教授和院士满怀感慨地说:“在我国微电子产业的各个发展阶段,从硅栅N沟道技术;ICCAD技术和设计业的发展;到2000年作为奠基人之一创建了国际先进水平的中芯国际”,“王阳元可以被认为是我国微电子产业发展的一位领军人物”、“一位战略科学家”。

2000年,王阳元与林兰英院士、李志坚院士和吴德馨院士等一起发起,建立了由北京大学牵头的“973”基础研究课题,从事亚50nm的新器件和工艺的研究,为下一代集成电路生产技术做准备。2004年,69岁的王阳元又与严晓浪教授、张汝京博士等一起发起,由北京大学微电子研究院等与中芯国际合作申请建立了“863”高技术课题,进行90nm-65nm大生产技术研究,直接瞄准当前国际最前沿的大生产技术。领衔这些课题的首席科学家和课题负责人张兴、黄如、康晋锋教授等都是王阳元的学生,他们是新成长起来的年轻的学术带头人。

从1978年成立微电子研究室和教研室,至2000年北大微电子学科以100%支持率被评为全国重点学科。北京大学微电子学研究院历经22个春秋,从师资队伍建设、学术带头人培养、科学研究、基地建设和教材建设五个方面一步步发展成长。王阳元带领的领导班子,在微电子研究院形成了“团结奋斗、严谨求实、锐意进取、志在创新、目标一流”的教学科研氛围。并以把北大微电子学科建设成为世界一流的学科、把中国的微电子学研究推向世界前沿为目标。这就是王阳元不曾停歇的足迹。

走过了20多年艰辛的奋斗之路,王阳元和北京大学微电子学研究院终于迎来了中国微电子学的春天。从他们面对困惑的前景选择了微电子学研究领域的那一刻起,从他们决定把一间空荡荡的屋子建成一间符合多项苛刻的实验条件,具有国际水平的微电子研究实验室的那一刻起,他们就从来没有怀疑过自己的选择。“再坚持一下就是胜利”是在年少时就埋在王阳元心中的一颗希望的种子,它已经在北京大学微电子研究院生根发芽。

回顾自己在微电子学研究领域一生的耕耘,王阳元说出了自己对人生意义的理解:“‘人生易老天难老’,不管如何,将一生与祖国兴旺、民族发达联系在一起,并为此而奋斗在自己的岗位上,直至终生,则是最有意义不过的了,这也就是‘战地黄花分外香’吧。”

辨证的方法——打开成功之门

王阳元把自己的命运与祖国微电子事业的发展紧紧联系在一起,他的执着精神使他抓住了一个又一个难得的机遇,而辨证的思维和研究方法是他开启成功之门的金钥匙。2003年11月由安徽教育出版社出版的《院士思维》四卷本中记录了王阳元“学习、探索、研究、创新”的院士思维。其中王阳元用很大篇幅强调了辨证的思维和研究方法,他希望把自己一生奋斗的思想精华传授给后来的研究者。

系统研究,掌握本质,是王阳元为人、做事、搞研究一贯的方法。“看事能看到点子上”,也是王阳元身边人对他的评价。用王阳元自己的话说,“创新不是对事物某个局部认识的修修补补,不是零敲碎打地解决问题,而是整体研究,深入掌握其本质。”王阳元一直勉励研究人员,不要“只见树木,不见森林”,应该有一个全局观念,这样才有可能提出一些战略性变革方案。王阳元能够凭着对微电子事业发展规律的深刻理解,引领一大批科研人员推动中国的微电子事业从起步到腾飞,也正是这种观念和方法的验证。王阳元在科研过程中还总结出了这样一条规律:“开展系统研究,运用理性思维,也会大大提高对机遇的敏感性,可以缩短整个研究过程。科学发现的必然性是寓于偶然性之中的。”这是一个科学家对科学研究的必然规律的坚定信念和乐观精神。王阳元在科学研究中探询并实践着这种精神,取得了一项又一项的科研成果。

科学研究过程中有一个现象很普遍,就是有人积累了大量的材料,却没有获得任何成果,有人则能从有限的材料中揭示研究对象的本质和规律。两者的区别在于是否在科学研究中充分体现了分析与提问的价值。爱因斯坦曾经说过:“提出一个问题往往比解决一个问题更为重要,需要有创造性的想象力,这标志着科学的真正进步。”王阳元自己的科研历程就是一个不断提出问题和分析问题的历程。他时常以90年代的一项科研课题的提出和解决鼓励自己的学生要善于提问,勇于提问。

在芯片的结构中,多晶硅薄膜的氧化层是一个直接影响到芯片电学性能的重要因素。这个氧化层越平整,芯片在电场中受力就越平衡,就越不容易被电压击穿。因此,是什么因素影响了氧化层的薄厚和不平整性,如何控制这种因素,成为芯片设计中很关键的一个环节。当时在微电子领域被专家公认的观点是,由于多晶硅中掺杂了磷元素,增强了多晶硅薄膜晶粒间界的氧化现象。晶粒间界的存在是多晶硅薄膜有别于单晶硅薄膜的本质特征。针对这种观点,王阳元大胆地提出了质疑:难道只有这一种元素可以增强氧化现象吗?如果没有掺杂任何元素,是否还会出现增强氧化现象?多晶硅薄膜的氧化现象与温度、时间、杂质掺杂的关系到底是什么呢?通过系统的多方面实验,王阳元发现硼掺杂和未掺杂的多晶硅薄膜也有晶粒间界增强氧化现象,他从分析多晶硅薄膜的本质特征出发,找到了多晶硅氧化规律,得出了工程应用方程和参数,为芯片制造的理论和实践做出了贡献。在对绝缘衬底上硅薄膜电路(SOI)的研究工作中,他抓住了“绝缘衬底”这一本质特征,提出描述这类器件的模型、模拟和工艺方法,并将它们用于指导实践,获得了重要成果。他所领导的研究室被称为我国开展SOI器件与电路的“Pioneer”。王阳元运用同样的科学研究方法,在新器件、新工艺和新结构电路及其机理的研究方面进行了深入分析,取得了一系列创新成果,从而获得了国家发明奖、国家教委科技进步一等奖、光华科技基金一等奖等诸多奖项。

王阳元把自己的亲身经历总结出来,作为对年轻人的启发。在总结中他不仅提炼出了许多科学方法,还结合自己的科研实践深入思考了许多科学哲学的问题。这种对科研实践的理论上的提升,成为王阳元留给那些立志于科学研究的人的宝贵精神财富。其中,实验和理论的关系问题是王阳元一直在思考的。实验是理论的基础,许多新的科学理论都始于对实验现象的观测及对其结果的分析,理论每前进一步,也必须要用实验来验证。另一方面,理论又是实验的指导,必须运用正确的理论去设计和分析实验。新的实验现象会更新现有的理论,而新的理论又会引导新的实验探索。如此循环往复,实验和理论交互向前发展,使人们对事物的认识逐渐系统化、整体化。这是王阳元在多次的实验和多次对新型器件的模型构建中总结出来的深刻认识。

回首五十年的科研道路,面对一张张年轻的探索者的面孔,王阳元多想把一生的体会和心得都告诉他们,让他们能够超越自己,做出更大的成绩。他清楚地知道,一个科学家真正应该留给后人的,不仅仅是学术著作或者科学事实,更重要的是科学研究的方法和科学探索的精神。

志同道合——“最困难的时候,我们在一起”

王阳元院士有一个幸福的家庭。他和爱人杨芙清都是中国科学院院士,儿子、儿媳、女儿、女婿也全都是博士。每当提起这个家,王阳元院士的欣喜之情溢于言表。在他家客厅墙上最抢眼的位置,挂着一张一家六口的“合影”,王阳元和夫人杨芙清穿着导师服,四个孩子穿着博士服。不知道“底细”人根本看不出来,它是由三对夫妇的三张照片拼在一起的。老夫妻俩把这张拼好的合影挂起来,时时惦记着什么时候一家人都有闲暇聚在一起,照一张真正的“博士之家”的合影。

不知道有多少人问过王阳元,“你们是怎么教育孩子的?”王阳元的回答只有一句话,“靠学校的培养”。其实,真的,王阳元心里一直怀着对孩子的愧疚。两个孩子都是靠岳父母和父母亲帮助带大的,他们生长在文化大革命的动乱年代,王阳元夫妇对没能给他们悉心的照顾一直心存内疚。提起儿子王平在10岁那年,独自一个病倒在床上,床头只放着半个发了霉的馒头的故事,王阳元的眼中就含满了泪水。然而让他欣慰的是,孩子们都没有愧对培养他们的学校和国家,他们都热爱自己所从事的事业。

说起管家之道,还是杨芙清院士总结得好:“我们这个家是没人管的,我们最大的共同点就是‘学习’”。家里的学习气氛一贯浓郁,据说女儿小时候有一次到亲戚家过周末,只过了半天就满腹怨气地跑回了家,因为“他们的家太吵,竟然没有人学习”。还有一件鲜为人知的事。王阳元46岁开始学英语,语法、单词、口语、听力,样样不灵。他就在家贴小条,厨房、卧室、客厅、书房、卫生间,凡是能贴纸的地方几乎都被他贴满了。这回可好,王阳元一回到家就像回到了英文小天地,见到小条就念、就背。女儿还在作文里形容了老爸学英语的那股子“牛劲”,“学习就是进步,认准就干,不怕笑话!”成为王阳元留给女儿的深刻印象。

现在家里只有老两口了,他们依然在为各自的事业忙碌着。杨芙清现任北京大学信息与工程科学学部主任,王阳元现任北京大学微电子研究院院长,两个人又都带博士生。所以一回到家里书房就是他们俩最钟情的小天地。书房正中摆着两张大书桌,下班后打开两盏昏黄的小台灯,两人相对而坐,整个书房便弥漫着沉静。每当形容起寂静的深夜,在灯光下伏案冥思的感觉,王阳元总是情不自禁陶醉其中,就好像那是一种人世间最美好的境界。当年的王阳元和杨芙清也正是因为有着同样的感怀走到了一起。

据老两口介绍,他们当时在学校都是学生会的干部,王阳元是学生会副主席,杨芙清是文化部部长。杨芙清比王阳元高两届,当时在学校里多才多艺。直到现在,王阳元还对夫人舞太极剑的风采赞不绝口。在杨芙清的心目中,王阳元则是标准的三好学生——学习好、品质好、身体好。而最终让两个人走到一起的动力则是共同的追求和理想。他们都选择了国家最需要发展的学科,一个进入了计算机领域,一个加入了当时的半导体研究行列;他们都选择了在国内发展自己的事业,选择北大作为自己生活和事业的起点;同时他们也都选择了把自己的一生献给祖国的教学和科学研究事业。转眼五十年过去了,他们的初衷没有变,追求也没有变。他们以50年的选择告诉了人们:在他们的有生之年,这一切的追求和理想都不会变。

回忆起同杨芙清院士风风雨雨50年的生活历程,王阳元饱含深情地说:“我与杨芙清院士是在北大燕园相识的,是在留校工作后结为终生伴侣的。事业与共同的理想把我们连在一起组成了家庭,幸福的家庭又在支持着我们俩各自的事业。有这样一件令我特别不能忘怀的事,1962年,当我们刚刚度过困难时期,并有了第一个孩子以后,她又将以专家身份二度去苏联杜勃纳联合核子研究所工作,这次与上次回国仅仅只隔3年。在我送别她时,她说:‘好在是,在最困难的时候,我们在一起!’。何尝不是如此呢?我们曾用卖掉旧杂志的钱来度过薪金接不上的一周。即使在那种时候,她仍支持我购置必要的书籍。在她怀着孩子,而在食堂又只能吃一碗清可见底的汤和一个馒头(或窝窝头),从食堂出来的时候感到和没有吃东西一样的时期,她仍然承担了大部分的家务。一个纤秀的江南女子,内心却远比我坚强,在困难的时候我总能得到她的支持。人生难得一知己。”

1999年,王阳元院士捐赠其所得的潘文渊研究杰出奖奖金50万元新台币,杨芙清院士捐赠其所得何梁何利奖奖金15万元港币,以此为基础并在青鸟集团的支持下设立了杨芙清-王阳元院士奖励基金,奖励北京大学的优秀教师和品学兼优的贫困学生,成为北京大学奖励额度最大的一项奖学奖教金。

从1953年跨进北大的校门,王阳元就再没离开过母校。他把自己青春的热血撒在燕园的土地上,在这里耕耘理想,培育更年轻的建设者。在燕园,王阳元实现了儿时的梦想——成为一名对祖国有贡献的科学家。他有了与自己志同道合、患难与共的爱人,有了热爱生活和事业的儿女,有了自己钟情的工作岗位。他用五十多年无可辩驳的业绩,证明了自己执着的一生。

后记

采访王阳元是一件乐事,我无时不刻不被他鼓舞,他身上所散发的不急不躁却催人奋进的力量,感染着身边的每一个人。在王阳元书房的一张他亲手书写门捷列夫名句的字画上,我看到了这种力量的概括:“终生奋斗,终成天才”。采访过王阳元之后,我对这句话深信不疑。

没有任何一位作者可以确定地说自己的所见、所想、所写,是绝对客观公正的。尤其在王阳元的严谨和谦逊面前,所有华丽的辞藻都只有归于平淡。他亲笔修改每一个数据,核实每一个细节。文章出了五稿,每一稿都伴随着王阳元“千万不要自夸,不要把成绩记在一个人头上”的嘱咐。我谨记着这样的叮咛,每多写一段,心里就多一份对他的敬重。

感谢王老师,为了阐释微电子学的意义,他在繁忙的工作之余还做了大量的科学普及的工作,尤其是面对我这样一个对微电子一窍不通的学生。采访结束时,王阳元表达了这样的愿望:希望这篇文章不仅是写他个人的,也是一篇关于微电子学在中国发展历程的科普读物,和一篇弘扬不懈探索的科学研究精神的文章,这也正是作者所希望的。

本文最初发表于2006年12月14日,作者张晓芳,原标题为“首届蔡元培奖之八:奋斗永不言止——记北大信息科学技术学院王阳元院士”

编辑:知秋

责编:山石

 

 


   
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