王守武：執著創“芯”六十年

華良甫

熟悉我國微電子科技領域情況的人們可能都知道，在該領域有三足鼎立一說，說的是黃昆、謝希德、王守武三位在解放初期從國外歸來的博士、中科院學部委員。

黃昆、謝希德兩位分別在晶格動力學散射理論和表面態物理方面卓有創建，而王守武則主攻半導體器件物理，偏重于應用。如今，這三位杰出科學家中均已作古。相對于黃、謝兩位，王守武的知名度稍遜些，這可能與他一直在科研和產業化一線從事實際工作有關。

2013年是王老推動我國首個砷化鎵激光器研制成功的第50個年頭，也是他作為首批海歸博士回國工作的第64個年頭。上世紀80年代中期，王老在上海推動集成電路產業化工作期間，筆者有幸參與接待，因而有機會結識這位享譽業內的科學家。以后，我還有幾次機會見到他，最近一次是去年在美國他女兒家。當時，他思維清晰、記憶力強、聲音宏亮，就是耳朵有些重聽。盡管已是95歲高齡，但王老一直牽掛著祖國超大規模集成電路工業生產情況。

出身望族的“海歸”

王守武1919年出生于蘇州的名門望族。父親王季同是留英學者，1927年隨蔡元培先生籌備中央研究院，在數學和機電方面有很深的造詣。王守武4歲隨父來上海，少年時期基本在蘇州、上海兩地生活讀書。

高中畢業前夕，因瘧疾重犯，耽誤了學校的年末考試和蘇州全區的畢業會考，只拿到肄業證書的他無法入讀清華、燕京等名校，只得聽從曾留學德國的大哥的建議，進上海同濟大學德文補習班學習。一年后，他重回蘇州中學參加會考，拿到了高中文憑，才正式成為同濟大學機電系的學生。

1941年畢業后，王守武曾到工廠短暫工作幾年，之后轉到同濟大學任教。1945年抗戰勝利，憧憬“科學救國”的王守武于當年10月入美國印第安納州普渡大學研究生院攻讀工程力學，翌年6月，獲碩士學位。因各門功課成績優異，校方資助他攻讀博士學位。此時，正在興起的量子力學引起了王守武的興趣，他便從工程力學轉向微觀粒子運動規律的研究，并于兩年后獲得博士學位后留校從教。

1949年新中國成立，特別是1950年朝鮮戰爭爆發后，身在美國的王守武歸國心切。他以看望年邁多病的寡母為由，抓住時機，攜同在美國留學的夫人葛修懷女士（上海籍），懷抱不滿周歲的女兒，于1950年回到祖國。由此，王守武開始了為國效力的生涯。

從零開始的突擊

1956年在周恩來總理親自領導下，我國制訂了十二年科技發展遠景規劃，半導體技術被列為當時四大科研重點之一。中央有關部門決定，由黃昆、謝希德和王守武等知名學者在人才培養和開拓性研究方面進行突擊。

王守武在美國學的主要還是偏物理本身的內容，但他深知半導體工作的重要性，毅然中斷其他科研項目，全身心投入半導體研究，在中科院應用物理所組建了國內第一個半導體研究室，首先抓的是晶體管中最基本的材料—鍺的制取。

他一面抓鍺材料的提純，一面親自領導設計制造了我國第一臺拉制半導體鍺材料的單晶爐，并于1957年底拉制成功了我國第一根鍺單晶。同年11月底到次年初，王守武與同事合作，研制成功了我國第一批鍺合金結晶體管，并掌握了鍺單晶中的摻雜技術，能控制鍺單晶的導電類型、電阻率及少數載流子壽命等電學指標，達到了器件生產的要求。

1957年，林蘭英博士回國，王守武親自去她住的賓館，成功將她動員到半導體工作組，就任材料研究組組長，具體實施硅單晶的拉制。在王守武、林蘭英和課題組的共同努力下，我國第一根硅單晶于1958年7月問世。

為了促進我國第二代（晶體管型）電子計算機的研究，在王守武等的組織領導下，1958年，我國最早的一家生產晶體管的工廠—中國科學院109廠創立，從事鍺高頻晶體管的批量生產。在人員和設備都較欠缺的情況下，全廠人員奮戰到1959年底，為研制109乙型計算機提供了12個品種、14.5萬多只鍺晶體管，完成了該機所需的器件生產。在我國科技發展史上，在兩年內，一項產品、尤其是尖端科研領域的產品能實現從零開始、完成從研制到生產的整個過程，實屬罕見。

上世紀50年代末和60年代初，受國家科委和中科院的委托，王守武開始籌建中科院半導體所。1960年9月，該所成立，王守武被任命為首任副所長，全面負責科研業務管理和分支學科開拓的籌備。以后，在檢測設備、統一標準，特別在我國首個砷化鎵激光器研究方面，他做了大量工作，還建立了半導體測試中心。

再次受命擔重任

文革中，王守武遭受不公正待遇，備受誣蔑和誹謗，但他仍利用機會閱讀文獻，緊盯國際上迅猛發展的集成電路技術。

文革后期，周總理要中科院重視基礎理論研究，王守武立即抓住這一時機，對耿氏器件中的雪崩馳豫振蕩作了深入探討，相關論文在1975年美國物理學會年會上宣讀，受到國外同行好評。當年的《中國科學》雜志發表了這篇論文。

1978年10月，中科院主要領導請王守武出馬，要他全面負責4千位MOS隨機存儲器的研究工作。這是一種大規模集成電路，要在不到4×4毫米見方的單元硅片上，經過40多道工序，制作出由1.1萬多個晶體管、電阻、電容等元件構成的電子電路。如果單項工藝的完好率達到95%，芯片的最終工藝完好率也只有13%。要制作出樣品，并有一定的成品率，談何容易。

王守武從穩定工藝入手，跟著片子的流程，對工藝線的每道工序進行認真細致的檢查，要求各工序的負責人，詳盡地定出各自的操作規程。定好后就嚴格執行，未經工藝負責人應允，不許隨意更改。

1980年，剛剛過完春節，上級要王守武去中國科學院109工廠兼任廠長職務，開展4K大規模集成電路的推廣工作，從事提高成品率、降低成本的集成電路生產試驗。

當時，國際上微處理器迅速發展，電腦即將推向社會，進入家庭已成趨勢，大規模集成電路生產及配套設備、基礎材料研制工作，由此成為當務之急。1983年，年逾花甲的王守武再一次受命，出任國務院電子振興領導小組集成電路顧問組組長、國家科委半導體專業組組長，挑起了全國大規模集成電路會戰領軍者的重擔。

院士當廠長

回顧王守武的經歷和貢獻，有一個單位和職務不得不提，那就是我國第一家半導體器件廠—中科院109廠（中科院微電子所的前身）。所有介紹王守武的文字中都會有這樣的表述：1958年，他親自創建中國科學院109廠，實現了鍺高頻晶體管的批量生產;1980年至1986年兼任中國科學院109廠廠長。

院士為何答應任廠長？對此，原中科院109廠黨委書記張鐘達和原109廠總工辦主任馬文杰曾這樣撰文介紹：

80年代初中期，王守武回到他20多年前創辦的109廠上任的直接原因，是保證科研成果順利轉化為生產計劃，保證已獲國家批準的109廠現代化引進線的建設更先進、更科學、更能起示范樣板的作用;而更深層次地考慮，是他對國際集成電路產業的發展趨勢、以及我國集成電路產業當時的現狀進行分析后認為，我國集成電路產業只有把手工作坊式的生產方式轉變成現代工業化的生產方式才有出路。要進行工業化的集成電路生產，生產線就必須是條件穩定、設備穩定、操作穩定、工藝穩定、實施科學管理的受控生產線。也就是說，王先生是懷著對國家集成電路事業的高度責任感來進行一項全新的探索。

張鐘達和馬文杰舉了一個例子，工業化生產要求高純度，必須實行管道化運輸，為保證氣體質量，王先生要求數十米長的氣體輸送管道要能抽真空，而且真空度要保持24小時不發生變化。可管路上使用的氣體表幾乎個個都有微漏氣，達不到這個要求。怎么辦？他就讓大家將零件一個個拆開，分析每個零件的作用，查找漏氣的原因，對癥下藥進行改造。最終，問題解決了。

執著的“八級鉗工”

王守武知識淵博，工作嚴謹細致，什么事都要搞清所以然，認真到幾乎執著的程度。

對基礎輔助材料、超純水（純度達99.99999%以上）、MOS級化學試劑，他都一絲不茍地進行分析、測試;對設計版圖，他反復對比、修改、優選。為提高集成電路成品率，他要求每一道工序成品率要在95%以上，關鍵工序完好率要達99%以上。

他身教重于言教，樣樣事情都是從自己做起。所用設備、儀器、儀表，一臺臺、一件件認真檢修檢測，并加以必要改造和革新。光刻機有滲油、蒸發臺鋁的厚度和致密度性能不穩、橢圓偏振測厚儀經常有小毛病……都是他蹲在現場，甚至趴在地上查原因換配件，一一解決。

有一臺長期被棄之一旁的國產切片機，老線上還需要用，維修的技術人員修了好幾次就是修不好。王守武親自動手，分析機器的機械動作原理、各部分控制電路的功能作用、可能出現的問題等，和大家一起討論，鼓勵大家一定要把它修好。六十多歲的他，有幾次都是和大家一起，在地上一蹲就是幾個小時，終于找出了問題所在，修好了電路，重新加工更換了絲桿，使這臺老設備又重新煥發青春。

這樣的事例不勝枚舉，以至于王守武在行業內享有“八級鉗工科學家”的雅號。

用了一年時間，他把256位MOS隨機存儲器最高批量成品率提高到了當時國內前所未有的水平，最高一批達40%。當時在亞洲地區，這僅次于日本。

難忘“上海緣”

當時，上海是全國集成電路工業的主要基地，承擔全國80%集成電路的生產。因為組織領導大規模集成電路研發和產業化方面的工作，王守武那段時間常來上海。筆者當時正在上海市大規模集成電路會戰組工作，所以接觸他機會較多，印象最深的是他日夜奮戰，從不計較工作時間，總是毫無保留地盡自己所知、所能幫助年輕人。哪里最困難、問題最多，哪里就有他的身影。

21世紀初，已80多歲的王老先生兩次來滬，關心了解上海超大規模集成電路生產成品率、成本、質量、配套能力，還深入到浦東張江“中芯國際”工廠的第一線問這問那，到“貝嶺”、“先進”、“新科”等集成電路企業了解情況。

當年在上海和他一起參與過大規模集成電路產業會戰的科技人員，至今仍非常懷念在王先生領導下，為國家大規模集成電路產業發展日夜拼搏的那段難忘歲月。

（本文轉自《文匯報》）