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光學名人
許居衍

許居衍,中國工程院院士微電子技術專家。在參與、組織中國第一塊硅平面單片集成電路的研制定型和主持、參與計算機輔助制版系統及離子注入技術的基礎研究中,以及在集成電路工程技術的研究方面作出了創新性貢獻。在微電子工業技術經濟研究方面發表了不少有助于創立和健康發展中國集成電路工業的獨到見解。

簡歷

1934年7月9日 出生于福建省閩侯縣。

1953-1956年 廈門大學物理系學習。

1956-1957年 北京大學物理系學習。

1957-1961年 第十研究院第10研究所技術員,課題組長。

1961-1970年 第十研究院第13研究所技術員,課題組長。

1970-1985年 第四機械工業部(后改為電子工業部)第24研究所課題組長,研究室主任,所副總工程師,總工程師。其間曾先后出訪法國加拿大美國日本進行技術合作、參加學術會議。

1985-1993年 電子工業部無錫微電子研究中心、無錫微電子聯合公司(華晶集團前身)、中國華晶電子集團公司總工程師。其間出訪德國韓國新加坡香港進行技術合作、參加學術會議。中國電子學會常務理事。江蘇省政協委員。

1993年至今 電子工業部第58所(無錫微電子研究中心)名譽所長,中國華晶電子集團公司顧問,中國半導體行業協會顧問。

1995年 當選為中國工程院院士。

生平

許居衍,1934年7月生于福建省閩侯縣都巡村。父親早年畢業于馬尾海軍學校,擔任過海軍艦船輪機長,1948年于江陰起義后加入中國人民海軍。抗日戰爭期間,他的母親與父親失去聯系,只得自帶兒女逃難到閩西北邵武縣。她在極端困境中既堅強自立、顧全大局,又樂于助人的品德,成為這個大家庭中最受尊敬的女性,也給少年時代的他留下了深刻的印象。整個少年時期,許居衍都處于苦難動蕩之中,迫于生活隨母四處奔波,學習時續時斷,中華人民共和國成立后回到福州,才連續讀完一個完整的高中。1953年于福建省閩侯中學畢業后考入廈門大學物理系。1956年秋轉入北京大學半導體物理專業。當時半導體物理專業是一個嶄新的專業,它的首批學生抽調自北京大學、廈門大學、復旦大學、南開大學、吉林大學5所學校。黃昆教授等在學術上把他領進了半導體科學的新領域。1957年畢業后,他被分配到國防部第十研究院第十研究所,負責半導體致冷效應及其在無線電設備中的應用研究。

1961年,他參與“固體電路預先研究”課題組的研究工作,任課題組長,成為中國第一塊硅平面單片集成電路的主要研制人。從此與半導體集成電路結下不解之緣,開始了他獻身微電子事業的生涯。從這時候起,第十研究院第十三研究所的總工程師武爾幀引領他走上了開拓集成電路工程技術的道路。

1970年,他參與了中國第一個集成電路專業研究所——第二十四研究所的創建;1970~1975年任課題組長,1975~1980 年任研究室主任,1980年加入中國共產黨,1980~1985年任總工程師。

1985年,他參與了第二十四研究所無錫分所組建以及隨后與無錫742廠共創的第一個微電子科研生產聯合企業——無錫微電子聯合公司(1988年改為中國華晶電子集團公司)的創建工作,并擔負起了公司總工程師的重任。

許居衍在任24所總工程師以后,還被聘為國務院大規模集成電路辦公室顧問。鑒于國家發展戰略研究的需要,他除繼續關注科研生產以外,還涉足了微電子技術經濟研究領域,從而為國家微電子技術工業的發展作出了一定的貢獻。

他于1965年被授予三等功,1978年獲全國科學大會獎,1980年被首批授予高級工程師、1985年授予教授級高級工程師職稱,1991年獲國家有突出貢獻專家特殊津貼,1995年被評選為中國工程院院士。

許居衍歷任國務院電子振興領導小組顧問,中國半導體行業協會顧問,中國電子學會常務理事,ICSICT國際會議程序委員會委員,國際ASIC會議程序委員會委員,中國工程院電子與信息學部常委。

硅片研制

1947年,美國貝爾電話實驗室的巴丁布拉頓肖克萊發明了晶體管,半導體從此表現出極其旺盛的生命力。1958年,美國德州儀器(TI)公司和仙童(Fairchild)公司分別制造出第一塊鍺和硅集成電路,一場新的“微電子工業革命”從此開始。1960年,許居衍看到了作為半導體技術發展一大飛躍的集成電路的廣闊前景,便開始了他(代表第十研究所)與成都電訊工程學院(現電子科技大學)合作的固體電路研究課題。1961年10 月,他調入中國電子工業部門第一個半導體專業研究所——第十三研究所,任“固體電路預先研究”課題組長,成為中國第一塊硅平面單片集成電路的主要研制者。

微電子作為一個全新的行業,應該是全球性、基礎性、科研型的科技工業。但是,在20世紀60年代幾乎完全封閉的歷史條件下,在技術上和物質上困難極大的情況下,邁出每一步都需要作出艱巨的努力。當時,信息不靈,技術路線難以捉摸,他帶領課題組查閱了當時能獲得的僅有的少量技術資料,經過分析研究,正確地選定了當時的最新技術——硅平面集成技術和計算機邏輯門電路的方向;當時,國內外還有“分子電子學”、“薄膜集成電路”、“微膜組件”等方向。參加這項新技術研究的同志缺乏相應的知識,使用單位對國內已有的晶體管質量還持懷疑態度,更何況半導體單片集成電路!盡管如此,許居衍仍然堅持硅單片集成電路的正確方向。1961年,正值中國國民經濟三年困難時期,科研條件和技術物資都極度缺乏,他組織全組自力更生,勤儉辦科研,學習窮棒子“沙石峪”的創業精神,從廢舊庫里挖潛力,自己動手建立起了擴散、蒸發和光刻等工藝設備。這個只有五六個人和兩臺破舊設備的預研小組,在沒有現成技術可資借鑒的情況下,摸索成功了優質氧化等關鍵工藝技術,終于在1964 年做出了硅平面二極管、三極管組合件,他個人因此獲得了三等功臣的榮譽,為國家也為13所爭了光。

1965年7月,13所組建集成電路研究室,他仍擔任課題組長,從事二極管—晶體管邏輯(DTL)電路研究。在研究過程中,他像以前一樣,深入實踐,在研究室的領導下,課題組先后解決了晶體管制造中所沒有的元件隔離、鋁反刻布線和多引腳封裝可靠性等集成電路特殊工藝問題,于1965年12月完成了DTL電路和與擴展器的部級定型鑒定,并移交工廠生產,對國內集成電路的研制、生產和應用都起到了很大的推動作用,使中國跨入了硅單片集成電路發展的新階段。這一電路的研制成功,消除了使用單位對集成電路的懷疑,堅定了信心。電子工業部和中國電子學會以(83)1436號文“研究成功中國第一塊IC DTL,達到了國際水平”等事跡將他入選《中國人名詞典》。1966年他又組織大家相繼研制成功并設計定型了雙門、雙驅動器和JK觸發器。1966~1968年間,向北京、上海、錦州等地多家工廠移交了科研成果。

期間,他還及時建議研制發射極耦合邏輯(ECL)電路,并著力于把住電路速度這一關,使24所ECL電路速度能在國內長期保持領先。許居衍認為:“人生應該有目標,但是一定要在順應客觀規律前提下,頑強地一步一步去實現它。”70年代初,國外半導體集成電路技術已有了飛躍的發展,進入了大規模集成電路(LSI)時代,許居衍清楚地認識到要高速發展大規模集成電路,計算機在集成電路研制中的應用和照相制版技術是必須著重解決的關鍵技術,他以24所“山溝”人特有的拼搏精神,大膽開發計算機輔助設計技術。1970年,在所領導的安排下,他和另一位老同志組織電子計算機及其在集成電路研制中應用的預先研究,隨后由他具體負責這一預研小組工作。1975年,他負責籌建并主持新工藝研究室工作,繼續研制作為圖形發生器的專用計算機,并組織研制成功了光學圖形發生器、圖形數字轉換機等機、電、光設備,組成全套計算機輔助制版系統;根據他所提出的采用“接長光柵”技術方案研制成功的TZ-02圖形數字轉換機(X-Y坐標機)設備填補了國內的空白,獲四川省重大科技成果獎。同時,還與第四十八研究所合作在國內最先開展離子注入摻雜新工藝技術研究。在采用這些新開拓的計算機輔助制版關鍵技術和離子注入新工藝的情況下,24所器件研究室于1978年率先研制成功當時國內規模最大的4096位動態隨機存儲器(DRAM),獲四機部科技成果一等獎。1978年許居衍先后獲四川省“科技先進工作者”獎和全國科學大會獎。1980年又獲全國國防系統先進工作者稱號。

1978年起,他開始擔任所級技術領導工作,對24所在確定科技方向、預先研究、繁榮學術活動和加速人才培養、組織科技攻關等方面,均做出了明顯成績。在他擔任總工程師期間,24 所完成了4K、16K、64K DRAM、八位微機、超高速ECL、八位數模轉換器等重大科技開發工作,先后獲得國家科技進步獎1項,部科技進步一等獎10多項。

學術交流

許居衍工作一貫務實,重視總結經驗,重視學術交流。他既有從事工程技術的實際能力,又有理論創新方面的基礎。從1958年起,他在《電訊技術》、《軍事無線電電子學簡報》、《半導體學報》、《電子學報》和自己所在研究所自辦的刊物以及其他國內外有關報刊上發表的關于半導體器件物理、集成電路及其設計、微電子技術經濟學等方面的論文和文章達60余篇。

1980年在《電子學報》上發表的《非均勻摻雜層的載流子平均遷移率及其應用》一文,計算方法嚴謹,對器件的工程設計有實際意義,其結果受到相關方面的重視。

1982年,他在Solid-State Electronics上發表的Average Mobilities of Carries in Subdoped Silicon Layers,總結了他和所里另一位同志1965年所從事的研究成果,提出了IC埋層雜質擴散和非均勻摻雜層遷移率等理論,為IC工程設計提供了理論依據。雖然該研究成果在事隔17年之后發表,但仍受到國內外重視,國外科研機構和專家學者紛紛來函索取。

1987年,許居衍從“造”與“用”的對立統一觀出發,提出了硅主流產品總是圍繞“通用”與“專用”特征循環、每10 年波動一次的“硅產品特征循環”規律。1991年,他以“硅微電子產品史上的六次波動”為節題,完稿入編《未來軍事電子》一書中。此后,他根據硅產品特征循環規律,又提出下一個硅主流產品將進入用戶可重構系統級芯片(U-SoC),并稱硬件可重構技術終將成為硅產品主流技術,這一預示已為發展事實所不斷證實。

1988年,他在第一屆微電子研究生學術研討會上提出:微電子技術在經歷了分立功能器件、功能機械集成以后,將向功能物理集成(生物芯片)發展;終端裝置由分立零件堆積仿形、零件集成仿形后,將向功能自然仿真(生物裝置)發展;人類在掌握了金屬鐵器、非金屬硅器等時代工具后,將向掌握有機物器具方向長驅直入的觀點,全被《21世紀世界預測》(上海文化出版社,1997,第三版)引用于該書序言《紀元晉千大預測》中。

突出貢獻

由于許居衍在微電子領域作出了多方面的貢獻,使他有幸并幾乎參與了發展中國微電子事業的每一重大行動或決策。1980年以來,他多次參加了國家科技和產業發展的重大研討論證;參與完成了世界銀行貸款科技項目“中國微電子工業發展戰略研究”。

1983年,許居衍作為國務院大規模集成電路與計算機(后更名為電子振興)領導小組顧問參與國家和電子部關于加速發展中國大規模集成電路工業、加快開發電子產品的決策咨詢時,曾建議要更好地發揮24所開發LSI的技術優勢,加大科研成果的轉化力度,建立微電子工業基地。他的這一建議于同年在北京召開的微電子工業發展研討會上得到了響應。1983年,國家決定抽調24所的主要技術骨干在無錫建立24所無錫分所(無錫微電子科研中心),開始了探索科研生產、技術經濟結合的國家無錫微電子基地的實施。他以技術負責人的身份,組織籌建了24所無錫分所,促成了中國第一個微電子科研生產聯合體的誕生。作為聯合體總工程師,他較早地提出了聯合體的3個主攻方向:通信集成電路、專用集成電路,高檔消費類集成電路,從而為此后的聯合公司和華晶電子集團公司的發展制定了正確的產品發展方向,為無錫微電子基地的建立與發展作出了實際的貢獻。

1986年他參加廈門微電子發展戰略研討會,發表的論文《關于發展中國微電子工業的幾個問題》得到時任上海市市長江澤民的署名來信,給出了“文章對國際微電子技術發展狀況的論述和評價有獨特見解,對微電子技術的發展趨勢剖析比較清晰”、“提出了一些頗有見地的觀點,很有參考價值”的評價。1990年他參與了中國發展微電子重大專項計劃“908工程”的制定研討工作,作為專家組成員,參與了“908工程”的選點評估。90年代初,為加速中國微電子科技成果商品化進程,他主持承擔的國家“八五”重大科技攻關項目“1~1.5μm大生產技術優化”的研究,獲國家科技進步二等獎。在此項科研成果的基礎上,無錫微電子科研中心通過產業化示范工程研究,在國內首創了“多進多出”的服務體系,形成了0.5μm、0.8μm、1.0μm、1.2μm、1.5μm多代技術兼容,同時具備高壓、E2PROM、SPIC、BiCMOS等多種工藝的集成電路CMOS加工線。“多進多出”所涉及的技術和服務體系科研成果獲得江蘇省科技進步一等獎。許居衍是這兩項成果的主要獲獎人。

1991年主持完成了機電部組織的“集成電路技術產業化研究”,提出改變傳統的注重芯片業為狠抓設計業與封裝業來促進芯片業(“抓兩頭促中間”)的發展思路,從應用出發,退一步(退到封裝)、進三步(進入設計高智力領域),并從技術、市場、資金3個方面分析了選擇封裝業和設計業作為中國IC技術產業化突破口的理由。這已為中國集成電路的發展事實所證實。據此撰寫的《集成電路技術產業化研究》一文獲中國電子學會優秀學術論文一等獎;他主持了“微電子技術發展前景預測”課題研究,經專家會議評審“是一項具有國際水平的研究成果”。

1994年,他作為中方專家組組長,參與了“909”項目的推動咨詢研究,該咨詢研究促進了上海華虹公司的建立。九五”期間,他主持由有關高校、研究所和企業參加的“微控制器系列產品開發與應用”國家重大科技攻關項目,其課題組不僅獲多項專利,而且使科技成果轉化為批量產品,改變了中國各種電子產品裝置上的微控制器全部依賴進口的局面。在探索、指導和培養工程型研究生方面,他先后被聘為華東理工大學“超細材料反應工程實驗室”國家工程研究中心、復旦大學“專用集成電路與系統國家重點實驗室”、四川固體電路研究所“模擬集成電路國防重點實驗室”的學術委員會委員或主任委員及東南大學復旦大學南京大學等高校的兼職教授,為實施微電子發展的人才戰略起到了鋪路搭橋的作用。“九五”末,他主持“十五”微電子發展規劃咨詢,提出了一個以發展CPU(中央處理單元)為主線的規劃咨詢稿,并應約在《科技日報》上發表了《有了CPU才能說不》的長篇文章。他還參加了2000年國家頒布的第一部產業政策(國務院18 號文)的研究咨詢工作。

中國工程院資深院士、曾任電子部副部長和中國電子學會理事長的孫俊人曾這樣評價他:“許居衍同志是中國微電子工業初創奠基的參與者和當今最重點企業的技術創建與開拓者,為中國微電子工業發展作出了重大貢獻。”


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