王守武：执著创“芯”六十年

华良甫

熟悉我国微电子科技领域情况的人们可能都知道，在该领域有三足鼎立一说，说的是黄昆、谢希德、王守武三位在解放初期从国外归来的博士、中科院学部委员。

黄昆、谢希德两位分别在晶格动力学散射理论和表面态物理方面卓有创建，而王守武则主攻半导体器件物理，偏重于应用。如今，这三位杰出科学家中均已作古。相对于黄、谢两位，王守武的知名度稍逊些，这可能与他一直在科研和产业化一线从事实际工作有关。

2013年是王老推动我国首个砷化镓激光器研制成功的第50个年头，也是他作为首批海归博士回国工作的第64个年头。上世纪80年代中期，王老在上海推动集成电路产业化工作期间，笔者有幸参与接待，因而有机会结识这位享誉业内的科学家。以后，我还有几次机会见到他，最近一次是去年在美国他女儿家。当时，他思维清晰、记忆力强、声音宏亮，就是耳朵有些重听。尽管已是95岁高龄，但王老一直牵挂着祖国超大规模集成电路工业生产情况。

出身望族的“海归”

王守武1919年出生于苏州的名门望族。父亲王季同是留英学者，1927年随蔡元培先生筹备中央研究院，在数学和机电方面有很深的造诣。王守武4岁随父来上海，少年时期基本在苏州、上海两地生活读书。

高中毕业前夕，因疟疾重犯，耽误了学校的年末考试和苏州全区的毕业会考，只拿到肄业证书的他无法入读清华、燕京等名校，只得听从曾留学德国的大哥的建议，进上海同济大学德文补习班学习。一年后，他重回苏州中学参加会考，拿到了高中文凭，才正式成为同济大学机电系的学生。

1941年毕业后，王守武曾到工厂短暂工作几年，之后转到同济大学任教。1945年抗战胜利，憧憬“科学救国”的王守武于当年10月入美国印第安纳州普渡大学研究生院攻读工程力学，翌年6月，获硕士学位。因各门功课成绩优异，校方资助他攻读博士学位。此时，正在兴起的量子力学引起了王守武的兴趣，他便从工程力学转向微观粒子运动规律的研究，并于两年后获得博士学位后留校从教。

1949年新中国成立，特别是1950年朝鲜战争爆发后，身在美国的王守武归国心切。他以看望年迈多病的寡母为由，抓住时机，携同在美国留学的夫人葛修怀女士（上海籍），怀抱不满周岁的女儿，于1950年回到祖国。由此，王守武开始了为国效力的生涯。

从零开始的突击

1956年在周恩来总理亲自领导下，我国制订了十二年科技发展远景规划，半导体技术被列为当时四大科研重点之一。中央有关部门决定，由黄昆、谢希德和王守武等知名学者在人才培养和开拓性研究方面进行突击。

王守武在美国学的主要还是偏物理本身的内容，但他深知半导体工作的重要性，毅然中断其他科研项目，全身心投入半导体研究，在中科院应用物理所组建了国内第一个半导体研究室，首先抓的是晶体管中最基本的材料—锗的制取。

他一面抓锗材料的提纯，一面亲自领导设计制造了我国第一台拉制半导体锗材料的单晶炉，并于1957年底拉制成功了我国第一根锗单晶。同年11月底到次年初，王守武与同事合作，研制成功了我国第一批锗合金结晶体管，并掌握了锗单晶中的掺杂技术，能控制锗单晶的导电类型、电阻率及少数载流子寿命等电学指标，达到了器件生产的要求。

1957年，林兰英博士回国，王守武亲自去她住的宾馆，成功将她动员到半导体工作组，就任材料研究组组长，具体实施硅单晶的拉制。在王守武、林兰英和课题组的共同努力下，我国第一根硅单晶于1958年7月问世。

为了促进我国第二代（晶体管型）电子计算机的研究，在王守武等的组织领导下，1958年，我国最早的一家生产晶体管的工厂—中国科学院109厂创立，从事锗高频晶体管的批量生产。在人员和设备都较欠缺的情况下，全厂人员奋战到1959年底，为研制109乙型计算机提供了12个品种、14.5万多只锗晶体管，完成了该机所需的器件生产。在我国科技发展史上，在两年内，一项产品、尤其是尖端科研领域的产品能实现从零开始、完成从研制到生产的整个过程，实属罕见。

上世纪50年代末和60年代初，受国家科委和中科院的委托，王守武开始筹建中科院半导体所。1960年9月，该所成立，王守武被任命为首任副所长，全面负责科研业务管理和分支学科开拓的筹备。以后，在检测设备、统一标准，特别在我国首个砷化镓激光器研究方面，他做了大量工作，还建立了半导体测试中心。

再次受命担重任

文革中，王守武遭受不公正待遇，备受诬蔑和诽谤，但他仍利用机会阅读文献，紧盯国际上迅猛发展的集成电路技术。

文革后期，周总理要中科院重视基础理论研究，王守武立即抓住这一时机，对耿氏器件中的雪崩驰豫振荡作了深入探讨，相关论文在1975年美国物理学会年会上宣读，受到国外同行好评。当年的《中国科学》杂志发表了这篇论文。

1978年10月，中科院主要领导请王守武出马，要他全面负责4千位MOS随机存储器的研究工作。这是一种大规模集成电路，要在不到4×4毫米见方的单元硅片上，经过40多道工序，制作出由1.1万多个晶体管、电阻、电容等元件构成的电子电路。如果单项工艺的完好率达到95%，芯片的最终工艺完好率也只有13%。要制作出样品，并有一定的成品率，谈何容易。

王守武从稳定工艺入手，跟着片子的流程，对工艺线的每道工序进行认真细致的检查，要求各工序的负责人，详尽地定出各自的操作规程。定好后就严格执行，未经工艺负责人应允，不许随意更改。

1980年，刚刚过完春节，上级要王守武去中国科学院109工厂兼任厂长职务，开展4K大规模集成电路的推广工作，从事提高成品率、降低成本的集成电路生产试验。

当时，国际上微处理器迅速发展，电脑即将推向社会，进入家庭已成趋势，大规模集成电路生产及配套设备、基础材料研制工作，由此成为当务之急。1983年，年逾花甲的王守武再一次受命，出任国务院电子振兴领导小组集成电路顾问组组长、国家科委半导体专业组组长，挑起了全国大规模集成电路会战领军者的重担。

院士当厂长

回顾王守武的经历和贡献，有一个单位和职务不得不提，那就是我国第一家半导体器件厂—中科院109厂（中科院微电子所的前身）。所有介绍王守武的文字中都会有这样的表述：1958年，他亲自创建中国科学院109厂，实现了锗高频晶体管的批量生产;1980年至1986年兼任中国科学院109厂厂长。

院士为何答应任厂长？对此，原中科院109厂党委书记张钟达和原109厂总工办主任马文杰曾这样撰文介绍：

80年代初中期，王守武回到他20多年前创办的109厂上任的直接原因，是保证科研成果顺利转化为生产计划，保证已获国家批准的109厂现代化引进线的建设更先进、更科学、更能起示范样板的作用;而更深层次地考虑，是他对国际集成电路产业的发展趋势、以及我国集成电路产业当时的现状进行分析后认为，我国集成电路产业只有把手工作坊式的生产方式转变成现代工业化的生产方式才有出路。要进行工业化的集成电路生产，生产线就必须是条件稳定、设备稳定、操作稳定、工艺稳定、实施科学管理的受控生产线。也就是说，王先生是怀着对国家集成电路事业的高度责任感来进行一项全新的探索。

张钟达和马文杰举了一个例子，工业化生产要求高纯度，必须实行管道化运输，为保证气体质量，王先生要求数十米长的气体输送管道要能抽真空，而且真空度要保持24小时不发生变化。可管路上使用的气体表几乎个个都有微漏气，达不到这个要求。怎么办？他就让大家将零件一个个拆开，分析每个零件的作用，查找漏气的原因，对症下药进行改造。最终，问题解决了。

执著的“八级钳工”

王守武知识渊博，工作严谨细致，什么事都要搞清所以然，认真到几乎执著的程度。

对基础辅助材料、超纯水（纯度达99.99999%以上）、MOS级化学试剂，他都一丝不苟地进行分析、测试;对设计版图，他反复对比、修改、优选。为提高集成电路成品率，他要求每一道工序成品率要在95%以上，关键工序完好率要达99%以上。

他身教重于言教，样样事情都是从自己做起。所用设备、仪器、仪表，一台台、一件件认真检修检测，并加以必要改造和革新。光刻机有渗油、蒸发台铝的厚度和致密度性能不稳、椭圆偏振测厚仪经常有小毛病……都是他蹲在现场，甚至趴在地上查原因换配件，一一解决。

有一台长期被弃之一旁的国产切片机，老线上还需要用，维修的技术人员修了好几次就是修不好。王守武亲自动手，分析机器的机械动作原理、各部分控制电路的功能作用、可能出现的问题等，和大家一起讨论，鼓励大家一定要把它修好。六十多岁的他，有几次都是和大家一起，在地上一蹲就是几个小时，终于找出了问题所在，修好了电路，重新加工更换了丝杆，使这台老设备又重新焕发青春。

这样的事例不胜枚举，以至于王守武在行业内享有“八级钳工科学家”的雅号。

用了一年时间，他把256位MOS随机存储器最高批量成品率提高到了当时国内前所未有的水平，最高一批达40%。当时在亚洲地区，这仅次于日本。

难忘“上海缘”

当时，上海是全国集成电路工业的主要基地，承担全国80%集成电路的生产。因为组织领导大规模集成电路研发和产业化方面的工作，王守武那段时间常来上海。笔者当时正在上海市大规模集成电路会战组工作，所以接触他机会较多，印象最深的是他日夜奋战，从不计较工作时间，总是毫无保留地尽自己所知、所能帮助年轻人。哪里最困难、问题最多，哪里就有他的身影。

21世纪初，已80多岁的王老先生两次来沪，关心了解上海超大规模集成电路生产成品率、成本、质量、配套能力，还深入到浦东张江“中芯国际”工厂的第一线问这问那，到“贝岭”、“先进”、“新科”等集成电路企业了解情况。

当年在上海和他一起参与过大规模集成电路产业会战的科技人员，至今仍非常怀念在王先生领导下，为国家大规模集成电路产业发展日夜拼搏的那段难忘岁月。

（本文转自《文汇报》）