王陽元

王陽元

王陽元院士現任北京大學教授、博士生導師、中國科學院院士,北京大學微電子學研究院院長,微電子學系主任,中國電子學會副理事長,《半導體學報》和《電子學報》(英文版)副主編,《微電子學科學叢書》主編。國家產業政策專家咨詢委員會委員,信息產業部科技委委員(電子),美國IEEE Fellow和英國IEE Fellow 等。

  • 中文名稱
    王陽元
  • 國籍
    中國
  • 出生地
    中國浙江
  • 出生日期
    1935年1月1日
  • 職業
    科學家
  • 畢業院校
    北京大學

人物簡介

王陽元王陽元

從事微電子學領域中新器件、新工藝和新結構電路的研究。二十世紀70年代主持研究成功我國第一塊3種類型1024位MOS動態隨機存儲器,是我國矽柵N溝道MOS技術開拓者之一。80年代提出了多晶矽薄膜"應力增強"氧化模型、工程套用方程和摻雜濃度與遷移率的關系,被國際同行認為"在微電子領域處理了一個對許多研究者都有重要意義的問題","對實踐有重要的指導意義"。研究了亞微米和深亞微米CMOS電路的矽化物/多晶矽復合柵結構;發現磷摻雜對固相外延速率增強效應以及CoSi2柵對器件抗輻照特徵的改進作用;

王陽元王陽元

90年代在SOI/CMOS器件模型和電路模擬工作方面,提出了SOI器件浮體效應模型和通過改變器件參量抑製浮體效應的工藝設計技術,擴充了SPICE模擬軟體。在SOI/CMOS新結構電路研究方面,開發了新的深亞微米器件模型和電路模擬方法,研究成功了多種新型器件和電路。;與合作者一起提出了超高速多晶矽發射極電晶體的新的解析模型,開發了成套的先進雙極積體電路工藝技術;這對獨立自主發展我國積體電路產業具有重要意義。90年代後期開始研究微機電系統(MEMS),任微米/納米加工技術國家重點實驗室主任,主持開發了五套具有自主智慧產權的MEMS工藝,開發了多種新型MEMS器件並向產業轉化,獲得一批發明專利。近期又致力于研究亞0.1μm器件和集成技術。 在1986 - 1993年任全國ICCAD專家委員會主任和ICCAT專家委員會主任期間,領導研製成功了我國第一個大型集成化的ICCAD系統,使我國繼美國、日本、歐共體之後進入能自行開發大型ICCAD工具的先進國家行列;在研究積體電路發展規律基礎上提出了我國積體電路產業和設計業的發展戰略建議。為推動我國微電子產業的發展,作為發起人之一,建立了中芯國際(SMIC-Semiconductor Manufacturing International Corporation)積體電路製造(上海)有限公司。

人生經歷

1935年1月1曰出生于浙江寧波鎮海縣,1941年開始在柴橋國小學習,1947年就讀于寧波中學,1953年考入北京大學,1958年畢業後留校任教。現任北京大學教授、博士生導師、中國科學院院士,北京大學微電子學研究所所長,中國電子學會常務理事,《半導體學報》和《電子學報》(英文版)副主編,《微電子學科學叢書》主編。國家產業政策專家咨詢委員會委員,信息產業部科技委委員(電子),國際固態電路會議(ISSCC)遠東程式委員會委員,美國IEEEFellow和英國IEEFellow等。

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70年代主持研製成功我國第一塊1024位MOS隨機存儲器,是我國矽柵N溝道技術開拓者之一,此後在多晶矽薄膜物理和氧化動力學研究方面提出了新的多晶矽氧化模型和氧化動力學工程套用方程和特征參數。被國際同行認為"在微電子領域處理了對許多工作者都有重要意義的課題",“對現實工藝過程研究具有重要的指導意義。”在絕緣襯底上生長矽單晶薄膜(SiliconOnInsulator-SOI)和TFSOI/CMOS電路研究中,發現了磷摻雜對固相外延速率的增強效應以及CoSi2柵對器件抗輻照特徵的改進作用。 在SOI/CMOS器件模型和電路模擬工作方面,提出了SOI器件浮體效應模型和通過改變器件參量抑製浮體效應的工藝設計技術,擴充了SPICE模擬軟體。在SOI/CMOS新結構電路研究方面,開發了新的深亞微米器件模型和電路模擬方法,研究成功了多種新型器件和電路。在MOS絕緣層物理與小尺寸器件物理研究,與合作者一起提出新的預測深亞微米器件可靠性的分析和測試方法。首次在國際上實現了有關陷阱電荷三個基本參量(俘獲截面、面密度和矩心)的直接測量和線上檢測。

在80年代和90年代分別研究亞微米/深亞微米CMOS復合柵結構和多晶矽發射極超高速電路,與合作者一起在理論上提出了一個新的、能夠更準確反映多晶矽發射極電晶體物理特徵的解析模型,被國際同行列為國際上有代表性的模型之一。對中國獨立自主發展超大規模積體電路產業和改變我國雙極積體電路技術落後面貌均有重要意義

在1986-1993年任全國ICCAD專家委員會主任和ICCAT專家委員會主任期間,領導研製成功了我國第一個大型集成化的ICCAD系統,使我國繼美國、曰本、歐共體之後進入能自行開發大型ICCAD工具的先進國家行列;在研究積體電路發展規律基礎上提出了我國積體電路產業和設計業的發展方向;組織參與了國家微電子"七·五","八·五"國家科技攻關。

現從事微電子學領域中新器件、新工藝和新結構電路的研究,發表科研論文160多篇,出版著作6部,現有16項重大科技成果。獲全國科學大會獎、國家發明獎、國家教委科技進步一等獎、光華科技基金一等獎等共16項國家級和部委級獎勵。

早年生活

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1935年的元旦,在每戶人家歡慶節日的時候,寧波柴橋鎮一個普通勞動者的家庭還在慶祝著另一件事情,那就是小陽元的出生,由于是在陽歷年元旦出生,祖父為他起名陽元。 王陽元從上國小起,就知道刻苦用功,各科學習成績年年都名列前茅。1947年,王陽元國小畢業,並且以寧波市鎮海區統考第一名的成績考上了省立寧波中學。從此開始了獨立求學之旅。

王陽元回想起培養自己的中學時,如數家珍。他曾經說過:“就其對我一生影響最深的學校來說,除了北京大學之外,就數我的中學——浙江寧波中學了。”因為在中學時期,他不僅養成了健康的生活和學習習慣,還樹立了要成為一個對祖國、對人民有貢獻的科學家的堅定理想。

曾經的一件事,為王陽元的科學家之路增添了動力。在寧波中學的時候,王陽元以其《未來的科學家——宇耕在成長》一文聞名于全班。“宇耕”是王陽元為自己起的筆名,意為“宇宙的耕耘者”。一個十幾歲的中學生說自己要耕耘宇宙,引起了很多人的驚訝,但更多的卻是不屑,很多同學認為他是痴人說夢。但王陽元仍在默默地堅持著,他堅信這就是他的理想,他將要為之奮鬥一生的理想。

為了實現這個夢想,王陽元總是鼓勵自己:“不能停下,繼續向前,堅持一下,就是勝利。”在這樣的信念的支持下,王陽元通過自己的努力成為北京大學物理系的一名大學生。

進入大學,“堅持一下”的信念仍然支持著王陽元,同時也為之帶來了難得的發展機遇:1956年,周恩來總理親自主持製定了12年科學規劃後,半導體作為五大門類學科之一得以重點發展。北京大學、復旦大學南京大學廈門大學和東北人民大學五校聯合在北京大學舉辦半導體專門化教育,北大再一次雲集了一大批優秀的半導體專家。王陽元作為第一批學生被重點培養。其間,他學習了有關半導體理論與技術的多方面知識,為長期在微電子領域開展工作奠定了扎實的基礎。

人物轉折

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1958年,是王陽元人生的一個關鍵轉捩點,因為在這一年他畢業留校,再一次選擇了微電子事業。這也印證了王陽元“傳家有道唯存厚,處事無奇但執真”的家訓。 留校的王陽元把工作重心放在了如何促進國家微電子產業發展上,經過深入的調查研究,他和同事們確定了“矽柵N溝道技術”的研究方向。經過近7年堅韌不拔的奮鬥,1975年,我國第一塊1024位MOS動態隨機存儲器問世,這被稱為是我國MOS集成電路技術和產業發展過程中具有裏程碑意義的事件,它比Intel公司研製的矽柵N溝道MOSDRAM隻晚了4年,因此獲得了1978年全國科學大會獎。從此,王陽元更加認定了積體電路技術對信息社會的重要作用。

微電子學和積體電路技術在上世紀80年代得到了較大的發展,積體電路的電腦輔助設計技術(ICCAD)與軟體工具成為製約其發展的障礙。鑒于中國當時的技術水準和科研條件,中國政府嘗試通過技術引進解決這個問題,但是為了不讓我國發展戰略高技術,西方國家在技術和設備上對我國實行封鎖禁運,技術引進的問題經過多方面的努力與談判都沒能成功,中國決心自己開發這項技術。在這一關鍵時刻,王陽元當時作為訪問學者從美國回國不久,即擔任起北大微電子研究所所長的職務,並被聘請擔任全國ICCAD委員會主任,主持組織集成化ICCAD三級系統的研發工作,開始了我國積體電路設計自主創新的新階段。

經過6年奮戰,中國第一個按軟體工程方法開發的、集成化的超大規模積體電路電腦輔助設計系統研製成功了。它的研製成功使中國繼美國、日本、西歐之後進入到能自行開發大型積體電路電腦輔助設計系統的先進行列,具有完全的自主智慧產權。

對于自主智慧產權,直到現在,王陽元還是十分重視,他說,智慧產權是原始創新的具體體現,一個產業的持續發展必須有足夠的智慧產權作為其堅強後盾。在針對客觀需求開展系統研究工作的時候,我們決不能亦步亦趨地沿著已有的技術路線走下去,必須立足于創新,有所發明、有所創造。

王陽元曾任國家級微米/納米加工技術重點實驗室的主任。在實驗室建設之初,王陽元就強調:“真正的關鍵技術是買不來的,我們必須自主研發,從基礎層面上提升我國微機電系統的研製和開發水準。”經過近十年的努力,這個實驗室建立了中國第一個與積體電路加工工藝兼容的微機電系統加工平台和設計技術平台。到目前為止,已經自主開發了3套加工工藝,有6項技術創新,已獲11項發明專利的授權,還正在申請29項發明專利。

院士文集

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匯集了王陽元院士在1998年到2004年期間發表的重要論文和論述,內容涉及微電子學科的發展戰略研究、發展前沿綜述、學術論文、科學研究方法論、產業建設和人才培養等多個方面。在此期間裏,他與合作者以及研究生共同發表了70餘篇學術論文。本書從中精選了發表在國內外重要學術刊物上的有關SOI/CMOS器件與電路、超深亞微米器件研究、MEMS研究和電路研究等方面的36篇有代表性的學術論文。這些論文和論述在國內外微電子領域的學術界、教育界和工業界產生了深刻影響,推動了我國微電子科學技術和產業的發展,反映了王陽元院士作為一位“仁智雙馨”的戰略科學家的風貌。 本書可作為高等學校信息技術及微電子專業師生的參考書,也可供相關領域的技術人員、科研人員及科技管理人員學習參考。

中芯國際

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幾十年如一日的研究、實踐,使王陽元深刻地體會到微電子學最終還要服務于實踐。于是,中芯國際應時而生。中芯國際成立于2000年,擁有3座晶片代工廠,包括一座具有後端銅互連工藝的代工廠。2003年,中芯國際被世界知名的<半導體國際>(SemiconductorInternational)雜志評為全球“2003年度最佳半導體廠”之一,並在2004年建成了我國第一條大型12英寸納米級積體電路大生產線。 對于中芯國際,王陽元有自己的評價:“中芯國際既是中國晶片製造業的又一個裏程碑,也不全是中國積體電路晶片製造業的裏程碑。”

他解釋說,說它是裏程碑是因為它把中國積體電路技術水準與全球先進水準的差距由原來的4~5個技術節點縮小到1~2個,實現了中國晶片製造業的歷史性突破;說它不是裏程碑,則是因為中芯國際還沒有真正能夠掌握一大批具有世界前沿水準的自主智慧產權。但是,我們希望將來的中芯國際能夠掌握國際前端技術,能在某些領域引領世界潮流,成為又一個真正的裏程碑。

在談到這個話題的時候,王陽元認為目前中國的風險投資機製尚不完善。因為科研院所的科技成果並不等于產品,而產品又不等于商品,其中要有一個中間環節,即風險投資。他引用馬克思<資本論>中的一句話“產品變為商品是驚險的一躍,其結果要麽是產生利潤,要麽是摔死資本家”。這也是風險投資的真實寫照,所以,現在的風險投資必須建立退出機製。同時國家應相應地降低企業上市的門檻,尤其是高新技術企業,讓更多的企業可以得到融資。目前,我國高新技術企業的平均壽命是兩年左右,其中很重要的因素是沒有資金的支持。

作為微電子學界的一位領軍人物,王陽元對中國微電子技術的發展充滿信心,他說,未來我國微電子技術將通過與其他學科更密切的結合產生新的產業。微電子技術的強大生命力在于它可以低成本、大批量地生產出具有高可靠性和高精度的微電子晶片。這種技術一旦與其他學科相結合,便會誕生出一系列嶄新的學科和重大的經濟成長點,作為與微電子技術成功結合的典型例子便是MEMS(微機電系統)技術或稱微系統技術和生物晶片等。前者是微電子技術與機械、光學等領域結合而誕生的,後者則是與生物工程技術結合的產物。

微電子機械系統就是微電子技術的拓寬和延伸,它將微電子技術和精密機械加工技術相互融合,實現了微電子與機械融為一體的系統。MEMS將電子系統和外部世界聯系起來,它不僅可以感受運動、光、聲、熱、磁等自然界的外部信號,把這些信號轉換成電子系統可以認識的電信號,而且還可以通過電子系統控製這些信號,發出指令並完成該指令。從廣義上講,MEMS是指集微型感測器、微型執行器、信號處理和控製電路、接口電路、通信系統以及電源于一體的微型機電系統。MEMS技術是一種典型的多學科交叉的前沿性研究領域,它幾乎涉及到自然及工程科學的所有領域,如電子技術、機械技術、光學、物理學、化學、生物醫學、材料科學、能源科學等。

積體電路作為一項技術發明,極大地改變了人類的生活方式和生產方式,對社會的進步起到了重大作用。目前,我國積體電路的市場規模世界第一、市場成長速度世界第一,但是外貿逆差也是國內第一。

成果榮譽

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發表科研論文230多篇,出版著作6部,現有17項重大科技成果。獲全國科學大會獎、國家發明獎、國家教委科技進步一等獎、光華科技基金一等獎等共16項國家級和部委級獎勵。 為推動我國微電子產業的發展,作為發起人之一,建立中芯國際積體電路製造有限公司,領導建設成功了我國第一條12英寸納米級積體電路生產線,使我國積體電路大生產技術水準處于國際先進水準。共培養百名碩士、博士和博士後。發表科研論文230多篇,出版著作6部。

王陽元有20項重大科技成果。1978年獲全國科學大會獎,1991年獲國家教委科技進步一等獎,2003年獲何梁何利科技進步獎,2007年獲國家科技進步二等獎,等19項國家級和部委級獎勵。

王陽元長期擔任中國電子學會副理事長,<半導體學報>和<電子學報>(英文版)副主編。信息產業部科技委委員(電子),美國IEEEFellow和英國IEEFellow等。

其著作《積體電路工業全書》、《積體電路工藝基礎》、《多晶矽薄膜及共在積體電路中的套用》、《多晶矽發射極電晶體及其積體電路》、《半導體器件》現存于寧波市圖書館“地方文獻·甬籍名人名作庫”。

努力建設

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中國積體電路技術和產業從20世紀五六十年代剛剛起步的半導體研究,到“文革”時期與國際學術界基本隔離,再到八九十年代艱辛地挑戰國際前沿,現在終于開始了飛躍式地發展,引起了世界的關註。 面對中國積體電路令人興奮的成績,作為中國積體電路產業的開拓者之一,中國科學院院士王陽元有自己的看法:“中國積體電路能取得這樣的成績固然令人興奮,但是我們也面臨著前所未有的挑戰。自主智慧產權缺少、科技成果產業化率低、研究人員缺乏等都是我們現在亟須解決的問題。”

自主智慧產權是形成積體電路產業核心競爭力的關鍵。積體電路產業是資金高投入、技術高密集、高度國際化的產業,但真正阻礙後發國家進入國際積體電路產業領域的是技術。不能在產品設計和製造工藝技術上擁有一批自主智慧產權,就永遠難以在國際市場中生存與發展。

在我國建設創新型國家的背景下,自主智慧產權、技術產業化尤為重要,在微電子領域,王陽元提出了“產前研發聯盟”的構想。產前研發聯盟,將實行“官、產、學、研、用”相結合,背靠高校與科研機構的基礎和套用基礎研究,面向產業發展大生產的關鍵技術需要,能提高自主創新的核心競爭力,開發為下一代積體電路發展(當前可定位在45~22納米)提供企業所需要的產前核心技術、專利,並培養相應的人才。

王陽元認為,科技創新的背後是體製、機製創新的問題,科技創新與機製創新互為動力、互為因果,新的科技創新會催生與之相適應的新型機製,同時也要依賴于機製的不斷進步;而新的機製創新所形成的有利因素也可以促使更多的科技創新成果不斷涌現。所以,產前研發聯盟要想做好,首先要在體製與運作模式上下功夫。

產前研發聯盟會採取不以盈利為主要目的公司運作機製。以政府為主導(包括中央政府和地方政府),實行企業、大學、研究所及主要套用部門等共同組建的股份製獨立法人單位。產前研發聯盟採用開放模式,不僅向國內企業、研究單位開放,而且向國際開放,以提高國際間合作。它能夠激發原始創新能力、能夠通過整合資源形成集成創新能力和通過引進消化吸收形成再創新能力的較好組織形式;是符合自主創新戰略目標的,企業為主體、產學研結合的集約化技術創新體系;是能夠在較短的時間內實現關鍵技術和核心技術突破的、控製和降低對國外資源依賴程度的有效戰略舉措;是加速科技成果向現實生產力轉化的新型紐帶和橋梁。

王陽元說:“關于產前研發聯盟我已經呼吁了很長時間,但是由于相關方面的體製問題,還沒有得到落實,但是我還會堅持呼吁,我相信堅持到最後一定是成功!”

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