今天是:

实验室资讯网

做成那不可能之梦:低调华人科学家颠覆技术 影响人类

实验室资讯网时间:2018-11-17 点击: 百度搜索

【导读】本周末,2018年未来科学大奖颁奖典礼举行,其中数学与计算机科学奖授予了光学专家林本坚博士(谁是林本坚?),表彰他开拓了浸润式微影系统方法,持续拓展纳米级集成电路制造。他是IEEE(国际电气与电子工程师协会) Fellow、SPIE(国际光学工程学会) Fellow、美国国家工程院院士、台湾“中央研究院......
TAG标签: 华人科学家 颠覆技术 影响人类 林本坚博士 光学专家
做成那不可能之梦:低调华人科学家颠覆技术 影响人类

导语

本周末,2018年未来科学大奖颁奖典礼举行,其中数学与计算机科学奖授予了光学专家林本坚博士(谁是林本坚?),表彰他开拓了浸润式微影系统方法,持续拓展纳米级集成电路制造。他是IEEE(国际电气与电子工程师协会) Fellow、SPIE(国际光学工程学会) Fellow、美国国家工程院院士、台湾“中央研究院”院士,也获得了包括IEEE Cledo Brunetti Award在内的多个奖项。

从45纳米开始成为半导体生产的主流技术,到今天的7纳米,他开创的“浸润式”不仅让台积电跳跃成为业界领袖,而且推进摩尔定律达6个世代,对世界半导体产业影响深远。前不久,《知识分子》专程飞赴台湾新竹清华大学,拜访了林本坚博士,聊科研、聊创新、聊教育——他“用心则乐”的人生态度,给予我们很多的启发

做不可能之梦

2002年初,在一个技术研讨会上,面对几千名听众,林本坚提了一个“疯狂”的想法。

他的想法涉及芯片制造的关键环节——光刻,简单说,是用光将绘满成百上千万器件的芯片设计图案,缩放到指甲盖大小的硅晶表面,类似于照相机造影成像,只不过清晰度要达到纳米级(毫米的百万分之一)。

你可能听说过摩尔定律。这个“定律”预言,约两年,芯片上的晶体管个数就会翻倍。在过去的半个多世纪,无数科学家、工程师想尽各样办法,延续其“正确”性。

当然,过程并非一帆风顺。2002年这一年,在把尺寸缩小至65纳米之后,业界再次“卡壳”。

这是一个需要英雄,也产生了英雄的一年。林本坚“复活”了他15年前,早在IBM时提出的一个想法,叫“浸润式微影”——在镜头和硅片之间加入水,就能显著地提高清晰度。

分析了当下主研的157纳米光以及极紫外光之后,他认为那些都遥不可及,而浸润式研发成功的希望极高,具体来说是用193纳米的光加水,不仅可以跨越157纳米的技术障碍,还能增进一个世代,且更容易开发。一时间业界轰动!

这是他大放异彩的一年,但也是几家光刻机巨头难熬的一年。之前,大家把所有的精力和时间都集中在用157纳米光的技术路径上,研发费用全世界已经超过十亿美元。现在,忽然一个人站出来说,你们错了。

显然,改正错误很难。国际公司的高官试图通过林本坚的上司“施压”,叫他不要“搅局”。好在台积电的高层并没有这么做。

在接下来的一年多,风尘仆仆的林本坚,如执着的传教士,奔赴荷、德、美、日各地,说服同行和商业伙伴改用浸润式。2003年10月,世界最大的光刻机制造商荷兰ASML公司给林本坚展示了刚刚赶制出来的第一片用浸润式曝光机做出来的成像。接着,台积电和ASML公司合作,经过持续的努力,将这一技术体系完善至量产水准。

从量产的第一代45纳米开始,40纳米、32纳米、28纳米、20纳米、16纳米、14纳米、10纳米、7纳米都靠浸润式技术生产。目前,绝大多数的芯片都是采用浸润式技术生产的。

改正那不可改的错

林本坚重新提出并点亮了他15年前的想法,造成芯片制造的大转弯,至今引领技术潮流。其实,他坚韧执拗的本性,在IBM时就已有体现。

那时,IBM有很多人在研究X光微影,而林本坚属于“少数派”——他带领一个小组研发深紫外光微影。林本坚多次提出X光不可量产的原因,包括上司主管在内很多人都听不进去。

一次老板开月会,左手边坐了很多人,而右手边坐着林本坚一人,这位主管开玩笑地说,“你看,紫外线多孤单!”林本坚眼光扫了下四周,回答道:“我选择最有成长空间的位置”。

IBM有不少物理学家,他们建议用电子储藏环做X光光源,并在Brookhaven建了一个出光口。建成当日,众人聚会庆祝,老板给每个人发了一件T恤,上面印着“X光可用”(X ray works)。当然,林本坚也从洋洋得意的老板那里领到了这样一件T恤。回到办公室,林本坚拿出笔和纸,加贴了几个字,变成“X光可用,给牙医用”(X ray works - for the dentists),并用磁铁固定住,挂在文件柜上,经过的人人可见。

事实证明,他是掌握真理的少数派。

上个世纪的80年代,一次偶然的机会,林本坚看到了一幕剧,名叫《梦幻骑士》,描写了唐吉柯德的故事。里面的一首曲子,曲名叫“去做那不可能之梦”(To dream the impossible dream)。他听后十分喜爱,费了很大力气把歌词背下来,一直吟唱至今。林本坚告诉我,这首曲子和他的个性有点吻合——

做不可能之梦,

战不能败之敌,

忍不可忍之悲,

赴勇者惧之阵;

正那正不了的错,

追求遥远真纯的爱,

双手疲累时继续努力,

要够那够不着的星星!

追随那星是我的渴望,

无论多渺茫,不管多遥远,

为正义而战,无须存疑或顾虑,

为成全天意,愿进军地狱。

深知我若对这荣耀的渴望忠心,

长眠时我的心必祥和宁静。

世界必要变得更好,

因为有人被嘲笑,布满创伤,

仍然用他仅存的勇气,

去够那够不着的星星!

“我想我有点堂吉诃德的个性。” 他说。

面对面:对话林本坚

《知识分子》:说起来,你第一次提出“浸润式”是15年前的1987年,在IBM的时候?

林本坚:是的。我进IBM研究中心的时候,量产的是5000纳米的技术,我可以给大家做出500纳米,超前10倍。当然不是量产,我们的研发要领先生产两三代。1987年在研讨会上,我的论文比较全面性的,