华人院士马佐平:芯片要舍得投入培养技术人才

中国芯片何时赶上世界先进水平?

美国对中兴、华为的制裁让我们全民关心起中国的芯片(集成电路)行业的现状了,和世界先进水平差距很大是比较客观的现实,为什么会出现这种情况及未来多久能突破?对中国芯片行业比较了解的马佐平院士对此有比较全面和深刻的认识。 马佐平,75 岁,美籍华人,

撰文 | 胡巍巍

美国工程院院士、中科院外籍院士、美国耶鲁大学讲座教授、微纳电子科学家马佐平,在采访中给出上述评论。这位 75 岁的美籍华人,几十年来虽然身在美国,但一直关注着中国芯片。

图 | 马佐平(来源:受访者供图)

2014 年,中国集成电路进口额,已经超过石油进口额,并成为第一大进口商品。同年,《国家集成电路产业发展推进纲要》出台,1380 亿元的国家集成电路产业投资基金建立(俗称“大基金”)。

图 | 《国家集成电路产业发展推进纲要》相关新闻报道(来源:中国电子报)

马佐平回忆称,“大基金”曾在全国各地资助兴建二十多个芯片厂,每一个平均要 50 亿美元,可他们自己没有技术,只能从国外买,又只能买人家 10-15 年前的技术。并且后续他们还得买国外新技术,这样永远只能跟着别人跑。马佐平建议,要舍得给芯片研发投钱,而不是把钱都花在买技术和建厂上,那样就算产出芯片,也落后国外好几年。

其实,中国官方对芯片产业的资金投入,比美国官方还多很多(美国芯片研发主要以民营企业投入为主)。马佐平说,部分国内半导体基金的顾问们,常常带有私心,有的又当裁判、又当球员,既要自己制定基金审核标准,还要让自己的团队来申请,事后还对团队说:“你看,多亏了我,否则你们怎能拿到这个项目。”

对此,马佐平心认为,部分高校的科研能力,也是参差不齐,为了便于发论文,多数都是跟着国外走。有些国外早就不做的东西,他们还在做,即便做出来、也已经过气。本身就是台积电科技顾问的马佐平认为,中国有科技底子,且已培养出全球最多、最优秀的工程师。他说,台湾在 20 世纪 70 年代初决心做半导体时,也是一穷二白,但现在台湾无论是芯片设计、制造,还是封装和测试,都处于世界领先地位。

原因正是基于台湾半导体在关键发展期,成立了最高顾问团,顾问团里没有一位本地专家,全是外籍顾问。因为没有利益关系,顾问团们才能毫无私心地提建议。

对于国产芯片寄希望颇深的中芯国际,马佐平说台积电有上万人的高级研发人员,中芯国际大概只有三四百的研发人员。台积电的人才本来就更厉害,人数还比后者多得多。所以,中芯国际怎么可能快速追上台积电?

另一方面,中芯国际创始人张汝京,是马佐平的老朋友,其已从该司辞职多年。马佐平认为,张汝京对中国的 IC 产业,有着不可磨灭的重大贡献,是他把中国的 IC 代工产业,从零提升到全球前三名,这是无人可以比拟的。

图 | 张汝京(来源:百度百科)

马佐平举例说,就好比跑马拉松,头一百米超越对手根本无济于事,重要的是在终点获胜。所以,中芯国际不应过分关注当前是否领先对手,而应按部就班地往前跑。

三十年来,身在海外心系华

这位已过古稀之年的老人,虽然从 1949 年就离开中国大陆到台湾生活,虽然从读研究生开始就一直生活在美国。但从 1993 年起,马佐平对于祖国的乡愁,表现得硬核且直接。

联发科辟谣、中芯国际表态,华为芯片问题不能取巧,唯有去美化

最近这一段时间以来,随着美国芯片禁令升级的消息传出,大家都大为华为担心,因为目前华为的营收中,有90%的业务收入是与芯片相关的。 另外还有很多自认为“聪明”的网友给华为出了很多招,比如找联发科定制芯片,以及找中芯国际代工,避开美国的限制等等。

1993 年访问中国。参观访问了各省各地的电子研究所,并于离开前、在北京召开一场研讨会,十几个研究所均出席了会议。会上,马佐平让他们做自我介绍,结果与会研究人员发现,很多他们正在做的课题,要么是其他研究所也在做,要么是已经做过。如果早点通气,中国科研就能少走很多弯路。所以马佐平说,他在那次研讨会最大的贡献,就是让十几家研究所互相认识,并促使他们后续多交流。

2002 年到 2005 年,马佐平与清华大学微电子研究所交流比较密切,主要是共同研发闪存器件。2005 年,马佐平与北大微电子学研究院王阳元,共同成立北大 - 耶鲁微纳电子合作,以期研讨微电子和纳米电子领域的先进课题。培养出诸多后继之才。譬如中科院当选时最年轻的女院士、北京大学副校长黄如,便是从该研究中心走出的优秀半导体专家之一。

图 | 黄如(来源:北京大学官网)

2003 年,马佐平成为当年美国国家工程院唯一入选的华人院士,这主要基于其从博士就开始研究的 MOS(Metal-Oxide-Semiconductor,金属 - 氧化物 - 半导体)晶体管,尤其是在栅介质方面的研究。

当初,他先是定下栅介质作为研究大方向,后来决定专注于辐射效应对晶体管的栅介质的电性影响。而这一研究方向的发现,本是一个偶然。

马佐平在耶鲁读书时,经常陪同同为耶鲁校友的林彬芳做微生物实验。有一次,她把病毒和细菌,放在透明玻璃试管里,接受伽马射线的照射,以便研究辐射效应、对病毒及细菌突变的影响。一小时后,试管颜色从透明变成了灰色。而林彬芳只专注于病毒受辐射线的影响,完全忽略了玻璃管的变化。

但这恰好被马佐平捕捉到:他研究的晶体管的栅介质,主要成分正是玻璃的氧化硅。他就此获得灵感:既然晶体管一定会显现强力的辐射效应,那么辐射效应对晶体管的栅介质的电性影响,应该值得研究一番。随后,该选题也成为他博士论文的主题。

更重要的是,此后一生他都在研究 MOS 的栅介质。多年后,英特尔、IBM 等公司量产的 High-k Gate Dielectrics 芯片,体现的正是马佐平的早期理念。

自幼兼济天下

图 | 耶鲁大学

至于选择半导体专业,马佐平也是凑了个巧。刚进耶鲁没多久,他按规定去老师办公室,请一位教授作他的论文指导教授。恰好那位教授不在,隔壁一位磁学教授,名叫巴克,当场邀请马佐平一起谈谈,并说服马佐平跟着他学习。

巴克说,他下学期要转到半导体领域,还会请贝尔实验室最知名的半导体专家,来定期讲课。后来,马佐平成为耶鲁历史上半导体芯片专业的第一位博士生,并和巴克一起创立了半导体专业和实验室。

1969 年,耶鲁开放男女宿舍在同一栋楼,马佐平借此认识一位台湾大学师妹——即林彬芳。一次在餐厅吃饭,林彬芳知道他学的是电机系,就让他帮忙修电视机。但马佐平并不会修,却也故作镇定地说,修电视机得先给他电路图,没有电路图是不能修的。林彬芳一听,觉得他一定是个电机高手,连电路图都知道。时隔半个世纪,回忆起此事,马佐平至今仍旧颇有几分得意。

后来,马佐平成为耶鲁中国学生会的会长,当时学生会人不多,只有台湾和香港来的同学,还没有中国大陆来的,所以很多事情都需要林彬芳帮忙,俩人由此接触越来越多。在他读研三时,林彬芳正式成为马太太,两人在异国他乡的美国校园,成家结婚。

图 | 左起马佐平儿子、女儿、太太林彬芳和他本人,摄于 2010 年(来源:受访者供图)

教书育人、传道受业,大概是他反哺中国芯片的最好方式。

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众所周知,自从去年华为5G技术研制出来后,西方国家就一直在抵制华为,美国为了本国苹果和高通企业的发展,宁愿不发展本国的5G技术,也要控制华为进军欧美市场,现在更是切断了华为的半导体供应链,可以说华为遭遇了前所未有的打击,还出现了短期断供的现象。