国际著名半导体器件物理学家、微电子学家,中国科学院院士,IEEE Life Fellow,九三学社社员,电子科技大学教授陈星弼先生,因病医治无效,于2019年12月4日17时10分在成都逝世,享年89岁。
陈星弼先生1931年1月28日出生于上海,祖籍浙江省金华市浦江县。1952年毕业于同济大学电机系。毕业后在厦门大学电机系、南京工学院(现东南大学)无线电系担任助教。1956年到成都电讯工程学院(现电子科技大学)任教。1983年任成都电讯工程学院微电子科学与工程系系主任、微电子研究所所长。曾先后在美国俄亥俄大学、加州大学伯克利分校、加拿大多伦多大学作访问学者。
陈星弼先生是我国第一批学习及从事半导体科技的人员之一,是电子工业部“半导体器件与微电子学”专业第一个博士生导师。他是国际著名的半导体器件物理学家、微电子学家,是国际半导体界著名的超结结构(Super Junction)的发明人,也是国际上功率器件的结终端理论的集大成者。
陈星弼先生于上世纪五十年代末,在国际上最早对漂移晶体管的存贮时间问题作了系统的理论分析。七十年代,他在我国率先制造硅靶摄像管。八十年代以来,从事功率半导体器件的理论与结构创新方面的研究。在中国首次研制了VDMOST、IGBT、LDMOST、MCT、EST等器件,并第一个提出了各种终端技术的物理解释及解析理论。上世纪八十年代末他提出了两种新的耐压层结构,并作了唯一的三维电场分析。其中超结结构打破了传统功率器件的硅极限,被国际学术界称为“功率器件的新里程碑”。
2000年以后,陈星弼先生的其它重要发明还包括高K电介质耐压结构、高速IGBT、两种多数载流子导电的器件等。他发表超过200篇学术论文和获得授权中美等国发明专利40余项,其中著名的超结发明专利US 5216275被国际专利他引超过550次,并授权给国际主流半导体公司。他主持完成国家自然科学基金重点项目、军事研究项目、国家“八五”科技攻关项目多项。获国家技术发明奖及国家科技进步奖2项,省部级奖励13项。曾任电子工业部第十三所专用集成电路国家级重点实验室学术委员会主任委员、四川省科学技术顾问团顾问等。
因对我国功率半导体领域的突出贡献,陈星弼先生于1999年当选为中国科学院院士。因对高压功率MOSFET理论与设计的卓越贡献,他于2015年5月获得IEEE ISPSD大会颁发的最高荣誉“国际功率半导体先驱奖”,成为亚太地区首位获此殊荣的科学家。2018年5月,因发明的超结器件成为国内首位入选IEEE ISPSD首届全球32位名人堂的科学家。
陈星弼先生一生热爱祖国,忠于党的教育事业,追求真理,严谨治学,立德树人,务实求真,谦虚善良,风趣幽默,展现了老一辈科学家的高尚品德和家国情怀。他热爱电子科大,为学校贡献了一生的智慧和全部热情。他热爱科学研究,热爱学生,热爱古典音乐,热爱分享他的教育理念以及古典音乐的美妙。陈星弼先生的逝世是我国科技界、教育界、九三学社和电子科技大学的重大损失。我们沉痛悼念并深切缅怀陈星弼先生!
陈星弼先生千古!
漂泊少年求真理
1937年,“七七事变”之后,全面抗战爆发,那年陈星弼6岁,却不得已告别熟悉的家,跟随父母踏上了逃难漂泊的生活。他们先逃到浙江余姚,陈星弼在余姚县横河小学读三年级,可是才读没多久,上海陷落了,陈星弼又跟随父母逃往浦江。一路不停的逃亡,偶然的安顿,转学四次才终于结束了小学生活。
回到上海以后,陈星弼就读于著名的敬业中学,近十年颠沛流离的生活和贫困艰苦的环境让他在学业上和同班同学差了一大截,倔强的陈星弼勤奋努力,迎头赶上。有一次,居小石老师还在全班同学面前表扬陈星弼“特立独行”的解题风格,不管是否会做,都有自己特别的方法。居老师还鼓励陈星弼“要一辈子做傻瓜(老实人),不要投机取巧”。这位老师对陈星弼的影响极大,习惯独立解题的陈星弼在之后的科研中也更能发现问题,啃下硬骨头。“做傻瓜”的人生信条也让他一丝不苟、踏踏实实、不计浮名。
陈星弼(前排中)与部分高中同学合影(1945年)
学生时代的陈星弼对好老师总是“莫名其妙地非常崇拜”,即便上了大学也是如此。对于好老师的课,他总是不计辛苦地去听课。除了本学院的课,他还去听机械系、土木系、测量系的课。好老师的课总是堂堂爆满,陈星弼有时只能站在教室外趴在窗子上听课,但是他依然乐此不疲,觉得这是“一种享受”。陈星弼也很认真地听本系的黄席椿教授的课,他教授的“电工数学”、“电波与天线”等课程给陈星弼打下了扎实的电工基础,他严谨认真、循循善诱的讲课风格也在之后深深地影响着陈星弼的教学生涯。
热血初缘半导体
1952年,陈星弼从同济大学电机系毕业,之后他被分配到厦门大学电机系当助教。第二年,国家开始院系调整,陈星弼转到南京工学院无线电系。在那里,他辅导了四年电工基础课。1956年,他被指定到新成立的成都电讯工程学院工作,同时也给了他进修新学科的机会。做了四年电工基础的陈星弼敏锐地捕捉到半导体这一新方向,他选择到中国科学院应用物理研究所进修半导体。他在该所两年半的时间内,一边工作,一边自学了从物理系四大力学到半导体有关的专业课,他暗下决心要跨越转专业难关,投身祖国新兴的半导体事业。
1958年,在中国科学院进修的陈星弼被漂移晶体管吸引住了,当时他被指派去为计算机做半导体器件的测试。他以一个科研工作者的天赋,敏感地意识到这一领域具有极大的研究价值和发展潜能。不久,他写了第一篇论文《关于半导体漂移三极管在饱和区工作时的储存时间问题》,陈星弼把它投到《物理学报》,没多久就收到了审稿意见,但是陈星弼不知道审稿人正是著名的半导体物理学家王守武先生。陈星弼认真地修改了论文并就相关问题做出了解释。直到论文发表之后,陈星弼才知道王守武先生是审稿人。在该文中,陈星弼对漂移晶体管应用于计算机中的饱和区工作的存储时间问题做出了系统的分析。后来论文被美国斯坦福大学教授毕列卡于1967年在《晶体管的电特性》中引用,日本管野卓雄教授在陈星弼发表论文4年后才发表了相关问题的论文。第一篇论文就大获成功是陈星弼没有想到的,但是这份成功却无形中让陈星弼对未来的科研之路充满了信心和憧憬。
陈星弼与毛钧业教授研讨工作
命运总是青睐有准备的人。20世纪60年代末70年代初的彩色电视大会战给陈星弼提供了在科研实践领域崭露头角的机会。1969年陈星弼被派往到773厂支援研制氧化铅摄像管,一次,他通过该厂资料所的人获知,贝尔实验室正在研制硅靶摄像管。陈星弼向当时学校负责彩电攻关的许宗藩提出研制硅靶摄像管的建议。这一科研项目得到省国防科委的大力支持。成都电讯工程学院被四机部接管后接受的第一个科研任务就是研制硅靶摄像管。全组人经过四个月的艰苦奋战,在733厂和970厂的配合下,终于研制出我国第一支硅靶摄像管。
陈星弼不仅个人快速成长,他在担任三系系主任后,带领全系老师成功地申请到“半导体器件与微电子学”的博士点,为学校在该学科领域的发展做出了开创性的贡献。陈星弼(后排左三)与半导体专业部分教师合影(摄于20世纪80年代)
“二次革命”引潮流
第一次电子革命是指由半导体微电子技术引起的变化,信息时代随之而来。陈星弼曾生动地描绘微电子技术,“它是应用一个比头发丝小百倍(且越来越小)的晶体管(半导体器件)代替50年前有半个香蕉大的电子管”。
令人更加惊异的是“第二次电子革命”。这一提法最早出自B.J.Baliga,他认为用微电子技术来控制和利用电能的方法,可以称为第二次电子革命。然而,有一个问题成为发展的瓶颈。要让功率管实现对电能的控制,主要的方法是开关。要想实现对开关的自由控制,就要实现开关的高灵敏、智能化。但是,功率管要求耐高电压而集成电路只能耐低电压。国外不得不把功率管和集成电路“隔离”开来,耗费巨大成本,还“费力不讨好”。陈星弼决心啃下这块硬骨头,要让仪器不仅有了一个“聪明的大脑”,还能做到“四肢发达”,让做开关的功率管能够轻松地直接连到集成电路上。
经过多年的试验,陈星弼通过改变功率管的结构,发明了复合缓冲耐压结构,现称为超结器件(SUPER-JUNCTION)。它的优点是导通电阻低,易驱动,速度快。该技术已经获得美国和中国发明专利。自1998年起,国外已有8家公司在制造。这个方法的工艺被改进后,成本大大下降,目前已成为一种重要产品,科技成果转化市场规模每年超过10亿美元。
陈星弼在伯克利校门前留影(摄于1981年)
美国得克萨斯大学电子工程系终身教授周电在中美两国法庭提交的专家证词中证实陈星弼的发明“第5216275号美国专利被此后的220多项美国专利所引用”。美国专家Michael W. Shore在给电子科技大学的信中提到,陈星弼的成果已经在世界范围内产生了20亿美元的商业价值。
陈星弼对超结器件仍然不满意,他耿耿于怀的是它的缺陷。他又研制成功了“具有异型掺杂岛耐压结构”。它适用于各种材料的各种功率器件,属于耐压结构上的创新。利用这一发明技术,耐压450V的器件只需不到30μm的外延层。同时利用这一发明不仅可使功率MOST导通电阻下降一倍(过去杂质分布优化理论的极限只不过比均匀分布的下降10%),而且用在470V耐压的二极管上其开关速度及导通压降与东芝公司的200V器件一致。
20世纪90年代初,行业内专家认为,陈星弼的几项发明成为第二次电子革命的突破口,这一创新在十年内将无人能突破。
陈星弼院士入选ISPSD首届名人堂
有人曾经问过陈星弼:“你做科研的动力是什么呢?”陈星弼的回答是,“是对未知世界的好奇心,而不是为了生存、吃饭或者金钱。”而为科研付出的代价,陈星弼也深有感触。“科研需要你将所有精力、时间投入其中。只有不停地想,吃饭、走路的时间都不放过,才有可能在一刹那突然想出来。”“科研没有运气,”陈星弼说,“要做出成绩来,只有不停地努力。”
丹心一片育桃李
如果说陈星弼这一生有两件事不能割舍,除了科研之外,就是他对学生的爱。1959年,刚回到成都电讯工程学院工作的陈星弼给半导体材料与器件专业6539班上专业课《半导体物理》。那时年轻的陈星弼上课从不带讲稿,他总是从身上摸出一张香烟盒大小的纸片,滔滔不绝地讲起来,偶尔看看纸片上的备忘摘录。原三系总支书记刘清泰清楚地记得陈星弼给他们上课时的小卡片,“非常小的活页纸,正反两面都写,提纲挈领”。而他们不知道的是,对知识信手拈来的背后其实是陈星弼的勤奋。夜深人静时,他拧亮台灯,在纸上沙沙地写着教案。什么内容该讲?旁枝末节过多会否冲淡主题?开课之前陈星弼总是将教案熟悉到极致,所有理论体系、知识案例都在他的脑海里形成一个严密的体系,走上讲台,要讲的内容像水流一样涓涓不息地流淌出来。陈星弼认为要教好书,不仅要把所教内容融会贯通,还要考虑学生如何能最好地接受。为了实现最好的教学效果,授课前,陈星弼要先讲给夫人听,已是成电一系教师的唐俊奇既当学生又做最挑剔的评审,陈星弼的语言里掺杂着上海话和四川方言,唐俊奇纠正他的发音错误,夫妻俩再细细推敲每一个例子是否准确,琢磨每一句话的最佳表达方式,实现最好的课堂效果。陈星弼很看重学生的底蕴和文化素养的培养。他认为要成为人才,不能光是只顾眼前的专业,一定的底蕴是必不可少的。学生朱翔回忆起读研究生的时候,陈院士总是要求大家背诵《岳阳楼记》《出师表》《兰亭集序》等古文,即便是毕业了好多年,还是能张口就来。当时不懂这样的做的意义,有了更多的生活经验之后,才懂得陈院士的良苦用心。
陈星弼不仅在学生学业方面尽职尽责,在学生遇到生活上的问题之时更是倾囊相助。有一次,一个春节回家的学生因为种种原因错过了火车,临时补票后匆忙搭上了另一班火车,回到家之后他收到的第一条短信居然是陈院士发来的,“知你误了火车,到家否?甚念。”寥寥数字,是一位耄耋老师对学生的牵挂和关怀。还有一次,陈院士的学生在聊天时偶然间提起了父亲患有糖尿病,结果没过几天,陈院士便找到那个学生,给了他一些对于治疗糖尿病很有益处的药,要他寄回家里去。面对这样的关怀,又有谁能不动容?以至于陈院士教书几十载,一届一届的学生都对他的教诲感念不忘,怀抱着师恩继续在科学道路上不畏劳苦勇于攀登。正如那句马克思的名言,“科学绝不是一种自私自利的享乐。有幸能够致力于科学研究的人,首先应该拿自己的学识为人类服务。” 从实验室到三尺讲台,陈星弼把自己的一生都献给了他满怀热爱的祖国。(根据陈星弼院士传略改写,成电拾光工作室 高千雯 )
陈星弼先生遗体告别仪式定于2019年12月10日上午9:00在成都市殡仪馆(磨盘山)举行。
乘车时间:2019年12 月10日上午8:00
乘车地点:电子科技大学沙河校区东院东四院门口;八里小区成电花园二区2号门。
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