微纳世界中国芯:李志坚传
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导言

李志坚(1928—2011),电子学专家,清华大学教授,信息科学与技术学院学术委员会委员,清华大学微电子所创始人之一,曾长期任清华大学微电子学研究所长,1991年当选为中国科学院院士(学部委员)。

李志坚出生于人杰地灵的浙江镇海,同为镇海人的画家陈逸飞一幅《故乡的回忆——双桥》画出了江南水乡清澈的小河、质朴的民宅和寄托绵绵乡情的石板桥。流水、石桥养育了无数聪敏、坚毅的镇海人,李志坚便是其中凭借自己的努力和坚持获得成功的优秀一员。

李志坚的父亲是一个自己创业的普通商人。他从挑着“货郎担”翻山越岭几十里到临乡叫卖的小商贩,发展成为在柴桥镇上拥有三间店面的业主,其努力和奋斗的一生成为子女们人生路上的第一个楷模。李志坚的母亲是一位传统的家庭妇女,十五岁嫁入李家后凭着心灵手巧、坚韧慈爱,将七个儿女抚育成人。父母祖辈虽不是书香门第、权贵家族,却在平凡中为儿女如何做人、如何建业树立了最淳朴的理念。1934年,李志坚在家乡的柴桥小学开始接受启蒙教育,在小学至高中的十三年中,他经历了日机的轰炸,也接受了最热情的爱国教育;经历了被迫退学,也在坚持中说服父母恢复了自己的学业。是战乱让他从小树立了爱国报国的理想,战乱同样也磨炼了他的百折不挠的意志。

1947年李志坚考取名校浙江大学,在物理系何增禄、束星北、卢鹤绂、王淦昌等当时中国物理学界最优秀的教授的引领下走进了物理学的殿堂。大学毕业后他被分配到同济大学物理系任助教,在院系调整时他顶替同事准备去东北农学院任职,却又接到学校通知要他前去北京俄专学习一年后留学苏联。就这样,李志坚在诸多波折中于1953年8月踏上了去苏联的旅程。在苏联的四年半学习中,李志坚克服了语言难关,用半年时间通过了本应准备两年的考试,自己设计、制造实验设备,开创性地成功提出薄膜光导体的晶粒电子势垒理论,完成关于CdS、CdSe薄膜的电子激发电导的毕业论文,用明确的实验结果证实了多晶膜的晶粒间电子势垒对电导、光电导所起的决定性的作用,及这一势垒与晶界状态、晶粒大小等依赖性的有关规律,以优异的成绩获得了苏联列宁格勒大学物理-数学科学副博士学位。

得知学习半导体专业的李志坚即将回国,正在创建中的清华大学无线电系负责人亲自开车去火车站将他“劫”到了清华。在如此盛情下,李志坚没有按当时的传统回到留学前的派出单位,而是留在清华大学刚刚组建成的半导体教研组,不久便被委以教研组负责人的重任,并开始主持半导体研究。在之后的工作中,李志坚和他的同事们攻克了纯度高达“九个九”的多晶硅的制作,紧接着又在研制“平面型高反向击穿电压硅晶体三极管”中取得成功,并早在1963年就开始酝酿集成电路的研究。

1980年,在原有无线电系半导体教研室和计算机系半导体车间的基础上,清华大学微电子学研究所成立了。作为副所长的李志坚主管科研,建成了3微米MOS LSI工艺线,研制出的C m8085 NMOS高速微处理器获电子工业部科技进步一等奖,1k×4静态随机存储器(CM2114)获北京市科技进步二等奖。在他1985年12月就任所长后,又主持承担了“七五”国家重点科技攻关项目“1—1.5微米成套工艺开发及相应水平大规模集成电路的研制”。在此项目支持下建立了中国第一个超净度为10级的超净环境,建立起中国第一条1mm级VLSI管芯片研制工艺线。此项目最终获得了国家科技进步二等奖。1991年微电子所承担的1兆位汉字只读存储器顺利通过了部级技术鉴定,宣告我国首次跨上了1.5微米工艺和百万个元器件集成度的技术台阶,并于1995年获国家科技进步二等奖。李志坚个人则在1979年获得全国劳动模范称号,1991年当选中国科学院院士(学部委员),获1997年度陈嘉庚信息科学奖、2000年度“何梁何利基金科学与技术”进步奖。如此多个重大奖项齐聚于李志坚的一生,可谓奇观。

迄今为止关于李志坚的研究仅有一些零星的短篇传记[1]、采访报道[2]以及纪念文章[3],还未有李志坚的传记专著出版。已出版的文字可以帮助我们粗略概括李志坚的一生,但要想让他的学术人生更加丰满充实地展现给后人,还需要更多的资料挖掘。作为清华大学重点学科“微电子学”的领军人物,李志坚的学术人生展现了清华大学学科创建的发展与变革,也是中国近代科技发展史的重要组成部分。早在2001年,清华大学的同仁曾系统详细地对包括李志坚在内的微电子所的重要成员进行过数次访谈(其中采访李志坚3次),并形成了一系列成果。[4]在这些成果的基础上,课题组于2008年1月拜访了李志坚,对一些关键问题进行了集中访问。但就在课题组做好前期准备工作,试图进行全面访谈时,李志坚因病逝世,此项工作也被迫搁浅。幸运的是,2012年中国科协启动了老科学家学术成长资料采集工程,在前期工作的基础上,课题组申报了“李志坚学术成长资料采集”项目,该项目得到了立项机构和有关专家的认同。如此契机让课题组得以继续该项工作。课题组成员立刻与李志坚远在美国的女儿取得联系,得到了与李志坚最为亲近的同学、同事、学生、朋友等二十几人的名单。至此,“李志坚学术成长资料采集”项目紧锣密鼓地正式开始了。

在“李志坚学术成长资料采集”历时一年多时间里,课题组几乎走访了能联系上的所有与李志坚相关的人士,如李志坚的三位大学同学:赵松龄(同济大学退休教授,大学毕业后与李志坚一起被分配到同济大学,共事一年)、袁运开(原华东师范大学校长)、李申生(首都师范大学退休教授);两位留苏同学:张礼(清华大学高等研究院教授)、杨桢(中国原子能科学研究院研究员)。李院士的同窗旧友现都已是年入古稀的老人,他们多是曾在教育界和学术界做出杰出贡献的大家。每当他们回忆起曾经年少的生活时,我们总能看到前辈们看尽人间世故、历尽沧桑的双眼闪烁绽放出的熠熠光彩,看到他们曾经在美好的时光里为各自的梦想所挥洒的汗水,以及同窗之间的真挚友情。追忆着他们已逝的这位同窗好友,他们除却一次次地发出惋惜和慨叹之外,更多的是对李院士曾经刻苦学习和奋斗的崇敬,以及对他高尚人品的赞扬。

此外,课题组还走访了李志坚的老领导、微电子研究所的第一位所长南德恒;李志坚之后继任的两位所长钱佩信和陈弘毅,他们是五十年代中后期半导体教研组培养出的优秀人才,陈弘毅还是由李志坚指导的最早的硕士生。在我们访谈的微电子所在职人员中,大部分是李志坚的学生,如齐家月、王志华,还有他指导的最后一名博士生李铁夫。为了对李志坚某几个特殊时期的工作有更深刻的认识,课题组还走访了参与半导体教研组早期工作的杨之廉,一起参加绵阳分校建设的贾松良,曾一起在北京半导体车间工作的李瑞伟。还有王阳元院士,在百忙中接受了课题组的访谈要求,回顾了李志坚与他半个多世纪的老乡情、朋友情、同行情。

在不间断地进行访谈整理的同时,课题组利用清华大学档案馆、图书馆开辟获取材料的第二条途径,得到了一些李志坚的亲笔书函、国家重点科技攻关项目的申请书、记录课题思路的笔记本、亲手书写的自传等珍贵文件。在项目后期课题组也得到了李志坚家属的大力支持,得到了他们捐赠的李志坚亲笔书写的关于超大规模系统集成的基础研究手稿和关于VLSI系统集成的基础研究的手稿,还有李志坚的弟弟和妹妹亲笔为本课题所撰写的纪念文章。

从各方面收集来的李志坚的丰富材料显示,李志坚的学术人生不仅仅是充满辉煌、名誉和成就的一生,在他获得赞誉的同时也伴随着种种艰辛与苦难:幼年时在日机的轰炸中随父母、学校辗转求学;“四清”时期下乡劳动,“文化大革命”时期被派往绵阳建设新校;重体力劳动导致的肝病之苦,以及突如其来的丧子之痛。李志坚的人生篇章中刻满了时代烙印,却也不乏他对信仰的坚持,在波澜壮阔的历史中镌刻着自己的人生和事业。在李志坚的学术人生中,既有作为一个学者的冷静和高瞻远瞩,同时亦有着作为父亲的和蔼和作为师长对学生的关爱、支持。我们努力向大家呈现的不仅是家人、同事、朋友、学生眼中更为真实和全面的李志坚,也是以李志坚为代表的一代科学家伴随着新中国成长,在党的关怀下求学,在百废待兴中发展科学的时代缩影。他们的一生时刻与国家的命运相关联,他们的梦想与国家的富强相促进。因此,这篇传记不仅是一个人的人生,也是同时代科学家们的人生映射,从中看到的不仅是一个人,而是一群人为祖国、为梦想、为科学而奋斗献身的传奇。

为了从多方面、多维度展开李志坚的学术人生,本传记按时间顺序以李志坚院士学术事业的开端、发展为主线,突出其中的关键时间和事件。一方面着力于呈现李志坚院士个人在学术探索中的努力和奉献,另一方面也试图描画特殊时代背景下那一代科学家面对政治经济环境所做出的抉择,他们取得的成就既是个人的成功也是时代的产物。传记可大体分为三个部分,第一部分是求学时期(第一、二、三章),第二部分是初入清华大学时期(第四、五、六章),第三部分是创建微电子所及发展时期(第七、八章)。

第一、二章着重描绘了李志坚的家世、出生背景及青少年时期在战乱中的求学历程。为了更准确贴切地描写这一时期,课题组一路跟随李志坚曾经的脚步走访了他的出生地——宁波市北仑区柴桥街道,他曾就读过的浙江省重点中学——镇海中学和宁波二中,以及他的母校——浙江大学。在这些地方,我们获取了有关李志坚的校史记录、档案学籍、大学时期的成绩单和刚入学时亲笔填写的入学调查表等珍贵资料。李志坚的大学同学赵松龄、李申生还提供了数张珍贵的照片合影,其中包括1949年初夏浙江大学物理学会会员留影,合照中还有当时最负盛名的物理学家王淦昌、束星北、何增禄等人。大学毕业后,李志坚服从国家安排在同济大学任助教,之后又被学校推荐、国家考核后以留苏预备生的身份前往北京俄文专修学校学习外语,准备一年后留学苏联。第三章则主要介绍了李志坚在苏联的学习、生活状况,通过访谈留苏同学张礼、杨桢获取了珍贵的口述史材料,包括当时的留学生如何适应苏联的学习环境,接受与国内截然不同的教育,并以外国学生的身份在研究领域取得成绩并获得苏联教授和同学的尊重和赞赏。同时,我们也获得了当时用苏联相机拍下的展现留学生工作和生活的珍贵照片,包括周培源前往列宁格勒考察时与留学生们的合影。

第二部分是李志坚回国开创半导体研究,这期间有对半导体新方向的开辟,也有在政治运动中的挫折和坚持。在访谈中我们获知李志坚来到清华的前因后果,在“科学大跃进”时期带领半导体教研组坚持科学真理向祖国“献礼”,“文化大革命”中迁往绵阳建设新校。这段历史不仅是李志坚个人处于事业开创最为艰苦并历经磨难的时期,也是中国在科技强国道路上的探索和挫折。在清华大学档案馆中我们找到了关于李志坚1958年初到清华的报到人员登记表,被评为副教授的通告和他撰写的评教授的材料。李志坚家属捐赠了他在苏联留学期间购买并带回国内一直使用着的工具箱、全国劳动模范奖章以及北京市劳动模范奖章。这些成绩的获得是李志坚“文化大革命”十年的积累,也是在最恶劣艰苦的环境中开出的心血之花。

第三部分是李志坚领导下的微电子所蓬勃发展时期,也是他成就一生功业的主要阶段。课题组通过访谈微电子所的历任所长来了解李志坚领导下的微电子所,从80年代创建开始,伴随着科学的春天建成了全国第一所净化级别达到万级的超净车间,突破国际封锁完成1兆位汉字只读存储器的研制,为保护国家信息安全开发出具有自主版权的身份证专用集成电路芯片。通过对李志坚亲属的访谈,我们看到他对科学的爱已深入骨髓,融入生活。他作为微电子所的灵魂人物,指引微电子所的战略发展;作为老师,指导学生丝丝入微;作为患者,科学而又乐观地对待疾病。他的生活因为科学而精彩,同时也正是因为科学,使他在生命的最后更加热爱生活,并把他对生活的热爱传递给更多人。

李志坚的一生是奉献于国家也是奉献于科学的一生,他参与了中国半导体事业的开创,并致力于赶超国际微纳电子技术研究的前沿。在他的一生中,从小就萌发的报国情和强国梦是时代主题更是他矢志不渝的信仰。本书以《微纳世界中国芯:李志坚传》为名,纪念用一颗赤诚火热的爱国心建筑微纳世界的李志坚院士。


[1] 中国科学技术协会编:李志坚。见《中国科学技术专家传略·工程技术编·电子信息科学技术卷2》。中国科学技术出版社,2007年,第208—220页。

[2] 陆莹、俞子成:一“芯”报国——访中科院院士李志坚。《今日浙江》,2010年第6期;景致:中国IC技术的奠基人。宁波北仑地方志网站·人物掠影,2010-1-9;黄伟明:戒骄戒躁,踏踏实实把学问做好——访北京联谊会顾问、中科院院士李志坚。金华宁波人,2010年4月30日。

[3] 戴吾三:李志坚:一生与硅不了情。《自然与科技》,2013年第9期。

[4] 杨舰、戴吾三主编:《清华大学与中国近现代科技》。北京:清华大学出版社,2005年;戴吾三、叶金菊:从半导体教研组到微电子学研究所——清华大学半导体专业、微电子学研究所的发展和创新。《自然科学史研究》,2003年增刊;白欣、杨舰等:清华大学微电子学科的建立及产业化的发展——杨之廉教授访谈录。《半导体技术》,2011年第5期。