“中國(guó)功率器件領(lǐng)路人”陳星弼院士去世,享年89歲
2019年12月4日17時(shí)10分,“中國(guó)功率器件領(lǐng)路人”陳星弼在四川成都逝世,享年89歲。
陳星弼,1931年1月出生于上海,1952年畢業(yè)于國(guó)立同濟(jì)大學(xué)電機(jī)系,先后在廈門大學(xué)、南京工學(xué)院及中國(guó)科學(xué)院物理研究所工作,1956年開始在電子科技大學(xué)任教,1999年當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院院士。他是國(guó)際半導(dǎo)體界著名的超結(jié)結(jié)構(gòu)(Super Junction)的發(fā)明人,該發(fā)明被稱為“功率器件的新里程碑”,其美國(guó)發(fā)明專利已被超過(guò)550個(gè)國(guó)際專利引用。2018年,在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域最頂級(jí)的學(xué)術(shù)年會(huì)上,陳星弼院士入選ISPSD首屆名人堂,成為國(guó)內(nèi)首位入選名人堂的華人科學(xué)家。
陳星弼院士的主要科研成就
五十年代末,對(duì)漂移晶體管的存貯時(shí)間問(wèn)題在國(guó)際上最早作了系統(tǒng)的理論分析。提出新的電荷法基本方程、不均勻介質(zhì)中鏡象電荷方程等。八十年代以來(lái),從事半導(dǎo)體電力電子器件的理論與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方面的研究。從理論上解決了提高p-n結(jié)耐壓的平面及非平面工藝的終端技術(shù)問(wèn)題,作出了一些迄今唯一的理論分析解。在解決MOS功率管中降低導(dǎo)通電阻與提高耐壓之間的矛盾問(wèn)題上作出了系列重要貢獻(xiàn)。發(fā)明了耐壓層的三種新結(jié)構(gòu),提高了功率器件的綜合性能優(yōu)值,其中橫向耐壓層新結(jié)構(gòu)在制備工藝上與常規(guī)CMOS和BiCMOS工藝兼容,有利于發(fā)展耐高壓的功率集成電路。
陳星弼在新型功率(電力電子)器件及其集成電路這一極其重要領(lǐng)域中,做出了一系列重要的貢獻(xiàn)與成就。他率先在中國(guó)提出立項(xiàng)并作為第一主研完成了VDMOST、IGBT、Offset-GateMOST、LDMOST、SPIC及RESURF、SIPOS等器件及有關(guān)技術(shù)。他對(duì)垂直型功率器件耐壓層及橫向型功率器件的表面耐壓區(qū)唯一地作出了優(yōu)化設(shè)計(jì)理論且得到實(shí)際應(yīng)用。對(duì)功率器件的另一關(guān)鍵技術(shù)——結(jié)終端技術(shù)——作出了系統(tǒng)的理論分析及最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法并應(yīng)用在各種電力電子器件的設(shè)計(jì)中取得良好的效果。 他還提出了斜坡場(chǎng)板這一新結(jié)構(gòu)的理論。他的三項(xiàng)重要發(fā)明能使電力電子器件在一個(gè)新的臺(tái)階上發(fā)展。這些發(fā)明打破了傳統(tǒng)極限理論的約束,使器件的電學(xué)性能得到根本性的改進(jìn)。第一種第二種發(fā)明突破了高速功率MOS高壓下導(dǎo)通電阻極限理論,得到新的極限關(guān)系。第一種發(fā)明被Siemens公司實(shí)現(xiàn),98年在國(guó)際電子器件會(huì)議(舊金山)發(fā)表。第二種發(fā)明及第三種發(fā)明已在國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)成功。根據(jù)第三種發(fā)明來(lái)制造高壓(功率)集成電路中的橫向器件,可以在工藝上和常規(guī)的CMOS及BiCMOS工藝兼容,使這種電路不僅性能優(yōu)越,而且成本節(jié)省,可立足國(guó)內(nèi),并正在走向產(chǎn)品開發(fā),獲得國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)及國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二項(xiàng),省部級(jí)獎(jiǎng)十三項(xiàng)。
以下是陳星弼院士經(jīng)歷,摘自百度百科
1931年1月28日,陳星弼出生在一個(gè)官宦之家,祖籍浙江省浦江縣青塘鎮(zhèn)。祖父曾為清朝武舉人,父親陳德征因家庭貧窮靠勤工儉學(xué)就讀于杭州之江大學(xué)化學(xué)系。母親徐呵梅是浙江余姚人,由于小時(shí)聰穎過(guò)人,外祖父不僅特許不纏小腳,還允許讀書,直至進(jìn)入上海大學(xué)讀文學(xué)。五四運(yùn)動(dòng)時(shí),陳星弼的父親成了杭州學(xué)生領(lǐng)袖之一,從此進(jìn)入政界,也曾算得一個(gè)紅人。但不久得罪于蔣介石,被摘了烏紗帽,且被軟禁。這時(shí)陳星弼出生了,因此取有小名“難兒”。陳星弼3歲時(shí),眼見哥哥姐姐上學(xué),吵嚷著要讀書,居然獲得特許,進(jìn)了小學(xué)。此后,父母年年勸其留級(jí),他卻能堅(jiān)持著學(xué)下去。6歲時(shí),日寇侵華烽火蔓至上海,他隨父母先遷至余姚,后又至浦江,最后輾轉(zhuǎn)到重慶。不久,為躲避日機(jī)轟炸,舉家遷到合川。他從8歲開始就離家在鄉(xiāng)下小學(xué)住宿,養(yǎng)成了能吃苦和獨(dú)立生活的習(xí)慣,也深受抗日救國(guó)的思想教育。
小學(xué)畢業(yè)時(shí),他成績(jī)名列前茅??箲?zhàn)時(shí)生活極為艱苦,他也曾想停止讀正規(guī)學(xué)校,早點(diǎn)謀出路。但父親因宦海沉浮之經(jīng)歷,堅(jiān)持讓他繼續(xù)讀書,學(xué)到科學(xué)技術(shù)而為國(guó)家做實(shí)事。再加上他一直進(jìn)的是國(guó)立中學(xué),包括生活費(fèi)在內(nèi)一概公費(fèi),因此沒有中斷學(xué)習(xí)。
家庭對(duì)他最大的影響是,學(xué)問(wèn)必須靠自己努力取得。當(dāng)抗戰(zhàn)勝利第二年他從內(nèi)地轉(zhuǎn)讀上海敬業(yè)中學(xué)時(shí),許多功課都很吃力。但有一天教物理的居小石老師突然向全班說(shuō):“你們都應(yīng)該向陳星弼學(xué)習(xí)。他的習(xí)題明顯都是自己一人做的。不管做得錯(cuò)或?qū)?,都有他特別的做法,而且愈做愈好。”他還鼓勵(lì)陳星弼一輩子要做傻瓜(老實(shí)人)。老師的這些話使陳星弼受用一輩子。
1947年,他考取了同濟(jì)大學(xué)電機(jī)系,并獲得獎(jiǎng)學(xué)金。他的學(xué)習(xí)從來(lái)不拘一格。人在電機(jī)系,卻去旁聽物理系及機(jī)械系的課,而工程力學(xué)及畫法幾何又學(xué)得比電機(jī)系的主要課程還好。他學(xué)過(guò)小提琴,而且能背出許多古典交響樂(lè)的曲譜。他也看過(guò)唯心主義的哲學(xué)書籍,以致在新中國(guó)成立后他經(jīng)過(guò)一番艱難思想斗爭(zhēng)才接受了唯物主義。他對(duì)別人說(shuō),他相信自己的唯物主義思想比較牢固,因?yàn)檫@是經(jīng)過(guò)斗爭(zhēng)得來(lái)的。
1952年,畢業(yè)于同濟(jì)大學(xué)電機(jī)系。
1952年大學(xué)畢業(yè)后,他被分配到廈門大學(xué)電機(jī)系當(dāng)助教。第二年,遇二次院系調(diào)整,轉(zhuǎn)到南京工學(xué)院無(wú)線電系。在那里,他輔導(dǎo)了幾年電工基礎(chǔ)課。
1956年,黨中央號(hào)召向科學(xué)進(jìn)軍。當(dāng)時(shí)他已被指定到新成立的成都電訊工程學(xué)院(簡(jiǎn)稱“成電”,現(xiàn)電子科技大學(xué))去工作,同時(shí)也給了他進(jìn)修新學(xué)科的機(jī)會(huì)。他選擇了到中國(guó)科學(xué)院應(yīng)用物理研究所進(jìn)修半導(dǎo)體。這一決定確定了他以后的發(fā)展方向。他在該所兩年半的時(shí)間內(nèi),一邊工作,一邊自學(xué)了從物理系四大力學(xué)到半導(dǎo)體有關(guān)的專業(yè)課,寫出了當(dāng)時(shí)才出現(xiàn)的漂移晶體管中關(guān)于存儲(chǔ)時(shí)間的論文。該文后來(lái)出現(xiàn)在Prichard著書的參考文獻(xiàn)中,由此可知是該方面最早的工作。
1959年,他回到成電。改革開放前,由于家庭出身原因,他始終是受命去教書。他認(rèn)為要教好書,不僅要把所教內(nèi)容融會(huì)貫通,還要考慮學(xué)生如何能最好地接受。他甚至為講一句話或一段話都要事先琢磨很久。因此他上課時(shí)不需講稿,只帶一張香煙盒大小的紙,寫一點(diǎn)備忘綱要即可,他的教課深受學(xué)生稱道。教書也使他自己打下了更好的科學(xué)基礎(chǔ)。
1970年,國(guó)家電視攻關(guān)中,他被派往工廠支援研制氧化鉛攝像管,得知國(guó)外已研制硅靶攝像管,建議研制這種新攝像管并獲四機(jī)部批準(zhǔn)。但是好景不長(zhǎng),才初見該管可出圖像,他就被首批點(diǎn)名去五七干校勞動(dòng),直至愛人病發(fā)而調(diào)回。
1980年,他被派往美國(guó)俄亥俄州大學(xué)做訪問(wèn)學(xué)者,但因?qū)I(yè)不吻合,于1981年初轉(zhuǎn)到加州大學(xué)伯克利點(diǎn)校,開始進(jìn)行新型半導(dǎo)體功率器件的研究。1983年回國(guó)后被選為系主任,不久建立了微電子研究所。他為了國(guó)家及本單位的需要,徹底放棄了從事基礎(chǔ)物理的念頭,以MOS型功率器件為主要研究方向。在他率領(lǐng)下,在中國(guó)首次研制了VDMOST、IGBT、LDMOST、MCT、EST等器件并開發(fā)了相關(guān)技術(shù)。
1980年美國(guó)俄亥俄州大學(xué)作訪問(wèn)學(xué)者。
1981年,加州大學(xué)伯克萊分校作訪問(wèn)學(xué)者、研究工程師。
1983年,任電子科技大學(xué)微電子科學(xué)與工程系系主任、微電子研究所所長(zhǎng)。曾先后被聘為加拿大多倫多大學(xué)電器工程系客座教授,英國(guó)威爾斯大學(xué)天鵝海分校高級(jí)客座教授。
1993年后,他從事功率集成電路的研究。在10年前有人提出過(guò)將半導(dǎo)體微電子電路與功率器件同時(shí)做在一塊芯片上會(huì)帶來(lái)容易實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)及控制的好處。由于世界上有近四分之三的電能是通過(guò)半導(dǎo)體功率器件來(lái)轉(zhuǎn)換其形式后才可以使用的,因此國(guó)外有人預(yù)言做在一塊芯片上會(huì)引起所謂“第二次電子革命”。它和集成電路的發(fā)展引起的信息時(shí)代的到來(lái)——又被稱做第一次電子革命,有同樣的重要性。但是國(guó)際上制造的功率集成電路采用了復(fù)雜的工藝,而且電學(xué)性能不夠好,造成其性能價(jià)格比甚低,從而第二次電子革命的進(jìn)展甚慢。他的兩個(gè)表面耐壓層結(jié)構(gòu)的新發(fā)明解決了在普通集成電路上做功率器件的問(wèn)題,不僅制造功率器件的工藝與普通集成電路的工藝全兼容,而且所做功率器件電學(xué)性能特別優(yōu)良,阻礙第二次電子革命迅速發(fā)展的桎梏也將會(huì)因此而被打破。他最大的希望是這個(gè)成就在中國(guó)開花結(jié)果,使中國(guó)在該領(lǐng)域居于世界領(lǐng)先的地位。 [2]
1999年,當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院院士。5月10日至14日,功率半導(dǎo)體領(lǐng)域最頂級(jí)的學(xué)術(shù)年會(huì)——第二十七屆國(guó)際功率半導(dǎo)體器件與集成電路年會(huì)(IEEE ISPSD 2015)在中國(guó)香港舉行。我校陳星弼院士因?qū)Ω邏汗β蔒OSFET理論與設(shè)計(jì)的卓越貢獻(xiàn)獲得大會(huì)頒發(fā)的最高榮譽(yù)“國(guó)際功率半導(dǎo)體先驅(qū)獎(jiǎng)”(ISPSD 2015 Pioneer Award),成為亞太地區(qū)首位獲此殊榮的科學(xué)家。
2001年,陳星弼加入九三學(xué)社。
2018年,在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域最頂級(jí)的學(xué)術(shù)年會(huì)上,陳星弼院士入選ISPSD首屆名人堂,成為國(guó)內(nèi)首位入選名人堂的華人科學(xué)家。