访陈星弼院士：解决科学难题是一种幸福

近日，中国半导体功率器件领军人物、中国科学院院士陈兴碧教授在荣获“国际功率半导体先锋奖”后接受《科学》杂志记者专访，谈了他的获奖感言、科研思想、教育理念和产业发展。

记者:祝贺陈院士成为第一位获得美国电气与电子工程学会“先锋奖”的中国科学家。你什么时候得到这个消息的？你的心情怎么样？

陈星碧院士(以下简称陈):今年2月左右，美国电气与电子工程师学会2015年会主席申克国教授代表大会组委会给我发了一封邮件，通知我这个消息。他说，“国际可持续发展学会咨询委员会和2015年国际可持续发展学会组委会。因您对高压功率金属氧化物半导体场效应晶体管的设计和理论做出的重大贡献，向您颁发2015年ISPSD先锋奖。我们非常高兴(我们很高兴授予您享有盛誉的ISPSD先锋奖，这是您应得的。)”

虽然这是一个重要的奖项，但我并不感到非常高兴和兴奋。我一直认为科学研究的动机是对未知世界的好奇，而不是生存、金钱和奖励。非常感谢您的认可。我将继续努力，为我对科学的纯洁和无限的热爱而奋斗。

记者:在你的获奖感言中，你与贝多芬的《命运交响曲》分享了你对科学研究的理解。那么你如何看待科学研究中的兴趣和困难呢？

陈:很难说清楚什么是兴趣。这可能是一种天性。如果你在动物园里看一只猴子，发现了一面镜子，你也会好奇地从左向右看它。这是你的兴趣。谈到人类进化，我认为好奇心是人类最伟大、最高尚的天性之一。许多其他职业对推销感兴趣，如文学、音乐、绘画等。这种兴趣必须来自内心。有些人表面上看起来很努力，每天都把一本书放在面前，但他们会想到其他人。有些人，无论是吃饭、睡觉还是走路，都在思考问题。科学研究已经成为他生活中自然而重要的一部分。他们的研究和研究结果是不同的。

从某种意义上说，科学研究类似于命运交响曲。真正的科学研究成果需要巨大的努力和克服许多困难才能获得。就像交响乐《命运》的第一乐章，我们奋斗、追求、研究和辩论。我们心中既有痛苦又有快乐。经过不懈的努力，我们终于克服了各种障碍，在一些研究上取得了成功，就像《命运交响曲》的第四乐章一样。

在颁奖典礼这样快乐的场合，我没有说悲伤。事实上，我还想说，可悲的是，仍有许多基本原则我们没有考虑和理解。例如，我有一项专利，却发现开关的开启时间非常慢，可能达到几分钟，这对于半导体器件来说几乎是一个天文数字。找到问题后，我立即进行了模拟，结果并不像我预期的那样慢。然而，令人遗憾的是，没有人发现和质疑这个问题。我认为如果没有人静下心来解决基本原则问题，那将是非常可悲的。

记者:在大会的获奖发言中，特别提到了您的发明——复合缓冲耐压结构(超结金属氧化物半导体器件)。你能谈谈这项发明的创新意义和应用吗？

陈:功率器件非常重要，因为它们可以用作各种电源的开关器件。我们希望接通时耐压很高，电阻很小，但功率器件的实际情况是有限的。有一个所谓的硅极限，相关的理论是，当器件开启时，每单位面积的导通电阻与它关闭时的耐受电压具有2.5的功率关系。例如，我们设计的器件具有200伏的耐受电压和1欧姆的电阻，这是可以容忍的。然而，如果需要500伏的耐受电压，在相同的器件面积上，导通电阻将变为10欧姆，这要大得多。

我一直在研究电力设备。解决这个问题不完全是由兴趣驱动的，而是由职业驱动的。以前做过的一些工作只是“一点点噪音和一点点跳动”，这可以减少一点点阻力，但效果并不明显。后来，我提出了许多终端技术的理论，这些理论激发了新的想法，制造了新的设备结构。这样，导通电阻和耐压之间的关系不再是2.5功率，而是1.3功率。(在会议的获奖发言中指出，在他的美国专利(美国专利5，216，275A)中，超结器件的导通电阻-1和击穿电压-2之间的关系变为，这与传统的“硅极限”相比是非常有吸引力的突破。

超结金属氧化物半导体器件制造出来后，在学术界和企业界引起了很大反响。这项发明的美国专利在全世界被引用了500多次。其经济效益也非常明显。英飞凌、意法半导体、仙童、东芝等国外知名公司均已投产。根据法国半导体领域的市场研究公司Yole Development的结果，2018年超结功率器件的年销售额将达到10亿美元，预计将以10.3%的复合年增长率快速增长。超结MOS器件应用广泛，包括计算机电源、照明电源、液晶电视、光伏逆变器，以及医疗、电信、工业等各类电源。

记者:在你的获奖感言中，你说，“电力设备和电力集成电路还有很多机会等着我们。”你如何看待这个领域的发展前景？

陈:集成电路奠定了电子信息时代的基础。就像盖房子一样，网络、云等等都很重要，但基石是微电子。从家用电器到能源和环境，集成电路对于国家战略都是不可或缺的。*总理提出“互联网+”。我认为第二次电子革命，从狭义上来说，是互联网上所有用电的东西。

关于“互联网加权力”这个大话题，有两个重要问题。一是如何找到新的发电方法，如太阳能电池。另一个是如何省电。我们所做的是省电。

记者:作为一名科学家，你赢得了许多奖项。作为一名教师，你也为中国微电子工业培养了许多人才。在你看来，这两件事哪一件更重要？

陈:说真的，培养人才更重要。然而，如果你在科学研究中没有自己的贡献，就很难培养出优秀的人才。教学和科研是矛盾统一的。

我记得很多年前，当我参加“半导体物理”的时候，我的同学经常看到我拿着一张香烟盒大小的纸去讲课。有些人怀疑我是否备课了。事实上，我做了充分的准备，写了厚厚的教案。讲课前，我告诉了我妻子。她帮我纠正发音。我们一起努力找出每个例子是否准确，以及表达每个句子的最佳方式。我把厚厚的书浓缩成几张小纸片，并把它们深深地印在心里，这就是给学生们上最好的课。

记者:你幽默地提出了“视学生为敌人”的观点。你能和我们分享这个想法吗？

陈:80年代，我在美国俄亥俄大学学习。给我印象最深的是量子物理学的试题非常难。虽然那时我已经是副教授了，可以教这门课，但我觉得试题很难。后来，我的考试成绩还不错。这些事情让我意识到，好的教学应该让学生遇到难题，并找到解决它们的方法。只有这样，他们才能锻炼自己独立解决问题的能力，然后自己发现问题。事实上，做科学研究和写论文也是困难的问题。经历困难后，他们的科研能力得到了提高。这要求教师非常努力地工作，不要抄袭别人的问题，还要有“给学生制造困难”的能力。

我记得中国女子曲棍球队教练金提倡魔鬼训练，在短短三年时间里带领中国队从一个典型的弱队变成了世界冠军。如果金不把运动员视为“敌人”，他们将别无选择，只能迎战。因此，对于学生来说，遇到视他们为“敌人”的老师是幸运的。

记者:陈院士，你从大学时代起就非常热爱古典音乐，包括伴随你多年的著名音乐《命运交响曲》。那么，你能给现在的大学生一些关于艺术欣赏和人文素质培养的建议吗？

陈:在这里我想和大家分享一个关于爱因斯坦的故事。他在苏黎世理工学院表现不佳。毕业后，他在专利局做家庭教师和初级职员。但正是在专利局的七年里，爱因斯坦取得了他一生中最重要的科学成就。

这个故事告诉我们，在我们的研究中不可能有功利主义。例如，如果你想在你的专业成绩中获得满分，并学习其他会导致你成绩下降的东西，那么你永远不会尝试。例如，学习是为了获得一份好的文凭，找到一份好的工作，得到一份高的薪水。这些是不可取的。

因此，我特别提倡通识教育，包括三个方面:第一，道德教育；二是文学艺术的熏陶，包括文学、音乐等。第三是哲学，形成正确的人生观和世界观。通识教育不能培养出毕业后立即使用的人才，但从长远来看，他的创新和贡献可能会更加突出。哈佛大学在通识教育方面做得很好，培养了许多优秀人才。给我印象最深的是在我们学校工作了20多年的张旭教授，他毕业于哈佛。虽然他不从事半导体研究，但他翻译的材料非常实用，是高水平的。

根据调查，犹太人一年读64本书，而中国人，包括教科书，一年只读4.39本书。有这么多有才华的犹太人的原因与他们的爱和良好的阅读有很大关系。现在，我还经常建议学生阅读世界名著，包括莎士比亚、托尔斯泰、果戈理和其他文学巨匠的作品，以及科学家的传记。当我有空的时候，我也给他们上音乐课，同时我也试着训练他们的语言技能。

记者:《兰亭集序》说，“看看宇宙的大小和种类的丰富”。你认为年轻人应该如何追求真理？

陈:《兰亭集序》蕴含普遍真理。宇宙非常大，生命短暂。生活的目的是什么？我认为如果一个人对人类做出一点贡献，他就应该得到这种生活。既然你还年轻，你应该努力工作。马克思说过，“科学决不是自私的快乐。那些有幸投身于科学的人应该首先用他们的知识为人类服务。”能够在短时间内用科学为人类服务是我所追求的价值。还希望更多的年轻人投身于科学研究，成为科学研究发展的中坚力量。

记者:今年是第二次世界大战胜利70周年。作为一个经历过山河断流的一代人，你如何看待“科教兴国”的意义？

陈:科教兴国是完全正确的。只有随着科学和教育的发展，这个国家才能振兴。没有科学教育，这个国家就会落后，如果落后就会挨打。即使我们不被打败，我们也会退化成“原始人”。科学技术是第一生产力。科学技术实际上促进了生产力的发展。没有人能阻挡历史的车轮。

在促进科学技术发展的过程中，我同意国家作为一个整体有一个宏观的计划，但是具体的科学创新，特别是基础科学，是很难计划的。例如，爱因斯坦，如果一个人能计划研究相对论，那么他就能获得几个诺贝尔奖。应该有一个更宽松的环境，每个研究者在科学研究中应该有一定的*度。

记者:你们这个年龄的大多数人已经过着非常悠闲的退休生活，但你们一直在科学研究的前沿努力奋斗。作为一个以科学研究为兴趣的学者，你总是喜欢这种生活吗？

陈:有人对我说:“你太可怜了，不休息就去上班。”我说，吃、喝、玩都很无聊。例如，你吃得越多，你的健康就会越差。我十岁就能打麻将了。但是对这些东西的兴趣是有限的，只有科学兴趣是无限的。有一次，我看了袁隆平的采访。有人说袁隆平应该休息，因为他年纪大了，事业有成。袁隆平说，每个人都有自己的利益，每个人都有自己的利益。我非常同意他的观点，其他人对吃喝玩乐感兴趣，我的兴趣是科学。在通往科学的道路上，遇到和解决困难是一种幸福。

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