王守武院士：硅芯铸就辉煌

王守武1919年出生于江苏省苏州市。他是半导体器件物理学家和微电子科学家。他是中国半导体科技的先驱和奠基人之一。1980年，他被选为中国科学院院士。中国第一个半导体研究室、半导体器件厂、半导体研究所和国家半导体测试中心的创始人。中国第一个单晶炉的设计者，第一个锗单晶和第一个硅单晶绘图的组织领导者，以及第一个锗晶体管的开发者。主持了中国第一台砷化镓半导体激光器的成功研制；他主持了4000位和16000位MOSRAM大规模集成电路的成功开发。他为中国半导体材料、半导体器件和大规模集成电路的研究和开发做出了重要贡献。

■李艳冰

作为中国半导体科学技术的重要开拓者和奠基人之一，王守武为中国半导体工业，特别是半导体器件物理和产品的研发和生产做出了巨大贡献。在他几十年的科研生涯中，王守武始终把国家的需要放在首位，“国家需要什么我就做什么”。正是通过几代科学家王力可·寿武的努力，中国半导体科技走上了自主创新的道路。

十多年来，王守武和研究人员一起克服了无数困难。1990年，半导体研究所庆祝成立30周年。人们终于看到了参加庆典的王守武脸上的笑容。

技术家族中的“傻孩子”

1919年，王守武出生在著名的苏州家族——东山的王默力家族。王家族也是中国近代罕见的科技家族。祖父王是晚清著名的历史学家和文学家。他提倡实学，希望学者们“学测量、学化学、学光学……”蔡元培曾极力推荐科举取士。谢昌达奶奶是苏州女权运动的著名先驱。她组织成立了一个放脚协会，宣传妇女的解放和独立，并与其他人一起筹集资金成立了振华女子学校。

王守武的父母各有所长，几乎都是中国近代科学早期的先驱人物。王继烈叔叔是清末民初的物理教育家。他翻译并编辑了许多科学教科书，并且是最早用“物理学”来翻译西方语言中的“物理学”一词的倡导者。王继典叔叔毕业于东京工业大学应用化学系。他热衷于“通过工业拯救国家”。他创办了火柴公司、北京玉泉啤酒公司等企业。他担任董事会主席并参与技术指导。王叔叔是我国最早的机械工程专家之一。先后在北京大学、北平理工大学等单位任教。他是北洋大学技术学院的代理院长。王守武的姑姑们也接受了现代教育。他们要么在日本或美国学习，要么被清华大学等名校录取。王吉久阿姨于1918年获得芝加哥大学的博士学位，是第一位中国女医生。

在家庭教育方面，王守武深受其父王季同的影响。我父亲王季同在机械工程和数学方面有很高的造诣。他去了英国，担任清*驻欧洲留学生监督机构的专员。他去了英国电器公司和德国西门子电器厂学习和实习。他是第一位在国际学术期刊上发表现代数学论文的中国学者。他参与了*研究院的筹备工作，后来在他退休前一直担任工程学院的全职研究员。

王守武还记得他的父亲告诉我们如何找到圆周率，自然对数和对数的底数。王季同曾经在旧货市场买了一台旧的掌上电脑。他向孩子们展示了如何用它来计算，比如如何计算自然对数的底E。王家的大多数孩子都很聪明，反应也很早。当王季同在智力测验中提问时，他的兄弟姐妹们通常会抢着回答。然而，王守武从小就体弱多病。他不喜欢移动或说话。在那个时候，在他的兄弟姐妹眼里，他是一个木讷的兄弟。事实上，数学的种子已经深深地埋在这个“愚蠢的孩子”的心里。王守武在高中时完成了一篇关于圆周率的数学论文。

王甲有各种加工工具和材料。孩子们一起配钥匙、修理家用电器、风力变压器、连接简单电路、制作电磁铁等等。在这样的家庭氛围中，王家的孩子也取得了巨大的成就。王守武有12个兄弟姐妹，5个英年早逝，7个长大成人。除了中国科学院的王守武、王守爵两位院士外，还有我国妇产科学的奠基人之一，他与林齐名，被誉为“南北林之王”。王守敬，1928年在哥伦比亚大学获得博士学位，是中国第一位研究量子力学的杰出学者。王明珍，中国最早著名的女物理学家之一，清华大学第一位女教授...

难学的海归“难民”

王守武4岁时，王甲从苏州搬到了上海。王守武六年级时，他就读于上海私立智敏小学和中学。学校杂志《智敏》将评选优秀的学生论文。1930年，王守武的文章《我们现在和未来的责任》发表在《人民的智慧》的第11期《男性专刊》上。这时，王守武才11岁。虽然他还年轻，但他的理想和抱负非常明确。

1935年，王守武考入同济大学预科。次年，他进入理工学院机电系学习。在同济大学，王守武的各科学习都很顺利，成绩也很优秀。1937年，日本帝国主义发动了全面侵华战争。战争很快蔓延到上海。8月，日本飞机相继轰炸了吴淞地区，摧毁了同济大学的建筑。这所学校*从吴淞迁到上海的公共租界。不久，上海的战斗变得越来越激烈。此后，学校搬迁了几次。由于家乡苏州的沦陷，王守武一度与逃亡的父母失去了联系。因为不知道什么时候和家人联系，他只能存钱，在街边车夫和底层普通人吃饭的小摊上吃饭。1941年春，同济大学第六次迁至四川宜宾庄莉镇。在从一个地方搬到另一个地方的过程中，王守武结束了他的大学学业。

大学毕业后，王守武开始在昆明市资源委员会*机械厂担任公共工程官员。后来，他和朋友们一起创办了中国共和采砂实验厂，并担任公共工程部部长。他还在同济大学任教。1944年，王守武自费出国留学。次年10月，他去普渡大学学习工程力学。1946年获得硕士学位后，王守武转向物理学，用量子力学研究材料的性质。1949年2月，他获得了博士学位，并被任命为普渡大学土木工程系助理教授。

在获得博士学位之前，1948年5月，王守武与同学葛秀怀结婚三年。婚后，中国学生经常来王家。邓稼先当时在普渡求学，是王守武家族的常客之一。总部设在芝加哥的美国中国科学工作者协会在普渡设立了一个分支机构。邓稼先是普渡*的一名官员，王守武因此参加了协会的活动。

新中国成立后，王守武和他的妻子决定回国参加建设。当时，印度驻美国的外交机构受中国新*委托处理中美之间的民间事务。1950年，王守武的一个家庭通过印度大使馆处理了一份难民证明，然后乘船从香港返回了家。

半导体“国家队”队长

回到中国之前，王守武没有联系他的国内工作单位。“当我1950年回到中国时，我没有任何计划。我只是觉得中国刚刚解放，想为国家建设做点贡献。我最初学的是工程力学，后来改学了物理。我想当我回来进行建设时，我可以做任何事情，做任何事情，所以我没有联系国家，而是直接回来了。”王守武回忆道:“那时，我只想为祖国做点贡献，去任何我需要的地方。中国科学院让我去，我就去了。”

回国初期，王守武在中国科学院应用物理研究所工作。他先后与同事完成了*日常用太阳能炊具的设计、志愿者夜间驾驶防空灯的设计以及中国第一台电子显微镜的安装调试。之后，他成立了应用物理研究所的电气小组。

王守武偶然开始接触半导体。应用物理研究所的一个仪器坏了，所以他修理了它。拆开包装后，他发现里面的氧化亚铜整流器坏了。王守武查阅文献后，找到了氧化亚铜整流器的工作原理和氧化亚铜的实验室制备方法。然后他不仅修理了仪器，还开始尝试自己制作整流器。

20世纪50年代初，王守武领导应用物理研究所电气组进行半导体研究。他们从制造研究设备开始，包括动力设备、材料制造设备和分析测试仪器。他们缠绕了一个燃烧氧化铜的电炉，设计并制造了电子管恒温器，并初步测量了各种半导体材料和器件的一些基本性能。与此同时，王守武也在关注世界半导体科学的新发展。他很快意识到半导体研究的重要性，特别是晶体管的发明带来的信息技术的变化。电力集团在1956年的工作计划中指出:“半导体放大器的进一步发展将彻底改变电子设备的面貌，这在国民经济中具有重要意义。”

1956年，在周总理的领导下，中国制定了《1956-1967年国家科技发展12年远景规划》。王守武是远景规划中半导体科技发展规划组的副组长。组长是应用物理研究所所长石，副组长是北京大学教授黄昆。“十二五”规划将中国半导体科技发展列为四大紧迫措施之一。由于中国物理学家对半导体科学技术的重要性的远见卓识和国家科学规划的政策保证，中国的半导体工业迅速建立起来，与当时的世界先进水平相差不远。

当时，北京大学接受了与五所大学(北京大学、复旦大学、东北人民大学、厦门大学和南京大学)的师生共同培养半导体专业人才的任务。中国科学院应用物理研究所的电气部分扩大为半导体研究室，成为中国最早的半导体研究机构。王守武是研究室主任，也是他的半导体材料和物理大团队的领导。应用物理研究所的任务是组织国内相关科研院所和高等院校的科技人员(以中国科学院应用物理研究所和二部应用物理研究所为主体)以北京东黄城根应用物理研究所为重点，开展半导体设备、半导体材料、半导体器件和半导体测试的科学研究。王守武和第十三研究所的吴尔珍是负责解决关键问题的主要负责人。他全面指导和亲自参与并指导半导体物理和器件理论的具体实验工作，如锗单晶炉和单晶开发、物理测试、器件物理分析等。

1956年11月，中国第一个锗合金晶体三极管在半导体研究室诞生。经过测试，它具有完整的PN结特性和PNP结晶体三极管的标准放大特性。在开发过程中，王守武每天都去实验室亲自分析实验结果。在为晶体管准备小铟球(直径只有几十到几百微米)时，王守武对最初由研究人员制作的铟“面条”提出了很好的建议。几天后，小铟球成功诞生了。中国第一个晶体管的成功开发引起了巨大反响。时任中国科学院院长的郭沫若在视察时多次称赞这一成就。《人民日报》随后在其第一版中公布了这一消息。

从1956年到1960年，半导体研究室在半导体器件的发展上取得了一系列的成就:我国第一个锗单晶、合金锗结晶体管和金键二极管、掺锗单晶的成功拉制和锗单晶的应用、我国第一个硅单晶的成功拉制和硅单晶的应用、我国第一个锗合金扩散高频晶体管，以及参与我国第一台大型晶体管计算机的研制。中国科学院前党委书记、副院长张劲夫回忆了几十年后他组织中国科学院参加“两枚炸弹一颗卫星”的工作和贡献。其中，他谈到了半导体研究所的贡献:“从美国回来制造半导体材料的林兰英，以及科学家王守武和工程师王守觉的两个兄弟都是他们的工作。每秒钟数十万次的第二代计算机为氢弹的发展做出了贡献。

1960年，中国科学院半导体研究所正式成立，王守武任业务副主任。今年，世界上第一台激光器诞生了。两年后，美国和前苏联相继开发了半导体激光器。得知这一消息后，王守武将此作为主要研究方向，并开始组织半导体研究。自1963年以来，他先后领导和参与了中国第一台半导体激光器的研制、半导体激光器的连续激光发射、半导体负阻激光器的研究和激光应用，为中国在这一领域的技术进步奠定了基础。

1966年“*”开始后，半导体研究所几乎所有的科研工作都停止了。王守武离开了他的领导和科研岗位。1969年恢复科学研究后，王守武在实验室修理了仪器。为了解决激光研究室缺乏激光特性分析手段的问题，王守武主动设计开发了激光发散角分布测试仪，并取得了成功。

1974年7月，中国科学院发布了《关于我院十年规划安排的意见(草案)》。在此背景下，王守武组织并领导了对领域雪崩现象的研究，引起了国际学术界的关注。1974年，通过美中学术交流委员会和中国科学技术协会的谈判，中美两国决定派遣一个固态物理代表团进行互访。1975年3月至4月，以王首武为团长、陆嘉熙为副团长的中国固体物理代表团访问了美国。访问期间，王守武在美国物理学会年会上报告了耿氏器件雪崩现象的研究成果，引起了与会学者的关注。1975年9月，美国固体物理代表团回访中国。参观半导体研究所时，对畴雪崩现象的研究是他们的重点参观项目之一。

对集成电路成品率的攻击

集成电路是一种电子设备。“芯片”通常指集成电路。它由晶体管、二极管、电阻、电容等组成。这是小面积半导体硅芯片上的电路所需要的。1964年，半导体研究所成功开发了中国最早的集成电路，但在20世纪70年代，中国集成电路的开发和生产与国际先进水平差距很大。

1977年7月，*邀请30名科技界代表在人民大会堂举行科技工作者座谈会。王守武说:“全国有600多家半导*造厂，一年生产的集成电路总数仅为一家有2000人的日本工厂月产量的十分之一。这种分散和低效的生产方式应该尽快改变。”他建议:“首先，抓住关键，解决提高大规模集成电路产量的问题。第二，集中力量，利用两三个重点工厂的数百家工厂的人力物力，使重点工厂的设备条件赶上国际水平。”

今年10月，*在国家科学学科规划会议上对半导体研究所的代表们说，“你们必须建造大规模集成电路。一年可以吗？”

国际大规模集成电路于1969年开始批量生产。1977年，16位集成大规模集成电路投入工业生产，64位超大规模集成电路被取样。然而，当时我国只有少数单位仿照国外产品制作了近1000个大规模集成电路样品，但产量极低，无法投入生产。与此同时，各种不同结构的新电路在国外不断出现，而国内对原有新电路和新结构的研究仍是空白。

中国科学院提出，三种典型的每芯片4000位的大规模集成电路和独立设计的新电路应在一年内拆除，并应制作样品和批量生产。此后，经过大约一年的研究，尽管半导体研究所的超净生产线工人日夜工作，4000个大规模集成电路的产量仍然很低。

1978年10月，王守武应邀到中国科学院主要领导同志办公室全面负责这项任务。

王守武上任后，坚持“做有益的事情”。他认为，仅仅为新产品生产样品、礼品和展品，而没有一定的成品率，并不能真正解决国家的迫切需要。只有在国产设备的基础上提高成品率，对促进生产才有实际意义。他重组了员工，调动了包括吴德新在内的一批技术骨干来分析低产的原因。为了提高成品率，我们必须首先提高硅材料制备技术的水平。其次，要保证生产设备的质量稳定。同时，应提高基础材料和试剂的纯度指标。

王守武从稳定流程入手，将整个流程划分为40多个流程，并提出每个流程的完好率不应低于95%，只有一个流程合格，才能进行下一个流程。他首先花了几个月的时间组织研究人员逐一改进和稳定设备。然后对所用的原料和试剂进行分析和纯化，以达到可用指标。最后，建立了一套操作规程和管理制度，并要求严格执行。

经过王守武和研究人员的努力，到1979年9月，他们制作的三种版图的大规模集成电路样品的成品率提高到20%以上，达到了预定的目标。该研究为解决我国大规模集成电路芯片的成品率问题提供了宝贵的经验，并获得了1980年中国科学院科技成果奖一等奖。后来，半导体研究所将这项技术成果转移到上海无线电元件五厂进行生产。《人民日报》在报道中说:“在王守武同志严谨的科学作风的推动下，超净路线的氛围呈现出新的面貌。科研人员各司其职，严格把关，工作人员精心操作，研发工作取得可喜进展。”

4000位大规模集成电路研制成功后，王守武于1981年负责16000位N沟道金属氧化物半导体动态随机存取存储器的研制成功，并于次年获得中国科学院科研成果奖一等奖。

1980年春，王守武兼任中国科学院109厂厂长，开展大规模集成电路生产试验，提高产量，降低成本。1986年，王守武带领109厂完成了“集成电路大规模生产试验”，并因其在科学技术研究方面的突出成就获得国家计委的表彰，并获得中国科学院“六五”科技研究成果奖。1986年1月，在王守武的倡议下，上级将从事大规模集成电路研究的整个半导体研究所团队合并为109个工厂，组成中国科学院微电子中心，王守武担任微电子生命中心名誉主任。

从提高大规模集成电路的成品率，到完成“大规模集成电路生产测试”，从探索大规模集成电路实验室准备技术，到安装、调试和生产工业生产试验线，王守武和研究人员在过去十几年里一起克服了无数困难。1990年，当这项长达10年的研究工作全部完成时，半导体研究所庆祝了成立30周年。人们终于看到了参加庆祝活动的王守武脸上的笑容。

王守武是一位具有战略眼光的科学家。多年来，他对中国半导体科技发展的方向、政策和战略有许多独到的见解。1987年，他因《世界新技术革命与中国的对策》获得国家科技进步奖二等奖。20世纪80年代，他阐述了在中国集成电路产业发展中如何处理科研与生产的关系，以及如何将科研成果转化为产品生产的中间环节。20世纪90年代，他提出在制定中国微电子产业规划时，要密切关注微电子所用基础材料和专用设备的基础，重视科技人才的培养。2000年，他建议，为了发展半导体工业，我们应该开拓市场，考虑将通信电路作为我国半导体工业发展的突破口，集中力量，开发我们独特的系列产品，争取在世界上占有一席之地。2006年，王守武呼吁科研成果转化，打破科研机构和产业部门之间的“条块分割”。(作者是首都师范大学的物理学教授)

▲1979年，王守武和研究人员在超净生产线上工作。

▲1949年，王守武和葛秀怀在美国普渡大学读书。

我们现在和未来的责任

■王守武

你好，朋友，你知道我们在中国有多危险吗？就像一根无毛的头发垂着，在无边的天空中摇曳，它会被风雨击中。你认为危险不危险吗？

为了使中国从危险走向和平，从虚弱走向强大，我们的学生应该负起责任，除了一些有先见之明的长者。

换句话说，几年或几年后，我们的学生应该承担起这一重任，并尽最大努力。几年后我们有可能承担这个负担吗？我们有能力履行我们的职责吗？不能说一定不是。

因此，今天我们应该努力学习，认真学习，要求真正的知识和渊博的知识。只有获得实践知识，我们才能拯救我们的中国，拯救危险的中国。

朋友们，你们必须拯救中国。你必须是中国人。我们必须尽我们的责任，每个人都有责任。愿每个人都努力学习，取得巨大进步。我们也希望在未来拯救国家，丰富国家，巩固国家。

(这篇文章是作者在小学六年级时写的，原文为《智敏》，1930年第11期)

《中国科学新闻》(第10版，2014年5月23日)