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朱貽瑋
中國芯片業的先行者,見證“中國芯”從無到有、從小到大的發展歷程
文/慕容素娟

朱貽瑋,1937年生于上海,1963年畢業于清華大學無線電系半導體專業,是清華大學培養的第三批半導體專業的大學生。曾就職于北京電子管廠(774廠),參與了我國第一臺第三代電子計算機所用集成電路的研制工作;參與我國第一家半導體集成電路專業化工廠——北京東光電工廠(878廠)前期建廠工作,從技術員做到副廠長,負責技術管理工作;擔任北京燕東微電子公司副總經理,組織4英寸芯片生產線引進工作。曾在北京地區電子振興領導小組辦公室主管集成電路工作,以及擔任中國半導體行業協會理事(個人)。作品有《中國集成電路產業發展論述文集》(2006年)、《集成電路產業50年回眸》(2016年)。

朱貽瑋

出生于1937年的朱貽瑋親歷了中華人民共和國的誕生和其從弱到強的過程,也見證了我國集成電路產業從無到有、從小到大的發展歷程。他出生那年,正值盧溝橋事變,抗日戰爭爆發;他學半導體專業時,中國的第一塊集成電路還沒有研制出來。

而朱貽瑋前輩的一生,也經歷了諸多歷史節點——抗日戰爭、解放戰爭、抗美援朝、計劃經濟、“大躍進”、“文化大革命”、改革開放、新中國崛起等。

中蘇友好時期,朱貽瑋以優異的成績進入北京俄語學院留蘇預備班;兩年后因政策變遷,留蘇計劃擱淺后進入清華大學,成為清華大學培養的第三批半導體專業的大學生,由此參與到中國集成電路產業從零起步的艱辛歷程。

由于國家早期重視程度不夠、資金不足、人才匱乏、國外技術封鎖等原因,中國集成電路產業早期的發展過程可謂道路崎嶇、步履維艱。處在那個階段的朱貽瑋從未動搖和放棄過,攻堅克難,先后在774廠參與了我國第一臺第三代電子計算機所用集成電路的研制工作;參與了我國第一家半導體集成電路專業化工廠(878廠)的建廠和技術管理工作;組織燕東微電子公司4英寸芯片生產線的引進工作……

正是朱貽瑋和同路人幾十年如一日的堅守,讓我國集成電路產業的發展渡過了一窮二白的艱難時期,迎來了希望的曙光。

留蘇之路中斷,進入清華

朱貽瑋的初中在解放初期各項政治運動中度過。到高中時,學校的外語課程由英語改為俄語,由于初中階段一直在聽廣播學俄語,加上成績優異,朱貽瑋成為學校推選去考留蘇預備生的五六個學生中的一個。經過全國統一高考,朱貽瑋被北京俄語學院留蘇預備部錄取。

1955年9月,朱貽瑋離開生活了18年的上海,乘火車來到北京。

“當年的北京俄語學院(現北京外國語大學)位于西郊魏公村,周圍都是農田。”朱貽瑋回憶那時的艱苦環境時說。

到留蘇預備部報到后,學校又進行了一次俄語考試,朱貽瑋再次以優異的成績被分到了高級班,教他們俄語的是當時蘇聯駐中國大使館的一名武官的夫人。

朱貽瑋回憶道:“校園生活很豐富,每逢周末,操場上還有露天電影,常常會放映俄語版的蘇聯電影。”

兩個學期結束后,學校宣布:國家決定減少派去蘇聯學習的人數;留下的四分之一學生再讀一年俄語。朱貽瑋是留下來的一員。

世事難料,又學了一年俄語之后,國家決定只派研究生去蘇聯,這意味著朱貽瑋的留蘇之路不得不中斷。令人欣慰的是,留蘇預備部的學生可以選擇分配到國內大學繼續學習。1957年夏天,朱貽瑋選擇進入清華大學無線電系學習。

在清華大學學習期間,朱貽瑋也經歷了各項政治運動的動蕩,但他仍在咬牙堅持學習。

1958年5月,“大躍進”運動開始,全國上下開始大煉鋼鐵,清華校園里也建起了小高爐要煉鋼。朱貽瑋和同學們被安排到系里參加制作電子零件的勞動;參加了9003工地勞動,建精密儀器系大樓;還參與了學校安排的修建十三陵水庫的勞動。

那個年代,清華本科生學習時間一般是5年,而新技術專業的工程物理系和無線電系,還有建筑系,則要6年。到了三年級之后,正式確定專業。朱貽瑋分配到新設不久的半導體專業。清華大學當時培養學生的目標是使其成為又紅又專的工程師。盡管朱貽瑋家庭出身不好,但在學校教育下,到大學后期加入了中國共產黨。

回顧大學生涯,朱貽瑋說道:“我的大學時間經歷了8年,俄院2年,清華6年。這是當時年代產生的特殊現象。我的一生中,花在學校的學習時間長達20年,小學6年半,中學5年半,大學8年,到清華畢業時,已26歲了。若要實現清華大學蔣南翔校長“為祖國健康工作50年”的目標,要干到76歲才行。”

大學畢業時,朱貽瑋說并不知今后的人生將會是怎樣一個軌跡。

從774廠到878廠再到燕東公司,親歷中國集成電路產業在艱難中前行

我國早期建立的軍工廠,為保密起見,都以數字代號稱謂。朱貽瑋1963年7月從清華大學畢業,被分配到位于北京東郊酒仙橋地區的北京電子管廠(774廠)。這是國家第一個五年計劃中的蘇聯援助建設的156項重點工程之一,生產大型和小型電子管,是當時亞洲最大的電子管廠。

在電子產品的發展進程中,第一代電子器件是電子管,第二代是晶體管,大家所知曉的集成電路(芯片),則是第三代電子器件。

1963年,我國還處在第二代電子器件——晶體管的生產階段。在774廠的半導體車間里生產蘇聯型號的半導體晶體管,可以用來組裝半導體收音機。

朱貽瑋被分配到半導體車間,開始參與清洗、測試、擴散等工序勞動,后來被安排搞拉絲新工藝試驗。第二年,朱貽瑋被調到試制組,參加籌備硅平面管大組。“當時,產業還處在開荒階段,很多基本的工藝設備都需要親手做。自己畫草圖,然后加工零部件,再組裝,通電調試。我參加制作的是氧化擴散爐。”朱貽瑋講道。后來,試制組改為實驗室“三室”。

機會總是給有準備的人。1965年5月,朱貽瑋被三室領導安排試制固體電路的工作,與同事們一同獨立自主地研制出了用于第三代電子計算機的第三代電子器件——固體電路。“在早期,集成電路在我國叫作‘固體電路’,后來慢慢改稱為‘集成電路’。”朱貽瑋提到這個概念的演變。

而那一時期,正是中國集成電路進入芝麻開花——節節高的階段。中國科學院半導體研究所、北京無線電技術研究所、中國科學院156工程處、石家莊十三所和上海元件五廠等單位相繼研制成功集成電路。

關于我國集成電路產業的起點,朱貽瑋說:“難以判別是哪家首先研究出固體電路,但是石家莊十三所1965年年底舉行了一批半導體器件設計定型鑒定會,是國內首家舉行固體電路設計定型會的單位。因此,我在以后所寫的文章里將其定為我國集成電路產業的起點。”

如果以世界上第一塊集成電路研制成功是在1958年來算,中國芯片的起步只晚7年。

然而,1966年全國進入“文化大革命”時期,科研單位的不少項目和課題停止或延緩。在774廠里,也是鋪天蓋地的大字報。為了確保試制任務,朱貽瑋要求固體電路組的三十多名組員,平時可以去看大字報參加運動,但電路芯片流到哪一個工序,相關人員要回來參加生產,不要耽誤流片。幸運的是,774廠三室的試制工作始終沒有停止。不幸的是,因家庭出身不好,作為黨支部宣傳委員、固體電路大組長的朱貽瑋也被貼上了大字報,他被說成是“資產階級孝子賢孫,白專道路上勇士”。

半導體是一個技術門檻極高且技術迭代非常快的領域,但在當時,對半導體產業發展規律認識的不足,不僅導致產業化推進速度緩慢,還鬧出過很多荒唐的事情,報紙上甚至報道上海××弄堂里街道老奶奶靠拉擴散爐也做出了半導體。

1968年,我國第一個半導體集成電路專業化工廠——東光電工廠(878廠)在北京建立,籌備組和北京無線電工業學校合并,朱貽瑋被調到878廠的籌備組。到崗的第一項工作就是清點半導體車間里的設備和儀器,看看哪些能用于集成電路試制,然后組織工人使用這些簡陋的設備試制集成電路。有的工序做不了,工人就拿硅片到774廠去做。這樣的條件下,在不長的時間內居然也試制成878廠第一塊集成電路。

在那個年代有的材料買不到,就自己生產四氯化硅和硅烷;集成電路所用外殼也由自己生產。“那時的的確確是IDM模式(集成制造模式),從設計版圖、刻紅膜照大相開始,經過芯片制造工藝,到外殼生產,再進行后部壓焊、封裝成成品,最后經過成品測試、包裝后入庫出廠。”朱貽瑋回憶道。

由于各種條件達不到,當時國內生產的集成電路普遍質量不好,導致電子計算機整機調不出來,一度出現“集成電路不如晶體管,晶體管不如電子管”那種“一代不如一代”的局面。“經過調查研究,大家總結出造成集成電路質量差的原因是四個字:臟、虛、傷、漏,即骯臟、虛焊、劃傷和漏氣。”朱貽瑋指出。

為此,朱貽瑋在廣交會上與德國西門子公司進行技術交流后又到上海兄弟廠學習,和技術人員一起針對存在的問題采取相應的改進措施,又對組成電路的元器件進行不同設計的試驗,摸索各種元器件性能對門電路高低溫性能的影響,從而進行電路設計的改進,最終,提高了集成電路質量,將改進后的集成電路供應給738廠調出了小型電子計算機。

1973年8月,北京大學電子儀器廠研制成功我國第一臺100萬次大型電子計算機,采用的就是朱貽瑋所在的878廠生產的TTL中速電路和S-TTL高速電路,從而扭轉了“一代不如一代”的局面。

1973年秋天,也就是中日恢復建交的第二年,朱貽瑋參加以中國科學院半導體所王守武為團長的中國電子工業考察團去日本考察集成電路工業。他們參觀了日本電氣(NEC)、日立、東芝等8家集成電路廠家,以及制版公司、設備公司、測試儀公司、廠房設計和材料公司。參觀后,全團人員開了眼界。朱貽瑋說道:“我國在1965年研發出集成電路,比美國晚7年,比日本晚5年,但1973年我國采用的硅片仍是不規則的小圓片,直徑為30~40毫米;當時日本已經進展到3英寸圓片工業化生產,我們已經遠遠落后于日本。”

在這次考察過程中,全團曾展開討論,要不要從國外引進技術。當時就有兩種不同意見:研究單位認為,只需要購買國外設備,不用引進技術;而生產單位認為,為了縮小與國外的差距,不僅要從國外購買設備,還要引進生產技術。

當時,日本NEC公司提出全線轉讓3英寸設備和技術的方案與報價:一種工藝3000萬美元,兩種工藝4000萬美元,三種工藝5000萬美元。“由于四機部只有1500萬美元的預算,加上當時處于‘文化大革命’時期,部機關大院里正在批判洋奴哲學、爬行主義,因此買不成一條整線設備和技術,我國錯失了一次從國外引進技術的機會。”朱貽瑋惋惜地提到。

878廠唯有自力更生,從搞雙極型數字電路開始,后擴充至雙極型線性電路(后稱模擬電路)和MOS電路,經過七車間小凈化車間P-MOS、N-MOS階段,到十一車間大凈化車間,又開發CMOS電路。

處在當時我國實行計劃經濟以及西方先進國家對我國實行經濟和技術封鎖的節點,不斷攻堅克難的878廠在20世紀70—80年代可為各機部整機單位提供種類繁多的集體電路,并總是供不應求,當時878廠與“南霸天”上海無線電十九廠并稱為“南北兩霸”。

1982年,四機部更名為電子工業部。1985年,國家實行體制改革,電子工業部首先把170家直屬工廠下放到所在省或直轄市,在北京的12個代號廠下放到北京市,由新成立的北京市電子工業辦公室領導。

朱貽瑋被邀請加入當年成立的北京地區電子振興領導小組辦公室兼職工作。他對北京地區從事集成電路的工廠、研究所和大學做了調查,并對如何發展北京地區集成電路提出大、中、小三種方案。大方案是擬建5英寸線的初步方案,預計投資4億元,由于未拿到國家專項資金,這一大方案作罷。中方案是縮小規模,要北京市出2億元,結果也落空。最后只能采取小方案:利用878廠從美國仙童公司引進的二手4英寸線設備(僅三分之一,其余三分之二給871廠)和北京市半導體器件二廠在建而未建完的5000平方米凈化廠房,聯合起來建一條4英寸線。

于是在1987年,籌備組討論將聯合公司取名為“北京燕東微電子聯合公司”。朱貽瑋被邀請加入燕東公司。就這樣,從1968年到1987年,朱貽瑋從開始以技術員身份參與籌建878廠,到擔任副廠長,至3年后離開878廠,歷時19年之久。

進入燕東公司后,總經理楊富德安排朱貽瑋當副總經理,負責籌措資金,因為沒有資金就建不成芯片生產線。

朱貽瑋到電子工業部財務司去找資金時,有人問:“好多人都到深圳‘發財’去了,你怎么還要在北京建集成電路工廠?”朱貽瑋提到當時的情景,“我說就是要留在北京建集成電路廠。最后他們說,那么部里出830萬元支持北京建燕東公司。”在這種情況下,北京各投資單位才相繼承諾跟進投資。經過到美國考察,最后選擇從美國BIT公司引進4英寸芯片生產線,全線設備安裝后進行工藝試驗。在此期間,資金依然十分緊張,有時候連電費都繳不出。北京供電局通知“再不繳電費就要遙控拉閘停電”。為此,朱貽瑋不止一次地去北京供電局要求緩繳,找上級市電子辦籌款,請738廠擔保。這樣才沒有再現當年774廠811廠房3英寸線因繳不了廠內動力部門水電氣費而被停水停電停氣,最終造成完全停線的局面。

盡管如此,資金卻仍成最大掣肘。“籌集資金真是艱難,燕東建設總投資才5000萬元,卻耗時10年之久。反觀國際上集成電路發展遵循摩爾定律,一年半時間集成度就增加一倍,性能也提升一倍,我們發展集成電路的歷程有多艱難啊!”朱貽瑋感嘆道。

彼時,國內國家重點扶植的五家重點集成電路企業均已建成投產,國有的無錫華晶和紹興華越、合資的上海貝嶺和飛利浦(后改名為先進半導體)、北京的首鋼日電,有4英寸線、5英寸線和6英寸線。當燕東4英寸線驗收后,朱貽瑋和第二任總經理余慶長商量后決定采取“退一步、進兩步”的策略,在不放棄雙極型模擬電路同時,“殺個回馬槍”,回過頭來攻分立器件,這是決定燕東公司生存的重大決策。“燕東作為‘杠外’的‘小六子’,競爭力肯定不如前5家企業,而退回做分立器件,燕東所具有的4英寸線,在國內同行中可位居前三位。后來歷史證明,這個決策是燕東能活下來且不斷發展的重要因素。”朱貽瑋講道,“如今,當初國內第一條4英寸線的上海貝嶺公司成為沒有生產線的設計公司,當時國內第一條6英寸線的首鋼日電已經退出行業,而到2018年,后來債轉股的國有紹興華越5英寸線也停掉了。當年5個重點扶植企業就剩下國有的無錫華晶(2002年華晶因多年虧損被香港中資企業華潤收購,改為華潤)和上海先進兩家了。”

而歷經磨難的燕東,在朱貽瑋的堅持和堅守下,全體燕東人在之后的第三任總經理謝小明和第四任總經理淮永進領導下經過不懈努力,由4英寸線經過6英寸線,月產量分別達到2萬片和3萬片,現今到亦莊經濟技術開發區8英寸線已落地。在我國集成電路制造業發展過程中,上海一批地方國營企業(上海元件五廠、上無七廠、上無十四廠和上無十九廠)在改革開放浪潮中都退出歷史舞臺,之后成立一批合資企業(貝嶺、先進、華虹NEC、中芯國際和宏力)及獨資企業(上海臺積電)。而北京一批地方國營企業(由北京市半導體器件三廠改名的宇翔公司、器件五廠和器件六廠等)先后都整合到燕東公司里。然而早期的774廠和878廠則因各種原因先后退出歷史舞臺。

1997年2月,朱貽瑋滿60歲,從燕東公司退休,退休后又擔任顧問兩年。這樣,從1987年到1999年,朱貽瑋在燕東前后歷時12年。

退休之后成為“自由電子”,哪里需要就到哪里去

退休后,朱貽瑋就像“自由電子”那樣,哪兒有吸引力就游到哪兒,在那兒發揮一點作用。

退休后,他首先在燕東公司任顧問,然后在集成電路產業鏈各個環節力所能及地發揮作用,涉及領域包括制版、芯片制造、封裝測試、設備及部件,以及科技園區,主要是為海峽兩岸半導體和集成電路產業界的交流與合作貢獻力量。

1997年5月底,朱貽瑋去臺灣參加兩岸半導體行業交流會,先后結識了臺灣半導體同人蔡南雄和馮明憲。同年7月,協助臺灣半導體業者回訪大陸。

“回訪大陸時,臺灣朋友提出要到上海籌建8英寸芯片廠。部里領導希望臺灣朋友先幫國營企業無錫華晶或紹興華越解困,因為當時華晶執行908工程,從1990年開始籌劃1微米6英寸芯片線,由于國家資金遲遲不能到位,拖延了8年之久,才從美國朗訊公司引進一條6英寸線設備,且尚未驗收投產。”朱貽瑋提及當時的情景說道。

回訪團參觀無錫華晶之后,朱貽瑋作為臺方顧問,與蔡南雄、馮明憲、蕭常輝組成談判組,與華晶代表組進行合作談判。之后蔡南雄更換為陳正宇,雙方經過5個月的談判,達成合作協議,以“來料加工,委托管理”的模式進行合作,組成香港上華半導體公司,并于1998年2月1日開始進駐華晶公司管理MOS事業部5英寸和6英寸線200名員工隊伍。由此開始,過去的IDM模式改為純粹的代工模式,即所謂的“Foundry”(代工廠)模式。朱貽瑋被聘為市場部顧問,他為上華公司列出了中國大陸68家IC設計單位,作為上華第一批潛在的客戶。

在世界半導體發展歷程中,中國臺灣臺積電公司于1987年開始創辦代工模式,由此集成電路產業分為設計業、芯片制造業和封裝測試業。而中國大陸作為純粹代工則是以1998年華晶公司MOS部門由上華公司管理后開始的,可謂開先河之舉。

后來,華晶與上華雙方經過“軟”合資進展到“硬”合資,成立華晶上華公司。其間,朱貽瑋被聘為臺灣方面的顧問和后來的華晶上華公司市場顧問。

2000年6月,國家公布了18號文件,鼓勵發展軟件和集成電路產業。在18號文件推動下,北京和上海兩地積極響應行動,各自制定發展集成電路的地方性優惠政策和發展規劃。朱貽瑋幫助北京市經濟委員會制訂北京發展規劃,并協助籌備召開了北京第一次國際集成電路論壇。

后來,朱貽瑋協助臺灣在寧波建立6英寸芯片廠,參與編寫項目建議書和可行性研究報告。6英寸廠取名為寧波中緯積體電路公司,朱貽瑋擔任市場部顧問兼北方地區銷售代表。可惜的是,盡管中緯加工的電路產品質量優秀,但因在“爬坡期”內還不了當地銀行貸款而被當地政府拍賣給比亞迪公司。

除盡心盡力推動產業發展和合作之外,朱貽瑋還筆耕不輟。自1989年開始,他根據我國集成電路產業發展狀況,不斷撰寫并發表文章,未曾中斷。

2006年,朱貽瑋出版《中國集成電路產業發展論述文集》一書,用40篇文章記錄了中國集成電路產業發展40年,建40條芯片制造線的歷史。

2016年,在原來書籍的基礎上,增補20篇文章,推出《集成電路產業50年回眸》一書。“中興事件”后,全國上下開始關心起芯片,朱貽瑋的《集成電路產業50年回眸》作為業內少有的關于中國集成電路產業發展歷程的書籍,一再脫銷,累計印刷6次。

對于我國集成電路產業發展落后的多種原因,朱貽瑋高屋建瓴地從各個角度進行了分析總結,如資金投入不足,研究與產業脫節,引進與消化、吸收、創新脫節,企業缺乏領軍人才及國外技術封鎖,等等。由于長期受多種因素的制約,我國集成電路的供給率嚴重不足;再加上我國家電、計算機、手機、汽車等終端對集成電路的需求急劇增加,我國已發展成為世界上各類電子整機的制造大國,從而使我國每年進口集成電路的金額持續增加。2013年,我國進口額首次突破2000億美元;到2018年,我國集成電路進口額高達3120億美元。我國消耗了全球近1/3的芯片,然而這些年來我國自主設計生產的芯片不到8%。

朱貽瑋指出:“當前,國內芯片的設計能力與世界先進的距離在不斷縮小,我國華為的海思公司設計的手機芯片技術已達7納米,達到目前世界先進水平;封測也在不斷追趕,但是制造的差距還很大。芯片制造如同裁縫,芯片設計如同服裝設計師,只有設計師沒有裁縫,服裝是做不出來的。現在我們做不出來,就得買,或者去加工。我國集成電路制造業要趕上去,再不趕上去,就越來越落后了。”

他也呼吁:“代表集成電路技術水平的主戰場在芯片制造企業,那里急需要一批高水準的工程技術人員去攻堅,需要由微電子專業以及相關專業的博士生、碩士生、本科生組成團隊到國家隊集成電路芯片制造廠去攻克14納米、10納米、7納米,乃至5納米堡壘。”

同時,對于中國集成電路的發展,朱貽瑋提出了一些問題和思考。

一是在芯片人才方面,在20世紀六七十年代,在各芯片制造廠里都能見到清華、北大、復旦、交大、西電、成電等高校畢業生。為什么近三四十年微電子半導體專業的本科生、碩士生、博士生在國內的芯片制造企業中卻很少見到?

二是在企業層面,中國大陸怎樣才能培養出像美國英特爾公司、韓國三星公司和中國臺灣臺積電這樣的“明星”半導體公司?

三是中國要采取怎樣的戰略措施才能在未來10年內把IC產業,尤其是中國的芯片制造業推到世界先進國家行列?

2017年,80歲的朱貽瑋罹患眩暈病,發病時天旋地轉,站都站不穩。“心里預感到來日不長了。我想起四機部已故的集成電路行業的領導和干部,也想起已故的單位領導和同事。回想起在北京酒仙橋地區工作35年、生活55年的經歷,一旦我兩腳一伸就什么都煙消云散了,不如當腦子還有記憶時把往事寫出來,留給后人看看,也許還有些用處。”朱貽瑋說道。

當年領軍攀高峰,如今高峰在心中。就這樣,從2017年7月到11月的5個月時間里,朱貽瑋每天晚上在電腦上寫一點回憶,最后寫成了長達3萬字的回憶文章《未曾忘卻的記憶:回旋在酒仙橋地區的集成電路夢》。此文章在“中興事件”后在網上發布,引起社會上廣泛傳播和熱烈反響。隨后,他又寫了兩篇文章:《中國集成電路產業發展艱難歷程回顧》和《中國集成電路產業發展長期落后原因分析》。

耄耋之年不服老,雖身有疾患,朱貽瑋也未曾停歇。他多次受邀前往清華大學、北京交通大學、杭州電子科技大學等高校,為師生們講述中國集成電路產業發展的艱難歷程、現狀與展望;同時,受邀去燕東公司、寧波比亞迪等企業,為員工分享中國芯片產業的情況。

最后,本文以朱貽瑋的清華同學張國鐘為他作的一首藏頭詩作為收尾:“朱子勝百家,貽孫品更佳,瑋玉可傳世,行善惠天下。”

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