許居衍：中國微電子工業(yè)的開拓者

曹雨 何佳芮

動(dòng)蕩之中苦讀書，結(jié)緣電子一生情

1934年7月，許居衍出生于福建省閩侯縣都巡村。許居衍的父親早年畢業(yè)于馬尾海軍學(xué)校，擔(dān)任過海軍艦船輪機(jī)長，1948年于江陰起義后加入中國人民解放軍海軍。在抗日戰(zhàn)爭期間，許居衍的母親與丈夫失去聯(lián)系，只得帶著兒女逃到福建西北的邵武縣。整個(gè)少年時(shí)期，許居衍都處于苦難動(dòng)蕩之中，學(xué)習(xí)時(shí)續(xù)時(shí)斷，1949年之后才回到福州，完整地讀了高中。但是在這樣的極端困境中，母親堅(jiān)強(qiáng)自立、顧全大局、樂于助人的品德深深感染著許居衍。

1953年，許居衍從福建省閩侯中學(xué)畢業(yè)，考入廈門大學(xué)物理系，1956年秋轉(zhuǎn)入北京大學(xué)半導(dǎo)體物理專業(yè)。當(dāng)時(shí)，半導(dǎo)體物理專業(yè)是一個(gè)嶄新的專業(yè)，許居衍在這里接觸到了半導(dǎo)體科學(xué)的新領(lǐng)域。1957年畢業(yè)后，許居衍被分配到國防部第十研究院第十研究所，負(fù)責(zé)半導(dǎo)體制冷效應(yīng)及其在無線電設(shè)備中的應(yīng)用研究。

1958年，美國德州儀器公司制造出世界上第一塊鍺集成電路，一場“微電子工業(yè)革命”從此開始。1960年，許居衍開始從事當(dāng)時(shí)被稱為“固體電路”的探索。1961年10月，他被調(diào)入中國電子工業(yè)部門第一個(gè)半導(dǎo)體專業(yè)研究所——第十三研究所，任固體電路預(yù)先研究課題組組長。從此，許居衍與半導(dǎo)體集成電路結(jié)下不解之緣，開始了他獻(xiàn)身微電子事業(yè)的生涯。

1970年，許居衍參與了中國第一個(gè)集成電路專業(yè)研究所——第二十四研究所的創(chuàng)建，先后任課題組組長、研究室主任、總工程師。1985年，許居衍參與了第二十四研究所無錫分所的組建，隨后參與和無錫742廠共創(chuàng)的第一個(gè)微電子科研生產(chǎn)聯(lián)合企業(yè)——中國華晶電子集團(tuán)公司，任公司總工程師。其間，許居衍還被聘為國務(wù)院大規(guī)模集成電路辦公室顧問。鑒于國家發(fā)展戰(zhàn)略研究的需要，他除了繼續(xù)關(guān)注科研生產(chǎn)，還涉足微電子技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究領(lǐng)域，為國家微電子技術(shù)工業(yè)的發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。

從廢舊庫開始的集成電路研究

作為一個(gè)全新的行業(yè)，微電子是全球性、基礎(chǔ)性、科研型的科技工業(yè)。但是，在20世紀(jì)60年代，中國在相關(guān)技術(shù)和物質(zhì)上都面臨極大困難。

由于技術(shù)路線難以捉摸，許居衍帶領(lǐng)課題組查閱了當(dāng)時(shí)能獲得的僅有的技術(shù)資料，經(jīng)過分析研究，正確地選定了硅平面集成技術(shù)和面向數(shù)字電路（計(jì)算機(jī)邏輯門）的方向。當(dāng)時(shí)正值三年困難時(shí)期，科研條件和技術(shù)物資都極度缺乏，許居衍組織全組自力更生，勤儉辦科研，從廢舊庫里挖潛力，自己動(dòng)手建立起了擴(kuò)散、蒸發(fā)和光刻等工藝設(shè)備。這個(gè)只有五六個(gè)人和兩臺破舊設(shè)備的預(yù)研小組，在沒有現(xiàn)成技術(shù)可借鑒的情況下，摸索出了優(yōu)質(zhì)氧化等關(guān)鍵工藝技術(shù)，終于在1964年做出了硅平面二極管、三極管組合件，許居衍因此榮立了三等功。

1965年5月，第十三研究所在該課題組的基礎(chǔ)上成立集成電路研究室，許居衍仍擔(dān)任課題組組長，從事二極管-晶體管邏輯（DTL）電路研究。在研究室領(lǐng)導(dǎo)下，課題組群策群力，先后解決了晶體管制造中沒有的元件隔離、鋁反刻布線和多引腳封裝等集成電路特殊工藝問題，于當(dāng)年12月完成了DTL電路和擴(kuò)展器的部級定型鑒定，并移交工廠生產(chǎn)，使中國跨入了硅單片集成電路發(fā)展的新階段。

20世紀(jì)70年代初，國外半導(dǎo)體集成電路技術(shù)進(jìn)入了大規(guī)模集成電路（LSI）時(shí)代。許居衍以特有的拼搏精神，大膽開發(fā)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，研制成功了光學(xué)圖形發(fā)生器、圖形數(shù)字轉(zhuǎn)換機(jī)等機(jī)、電、光設(shè)備，組成全套計(jì)算機(jī)輔助制版系統(tǒng)。根據(jù)他提出的技術(shù)方案研制成功的圖形數(shù)字轉(zhuǎn)換機(jī)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。

準(zhǔn)確預(yù)測下一個(gè)硅主流產(chǎn)品

許居衍既有從事工程技術(shù)的實(shí)踐能力，又有理論創(chuàng)新方面的基礎(chǔ)。從1958年起，他就陸續(xù)在國內(nèi)外專業(yè)刊物上發(fā)表60多篇論文、文章。

1982年，許居衍和一位同事在國外期刊上發(fā)表論文，提出了埋層雜質(zhì)擴(kuò)散和非均勻摻雜層遷移率等理論，為集成電路工藝工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。雖然該研究成果在時(shí)隔17年之后才發(fā)表，但仍受到國外重視，國外科研機(jī)構(gòu)和專家學(xué)者紛紛來函索取。

1987年，許居衍從“造”與“用”的對立統(tǒng)一觀出發(fā)，提出了硅主流產(chǎn)品總是圍繞通用與專用特征循環(huán)、每10年波動(dòng)一次的“硅產(chǎn)品特征循環(huán)”規(guī)律（后被稱為“許氏循環(huán)”）。2000年，他提出下一個(gè)硅主流產(chǎn)品將進(jìn)入“用戶可重構(gòu)系統(tǒng)級芯片”，并稱硬件可重構(gòu)技術(shù)終將成為硅產(chǎn)品主流技術(shù)，這一預(yù)測已為發(fā)展事實(shí)所不斷證實(shí)。

許居衍幾乎參與了中國微電子事業(yè)的每一次重大行動(dòng)或決策，為中國微電子事業(yè)立下了汗馬功勞。

20世紀(jì)90年代初，為加速中國微電子科技成果商品化進(jìn)程，許居衍主持完成國家“八五”重大科技攻關(guān)項(xiàng)目，獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。“九五”期間，許居衍主持了“微控制器系列產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用”國家重大科技攻關(guān)項(xiàng)目，不僅獲得多項(xiàng)專利，而且使科技成果轉(zhuǎn)化為批量產(chǎn)品，改變了微控制器全部依賴進(jìn)口的局面。