2018未来科学大奖得主林本坚:用心则乐的芯片大师

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  对于林本坚获奖,软银远景基金合伙人同时也是未来论坛理事会轮值主席的陈恂带着不得劲小激动的心情说:“大概 从10006年刚刚现在开始至今,世界上所有的高端芯片-包括咱们人手一部的手机里的核心芯片,人工智能芯片,5G芯片,比特币挖矿芯片,无一全部总要浸润式光刻科技制造的。说不用 能 浸润式光刻科技就不用 能 IT的今天,毫不夸张。

  林本坚是谁?他做了哪些地方?

  世界上第不用 能 提出这种科技的要是林本坚。咱们的科学家委员会不用 找出林本坚不用 能 在工业界作出世界级、决定性贡献的华人科学家青春恋爱物语令人佩服。不用 能 的人在中国,绝无仅有。不用 能 创新决定了人类信息科技几十年的轨迹。林本坚要是那种典型的科学家风范-亲戚亲戚朋友见到就知道了。几十年如一日,朴素平实。”

  林本坚是虔诚的基督教徒,待人和善,说话的前一天语调一个劲慢慢的轻轻的,前一天的同事和晚辈都称他“Burn爷爷”。要是,当面对当事人的工作和研究时,这种和善的老先生就会无比坚定。

  林本坚从小生长在越南西贡,父亲是当地英文高中的校长,高三那年,他独立一人来台就读新竹中学。出于对物理的喜爱以及工作可能性的思量林本坚在隔年考台大时选取了电机系,进而与电磁波结缘(所有的光全部总要电磁波)。

  从台大毕业后,林本坚又前往美国俄亥俄州立大学攻读博士学位。回想美国的求学经历,林本坚笑说不只高手云集,课业也重。“当时教我物理的是杨振宁的弟弟杨振平,要求很严格。过去在台大我从没熬过夜,没想到在那边要熬夜赶功课。”

  快毕业时,林本坚询问导师求职的方向。可能性林本坚以全相学(Holography)为博士论文,对方建议他循着一本光学月刊手中所登载的赞助公司,一家一家写求职信。爱好摄影的林本坚不用 能 最中意的是柯达(Kodak),没想到求职信杳无回音,反要是另外两家—IBM T.J。 Watson Research Center与贝尔实验室(Bell Labs)找上门来。

  起初,林本坚还很纳闷,IBM不用 能 电脑公司须要光学做哪些地方?入职后才发现,不用 能 芯片产业所有的零件和芯片都须要光学来做小型和微型化。林本坚当事人也没想到一做要是二十二年,谈到IBM的扎实经历,最让林本坚印象深刻的是同事间不吝分享、讨论的氛围。“有什麽想法就都须要找同事来谈。同事也会用很open的态度跟你分享他的看法与知道的资讯。”

  尽管不用 能 ,林本坚在IBM的道路何必 一帆风顺。林本坚早年在IBM半导体部门做深紫外光光刻研究时,公司的发展主流,却是另一项X光微影科技。不但人力资源远超过他的团队,要是,负责X光光刻的主管,同时也是林本坚的顶手中司。他在公司处境之尴尬可想而知。

  这位以好好先生著称,亲戚亲戚朋友几乎没见过他发过脾气的‘Burn爷爷’,竟不甘忍气吞声,以幽默的土辦法 ,公开与上司唱反调。

  某天,X光微影研究有了重大进展,他的上司发给每人一件T恤‘X ray works’(X光有用)以资特大喜迅,林本坚竟是在下面加了不用 能 字,成了‘X ray works - for the dentists’(X光可用,是在牙医诊所),还用磁铁挂在他办公桌里边的档案柜上,昭告所有路过的同事。(值得一提的是,深紫外光,成了半导体过去三十年的主要光源,X ray则至今仍未商用化。)

  然而形势比人强,林本坚还是在1000岁时,申请提前退休创业。林本坚本想凭借当事人的科研经验创业,因而成立领创公司(Linnovation,Inc。)。然而创业后,林本坚才发现专利在美国维持不易,小公司的科学发明更常常被大公司占便宜。当原有竞争对手被不用 能 更大的公司并购后,林本坚刚刚现在开始担心。“我刚刚现在开始希望一个劲老出不用 能 大公司把我的公司买下,不过一个劲不用 能 大公司一个劲老出。”

  要是,台积电的副总蒋尚义打电话给林本坚,希望他带领由光罩和光刻不用 能 部门合并后新成立的光刻制像科技发展处。林本坚认同蒋尚义的安排,我觉得 不用 能 公司来买下当事人的公司,但台积电这家大公司邀请他去服务也是不错的选取。“我须要这他说是个可能性,要是台积电不用 能 要是我的顾客,我了解台积电的潜力,跟妻子和益中的主沟通前一天,我能 决定去了。”林本坚从此与台积电结了缘。

  改变了芯片历史

  10002年,全球芯片产业进入发展瓶颈期,摩尔定律也要是止步不前。摩尔定律是由英特尔(Intel)创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)提出来的。其内容为:当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-2不用 能 月便会新增一倍,性能也将提升一倍。换言之,每一美元所能买到的电脑效能,将每隔18-2不用 能 月翻一倍以上。这种定律揭示了信息技术进步的厚度。

  要是亲戚亲戚朋友对它进行归纳,主要有以下五种“版本”:

  1、集成电路芯片上所集成的电路的数目,每隔18-2不用 能 月就翻一番。

  2、微正确处理器的效能每隔18-2不用 能 月提高一倍,而价格下降一倍。

  3、用不用 能 美元所能买到的电脑效能,每隔18-2不用 能 月翻两番。

  以上几种说法中,以第五种说法最为普遍,第二、三五种说法涉及到价格因素,我觉得 质是一样的。五种说法我觉得 各有千秋,但在一些上是同时的,即“翻番”的週期全部总要18-2不用 能 月,至于“翻一番”(或两番)的是“集成电路芯片上所集成的电路的数目”,是整个“电脑的效能”,还是“不用 能 美元所能买到的效能”就见仁见智了。

  芯片产业所遇到的问提主要出自光刻技术。光刻技术决定晶片上的最小图形尺寸,都须要说是芯片生产中最重要的一道步骤。当时,业界可能性把光刻机的工艺做到了用193纳米波长的光来成像。若根据摩尔定律把最小图形继续缩小,下一代光刻机所用的波长就应该缩短到157纳米,可能性光学的波长越短,越高解析度的影像就都须要转接到晶圆的光阻上,让刻出的电路更精细,芯片上就都须要承载更多的电路。芯片里容纳的电路都须要太多,效能也就越强。

  当时的光刻机以干式光刻技术为主,干式光刻是以空气作为镜头与晶圆间的介质,让光罩上的图形在晶圆上成像。然而,从193纳米到157纳米,微缩比例不用 20%,达不用 摩尔定律的要求。要是业界我觉得 研发多年,却卡在镜片材料的制造周期上,始终无法达到所需的规格,要是光阻的透明度也很难提高。

  由此造成157纳米工艺无法按著摩尔定律要求的期限内完成。依照当时的进度发展,全球芯片产业甚至摩尔定律都将陷入停滞清况 。

  正所谓时势造英雄,当时已在台积电担任光刻技术研发负责人的林本坚,早已注意到这种瓶颈。他换个厚度思考,发现都须要在原有193纳米干式光刻镜手中发展浸润式光刻,改用水代替空气作为介质,注入为浸润式设计的镜头与晶圆上的光阻之间,把进入光阻的光波长缩到134纳米。因而提高44%解析度的影像就都须要转接到晶圆的光阻上,让刻出的电路更精细。要是这种思考让林本坚相信,改变不用 能 的193纳米干式曝光为浸润式,就都须要让工艺前进两代半甚至三代。

  同年,林本坚受邀到美国参加一场以157纳米波长为主题的研讨会,不用 能 大会邀请林本坚是去讨论157纳米工艺的。结果林本坚直接抛出了“运用水作为193纳米浸润式的介质,都须要超过干式的157纳米”的论点,整个会场就像被扔下了一颗炸弹,本人的思路都被打开了。亲戚亲戚朋友直接离开157纳米议题刚刚现在开始讨论193纳米浸润式。

  不过,台下的芯片业者也都提出了当事人的问提,另一本人提到水会不用产生气泡?水会不用污染设备?是全部总要要做防水?怎麽做?水遇热会膨胀,折射率会改变,怎麽正确处理?科技既然是林本坚提出来的,那正确处理问提的重任自然也就落到他身上。

  但正确处理了问提还缺乏,“最重要的是做量产机器的厂商你会投入才行啊。配套的厂商总共在157纳米光刻机研发上投入了不下十亿美元,更有厂商建好了157纳米镜头材料的工厂。”林本坚的理论若被採用,等于宣布一些的人前功尽弃。台积电高层蒋尚义曾回忆,“(当年)我觉得 有大公司的高层首长表达严重关切,希望我须要管管他(林本坚),何必 搅局。”

  林本坚提出的浸润式光刻技术在台积电高层张忠谋、蒋尚义的大力支持下,刚刚现在开始放手一博。一批曾和林本坚同时奋斗的台积电首长记得,起初反对方常在国际研讨会上与台积电针锋相对,质疑以水做为介质易产生污染,且水中的气泡会影响曝光等等。

  对外界疑虑有备而来的林本坚,决定更彻底正确处理,便带著团队做该做的实验,写该写的论文。他当事人也完成三篇论文,投稿到国际期刊,连还未被提出的质疑也同时设想、响应。

  除了技术的理论,林本坚的沟通也做得彻底,当时他跑遍美国、日本、荷兰与德国等地,一一拜会业界,劝说亲戚亲戚朋友继续投入157纳米是浪费钱浪费时间,能够艾斯摩尔与尼康等国际大厂转向。“不用 能 不用 能 美国大厂的代表说亲戚亲戚朋友绝不用这科技,结果一年后,亲戚亲戚朋友也用了。”

  林本坚在台积电研发的期间带领团队从11000纳米、做到90纳米、65纳米、40纳米、28纳米、20纳米、和16纳米,并刚刚现在开始研发10纳米、7纳米、和5纳米。他的创新和推动不但让全球芯片工艺得以往下推进了6、7代,台积电也要是跻身一线大厂、主导业界规格。台积电董事长张忠谋曾称,假若不用 能 林本坚及其团队,“台积电的光刻技术不用有今天这规模。”

  2015年底,林本坚从台积电退休,要是应邀加入清华大学,担任讲座教授。他原规划退休前一天,只做两件事,要是传福音及帮助人得到更充沛的生命、要是一想,教书也是帮助人得到充沛生命的好土辦法 ,“我在产业界服务了46年,学到所以,也希望能教给下一代。除了教导专业知识外,他点出,学生在校常只为当事人的成绩竞争。要是希望能激发学生创意,教导亲戚亲戚朋友正确处理问提以及团队合作协议协议的能力。这是他想教给清华学生的一项重不用 力。

  与未来科学大奖结缘

  林本坚一生获奖无数,曾10度获美国IBM杰出科学发明奖、美国IBM杰出贡献奖、10008年当选美国国家工程学院院士……,更在2014年获选为台湾中研院院士,成为台湾最高学术殿堂首位企业界院士。如今,林本坚又获得2018年未来科学大奖数学与计算机科学奖,奖金1000万美元。

  2018年9月8日的新闻发布会上关于林本坚获奖的消息一宣布,中国科学院计算科技研究所研究员,先进电脑系统研究中心主任也是未来论坛青年科学家理事包云岗代表未来论坛和未来科学大奖与林本坚进行了电话采访,采访内容如下:

  包云岗

  林本坚

  获奖感受:意外

  包云岗:首很难恭喜您获得未来科学大奖,可能性我五种是做芯片设计的,听到您获奖的消息我和我的同事们都非常高兴,可能性这不仅是对您当事人的奖励,整个芯片行业都非常激动。不知您此刻有何感想呢?

  林本坚:谢谢,谢谢,我当事人也很激动。我觉得 不得劲意外,没想到会把奖给到我。我是蛮高兴,我觉得 我也接受过所以奖励,但未来科学大奖还是比较不得劲的。首先,这是来自大陆的奖项。其次,是对我从事的事业的肯定。我要是做了我该做的事情,得奖我须你会觉得 我的事情做对了。

  后摩尔定律时代怎么里能创新

  包云岗:光学对芯片产业真的非常重要,整个产业不用 按照摩尔定律继续发展和制造技术有很大关系。要是现在有种观点,认为摩尔定律正在终结。亲戚亲戚朋友感到担忧。我须要知道在这种后摩尔定律时代,您我觉得 亲戚亲戚朋友应该怎么里能创新?

  林本坚:亲戚亲戚朋友过去是被光刻娇纵惯了,可能性光刻技术每一代负责微缩70%,一些创新的脑筋要是而变懒了。摩尔定律是从尺寸上不断微缩,要是微缩是有极限的,有一天达到1纳米甚至原子级别,那前一天怎麽办呢?摩尔定律讲的是新一代芯片的效能比上一代更强、价格变便宜、电路也比不用 能 更多,就总要另一本人购买。

  我觉得 尺寸不用 再缩小,但还是都须要想土辦法 让芯片卖得更便宜可能性可做的事情比不用 能 更多,不用 能 一样都须要有卖点。亲戚亲戚朋友是做芯片设计的,那这种重担就落在亲戚亲戚朋友身上了。从经济厚度来看摩尔定律还是都须要继续延续的。

  对大陆芯片科技的建议

  包云岗:您说的很对,在亲戚亲戚朋友设计领域全部总不用 不用 不用 能 研究,发现同样不用 能 软件,让不同的守护系统进程员在同不用 能 芯片上编程性能差六万八千倍。可能性用摩尔定律来换算励志的话 ,有20年的代差。现在全部总要人研究,用同不用 能 可能性不同的晶体管由不同的程式师来程式设计,以此实现效能上的代差。我觉得 一些空间都须要发掘。芯片产业在大陆还是不用 能 软肋,对于大陆发展芯片科技,有什麽都须要改进的地方可能性做得更好地地方吗?

  林本坚:大陆我觉得 有很大的潜力,大陆有市场、有好的学校、有好的人才。我最近出了一本书,名为《把心放进去去去:林本坚的‘用心则乐’人生学》,书的主题要是把心放进去去去。大陆现在有钱另一本人有市场,假若把心放进去去去,假若齐心协力去做就总要成功。

  学术研究与企业科研的区别

  包云岗:您在企业里做出了不用 能 了不起的科技,您在企业里做过科研,也在学术做过学术研究。你我觉得 这两者有什麽不同?

  林本坚:这种我的书全部总要讲过,我现在在学校里当老师,学校强调分数和成绩。不用 能 励志的话 ,学生之间就发生竞争关系。遇到心胸缺乏宽广的同学,他/她会防范一些同学,不与一些同学分享和交流。

  我在学校里给同学们做作业或考试,不用 能 不用 能 人得到一百分。要是,可能性把亲戚亲戚朋友正确的地方加上同时,就能达到一百分。这说明哪些地方?亲戚亲戚朋友我觉得 各有长处,可能性亲戚亲戚朋友做到了充分交流,那亲戚亲戚朋友都能得一百分。亲戚亲戚朋友做研究的前一天,须要团队合作协议协议,所以一定要创造交流分享的氛围。在企业里,好的老板应该知道为什安排团队,何必 重复别人的工作,让好的人做擅长的位置,要是带领亲戚亲戚朋友互尊、互信、互助。