2004年9月25日,我国大陆第一条12英寸芯片生产线在王阳元院士参与创建的中芯国际集成电路制造公司建成投产,我国集成电路制造技术由此跻身国际高端行列。
作为中国集成电路产业的开拓者,在数十年的科研道路上,王阳元院士一直沉浸在微电子世界的瑰丽梦境中,马拉松比赛一样的追梦历程,使他的梦想逐渐接近现实,追求一步步到达目标。
少年梦想——我是未来科学家
1935年1月1日,王阳元出生在柴桥镇车堍村,因生逢元旦,祖父给他取名阳元。祖父是镇上一家中药铺的质检员,生性憨直,忠于职守,雇主发迹之后,为表示感谢,曾想把小药铺送给他,被他一口谢绝。祖父的传家格言是“传家有道唯存厚,处世无奇但执真”。
王阳元的父亲在上海一家文具厂当会计,办事十分严谨,在工厂任职几年中,账目从来没发生过差错。有次查账人开玩笑说他的账差了3分钱,他严肃而自信地回答:“一定是你查错了。”王阳元很佩服父亲:“他具备一个科学家的素质。”母亲是一位干练的家庭妇女,勤于持家。王阳元是长子,下有弟妹七个,一家十口人,日子过得十分清贫。自幼目睹父母起早贪黑的辛劳,王阳元立志发奋读书,而“厚道”“执真”的家庭环境,使他从小养成执着而沉稳的性格。王阳元在柴桥小学读书,1947年,他以镇海县第一名的成绩考上宁波中学,为了继续王阳元的学业,父母变卖了家中所有值钱的东西,包括母亲的陪嫁。
王阳元在宁波中学从初一读到高中毕业,课余他最爱去的地方就是图书馆和运动场。高中时,王阳元是学校1500米和5000米的纪录保持者。一次上语文课,老师布置写作文,王阳元的作文题目是《未来的科学家——宇耕在成长》,“宇耕”是王阳元为自己起的笔名,意为“宇宙的耕耘者”。一个十几岁的中学生说自己要耕耘宇宙,自然引起了很多人的惊讶,有同学说他“狂”,也有同学说他“痴人说梦”,而老师给予王阳元的是鼓励。为实现梦想,王阳元总是勉励自己:“不能停下,继续向前,坚持一下,就是胜利。”
1953年高中毕业,王阳元三个志愿都填了北京大学,终于如愿以偿被北大物理系录取。当时,正值我国高校院系调整不久后,北大物理系聚集了一批全国最著名的物理学大师:黄昆、王竹溪、褚圣麟、虞福春、周光召、徐献瑜等,王阳元是北大物理系首批被重点培养的学生,课堂上他如饥似渴地聆听大师们的谆谆教诲,课余一头扎进书本孜孜不倦地钻研。1958年毕业后,他留校任教。
通向梦想的道路充满艰辛
在20世纪五六十年代,半导体、计算机和无线电等领域在中国基本空白,属于重点发展学科,王阳元就是在这个时候投身半导体、集成电路领域的。
那时候集成电路刚刚发明,微电子学的社会价值几乎还没有得到体现,有一个问题王阳元始终在思考:选择什么样的课题才能对国家微电子产业发展有更大贡献?他与同事们花了整整半年时间进行调查研究,经过思考和专业讨论,最后一致决定:研制硅栅N沟道1024位MOS随机存储器。王阳元担任该课题领导小组组长。
随后的六年多,在北京大学昌平分校图书馆内,王阳元和同事们的灯光常常亮到凌晨。由于日日夜夜长时间辛勤工作,王阳元患上了十二指肠溃疡,一次又一次大口吐血。有一次晕倒在工艺线的走廊上,口吐鲜血,被救护车急救到医院才脱险。
1975年,我国第一块1024位MOS动态随机存储器诞生,这是被称为中国MOS集成电路技术和产业发展过程中具有里程碑意义的事件,它比Intel公司研制的硅栅N沟道MOSDRAM只晚了4年,因此获得了1978年全国科学技术大会奖。
到了20世纪80年代,世界集成电路技术得到了较大的发展。当时集成电路被誉为高新技术的“皇冠”,而集成电路的计算机辅助设计技术与软件工具被称为皇冠上的“明珠”,谁拥有这颗“明珠”,就意味着拥有了发展高新技术的主动权。当时我国由于技术水平和科研条件所限,试图通过技术引进解决这个问题,但西方国家不愿意、也不希望中国发展战略高技术,他们在技术和设备上对中国实行封锁禁运。最终,决策者决定自力更生自主研发这项技术。1986年,时任国家电子工业部部长的李铁映专门致函北大党委书记王学珍和校长丁石荪,商量拟请王阳元担起重任。这时的王阳元作为访问学者刚从美国回国,在北大任微电子研究所所长。
王阳元很快出任全国集成电路计算机辅助设计专家委员会主任,他迅速将全国优势力量组织起来,引进国内外优秀人才,实行产学研相结合,带领科研人员开始攻克这一难题。经过六年奋战,我国第一个按软件工程方法开发的集成化超大规模集成电路计算机辅助设计系统研制成功,具有完全知识产权。该系统的研制成功使中国成为继美国、西欧、日本之后,第四个能自主开发大型集成电路计算机辅助设计系统的国家。
高新技术产业化——梦想成真
20世纪90年代开始,国际上兴起了投资开发微机电系统潮流。在王阳元的建议下,1996年主管部门在北大设立了国家级微米/纳米加工技术重点实验室,王阳元任主任。经过近十年的努力,这个实验室建立了我国第一个与集成电路设计兼容的微机电系统设计平台和加工平台,至今已经自主开发了5套加工工艺,有6项技术创新,获23项发明专利授权。
2000年,王阳元作为奠基人之一,与国外同事共同创建了中国最先进的集成电路代工厂——中芯国际集成电路制造公司,这是他进行产业化探索的一次尝试。2003年,该公司被世界知名的《半导体国际》杂志评为全球“2003年度最佳半导体厂”,该杂志的评语这样写道:“中芯国际把中国与全球权威者的差距由原来的4至5代缩小到1至2代。”对此他有清醒的认识:中芯国际还没有真正能够掌握一大批具有世界前沿水平的自主知识产权。“中国集成电路能取得这样的成绩固然令人兴奋,但是我们也面临着前所未有的挑战,自主知识产权缺少、科技成果产业化率低、研究人员缺乏等都是我们现在亟须解决的问题。”他抓紧培养人才,已培养了七十多个硕士、博士和博士后研究人员。
集成电路产业是资金高投入、技术高密集、高度国际化的产业,真正阻碍后发国家进入国际集成电路产业领域的是技术。不能在产品设计和制造工艺技术上拥有一批自主知识产权,就永远难以在国际市场中生存与发展。王阳元希望将来的中芯国际能够掌握国际前端技术,能在某些领域引领世界潮流。
院士夫妇情系故乡
夫妻俩都是中国科学院院士的在全国比较少,王阳元、杨芙清夫妇就是其中一对,他们的儿子、儿媳、女儿、女婿全都是博士。
杨芙清是计算机软件专家,现任软件工程国家工程研究中心主任、北京大学信息和工程科学部主任,王阳元的微电子学系与北大微电子研究所归口于信息与工程科学部,妻子还是丈夫的“领导”,妻子当选院士还比丈夫早了4年。原来,他们都是北大学生会干部,共同的理想和追求,让他们终结良缘。
他们生活上相知相爱、恩爱有加,事业上互相支持、互相帮助,为我国科学事业共同发奋工作。在20世纪70年代,为研制我国第一台百万次集成电路计算机,夫妻俩双双赴科研基地,把刚出生几个月的女儿送到老家由父母抚养,让只读小学三年级的儿子独守只有16平方米的家,夫妻俩只有在每两周的休息日才能回家见到儿子。有一次回家看到儿子生了病,床头是一只方凳,凳上放着一杯水、一包药,还有半个发了霉的馒头。后来夫妻俩把孩子接到200号基地,送进附近的农村小学读书,一家三口各自吃食堂饭,到深夜下班了才能见到熟睡的孩子。提起这些,王阳元心里总有愧疚。
在王阳元家客厅墙上挂着一张全家福,夫妻俩穿着导师服,四个孩子穿着博士服。实际上这张全家福是由三对夫妇的三张照片剪贴在一起的,因为全家都投身于科研,一家人难得有闲暇聚在一起照张真正的全家福,所以只能采取这样变通的方法。
1999年,王阳元、杨芙清夫妇捐出了用他们自己获得的奖金设立北大杨芙清-王阳元院士优秀教学科研奖,每年颁发40余万元,奖励北大的优秀教师和品学兼优的贫困学子。
2005年,在柴桥小学百年华诞之际,校方收到了校友王阳元院士的贺信,信中说:“人类社会的物质文明和精神文明的建设都必须从教育着手,而小学教育则是基础教育的关键环节。办好小学意义至关重大。小学教师肩负人类灵魂启蒙工程师的崇高使命。”王阳元院士的贺信给了柴桥小学师生极大的鼓励。
2007年4月16日,王阳元、杨芙清夫妇回到母校柴桥小学和宁波中学,分别一次性捐赠3.6万美元和8.6万美元,在两校设立“王阳元-杨芙清院士奖教奖学金”。捐赠仪式上,王阳元院士满怀深情回顾了六十多年前在母校就学的情景。谈及一生的追求和成就,他谦虚地说:“人的一生有成就的地方,但也有很多缺点和错误的地方;人的一生是坎坷的,是不平坦的,每个成就的获得都是用无数失败换来的。说我有多少成就,更多的是说有多少困难,有更多的问题。当然,人生的意义也在于享受克服困难后的喜悦,困难越大,克服困难后的喜悦就越激烈,对人生的理解就越深刻。如果没有困难,又要我们干什么呢?如果没有困难,我们又如何用我们学得的知识去分析和战胜困难呢?”他勉励母校的学子:“中华民族在21世纪中叶要迎来伟大的复兴,你们的一生注定要为中华民族的伟大复兴而奋斗,希望同学们能够坚定自己的信念,把自己一生的奋斗与祖国的发展和民族的兴旺联系起来,这样的一生是最有意义的一生。希望同学们树立终生理想,在短短的一生里,为国家为人民做出应有的贡献。”
柴桥小学的“王阳元-杨芙清院士奖教奖学金”设立后,王阳元多次给学校打电话,询问学校的教学情况。2008年2月,王阳元还特地为柴桥小学题词“根深才能叶茂”,勉励师生们团结奋进,不断创新。