肖瑶:中国芯片的孤胆英雄们

作者: 肖瑶

2022年10月7日,美国将31家中国公司和相关研究机构等悉数列入实体名单,严格限制向其出售尖端生产设备以生产先进制程芯片。

风雨欲来,不可不御。

全球化浪潮至今30余年,我们振臂高呼多年的“自由竞争”,已经到了一个尴尬的局面:“自由”的空间被无限压缩,“竞争”的残酷依旧。

中国的制造业也随之迎来了一个亟待直面暗疾的时刻。

芯片的历史其实只有60多年,但放在现代技术革命浪潮里看,半导体的发展史,就是一个漫长的创新和抗逆、竞争与坚守不断复现的过程。

人类文明从远古的石器时代、铜器和铁器时代,历经钢铁铸就的工业革命,来到现代以硅为原材料的电子器件时代。以硅为代表的半导体,成为新世界的生活向导与技术密码。

用“刻蚀机第一人”尹志尧的话来说,“芯片工业是现代工业革命的基础”。尤其是在今天这样一个高度数据化的时代,芯片制造业几乎贯穿了每个普通人每一天的生活,串联着当今时代几乎所有的科技、服务业。

我国大半个世纪以来的半导体发展史,就是在第三次信息革命的时代背景下,在整个世界海域里迎风破浪的航线。新中国成立初期,“半导体”三个字犹如天书,整个行业一穷二白。但也是从这个时期开始,一批科学志士相继从国外归国任教,帮助祖国初步建立起半导体学科,开始培养人才。

人,永远决定时代的走向;人,也书写民族的历史。最终竭力推动我国半导体产业发展的几位孤胆英雄,正是那个时代诞生的。

科学或许无国界,但科学家有。

而大半个世纪以来中国半导体的发展历程,其实就是一场漂洋过海的跌宕旅程。

从孤星般的个人拓荒者,到逐步劈开风浪的技术人才队伍,最后再回到世俗的、普遍意义上的“人”,中国有自己的航海家和灯塔。

启 航

1963年,一名16岁的少年跟随父亲从家乡福建福州前往北京,进入北京四中念书。少年有一个很诗意的名字,叫江上舟,“载酒欲寻江上舟,出门无路水交流”,听上去很美,却似乎暗含着几分悲剧意味。

北京四中是北京顶尖的中学之一,培养出不少在各领域成就斐然的人物,其中就包括一位比江上舟年长3岁的北京人,名叫尹志尧。

不过,在巨变的年代,即便是同龄人,命运也极有可能因为不可控的外力而大相径庭。毕业后,江上舟考入清华大学无线电专业,没过多久就因为“文革”被迫中止了学业。1970年,江上舟被分配到云南省通讯局微波器材厂,提前参加工作。

这一年,比江上舟小一岁的南京人张汝京刚从台湾大学机械工程系毕业,正准备去美国留学,渴望在美苏争霸的太空竞技里一睹前沿科技的风采,设法学点真功夫回来,为国效力。

然而,因为国籍,张汝京被拦在了学习航空的门外。他只好退而求其次,挑了一个在当时毫不起眼的专业——科技工程电子。

1948年,张汝京出生于江苏南京,父亲张锡伦是当时有名的炼钢专家,母亲刘佩金也是火药研发领域的人才。抗日战争时期,两人主持了一家兵工厂,为当时的中国生产了90%的重机枪。

夫妻二人均以为国铸器为荣。这里的“器”,不仅指代钢铁,也包括培育后生。只不过,因为时代的原因,在张汝京还小的时候,一家人就移居到了台湾。

1977年,29岁的张汝京从美国纽约州立大学毕业,入职了当时的芯片行业初代霸主——德州仪器公司(TI),并加入芯片发明人之一、诺贝尔物理学奖获得者杰克·基尔比的团队,从研发工程师做起。这一干就是8年。

当时,德州仪器的三把手是个年长张汝京17岁的华人,名叫张忠谋。不日后,他将成为与张汝京针锋相对多年的宿敌,甚至因拒绝履行将世大半导体的第三个工厂建在国内的承诺,成为大陆芯片发展的障碍之一。

而大洋这头,快30岁的江上舟终于等到了高考恢复。他一鼓作气,不仅考上了清华大学的研究生,还通过了公费留学的考试,成为我国改革开放后第一批公派出国的留学生。

1979年,江上舟前往爱因斯坦的母校瑞士苏黎世联邦理工学院,开始了为期8年的学习深造。

20世纪80年代的北欧,信息产业与电子通信已经开始昂首起步,相较于我国,走得更远也更稳。因此,当8年后的江上舟终于拿到移动通信的博士学位回国时,他无奈地发现,比起西方世界,国内做专业移动通信的公司少之又少。

英雄无用武之地——历史告诉我们,无数最终对国家乃至对全人类做出杰出贡献的英雄人物,都经历过这样困顿于环境和时代而无从出发的阶段。

不破不立。有匮乏,而后才有弥补和充盈。

当时,学无可用的江上舟选择暂时转入仕途。他先进入原国家经济贸易委员会的外资企业管理局任职,1988年海南建省后,41岁的江上舟跟随国家经委前往海南从事经济规划工作,并在4年后被任命为三亚市副市长,成为全国第一位海归市长。

1987年发生了许多事,且都在半导体江湖上搅起风云。

这一年,早已回到台湾的张忠谋成立了一家专注半导体制造的公司,名叫“台湾积体电路制造公司”,简称“台积电”。

台积电的6英寸晶圆厂厂长叫高启全,比张忠谋小20多岁,先后毕业于台湾大学化学系和美国北卡罗来纳州立大学化工专业,回台湾前在英特尔任职。

这一年,远在大陆南海边小城市深圳的另一个中年人任正非,凑了21000元钱,成立了一家名叫“华为”的公司。对创业者来说,43岁可谓“高龄”了。

而同一时期,远在美国的张汝京,正为建厂选址和成本问题发愁。1989年,德州仪器计划在中国台湾建厂,张汝京本打算招聘大陆的工程师到台湾培训,以便解决未来建厂时的人才难题。但由于台湾当局不允许,最后他只能作罢,转战新加坡。

自1992年开始,张汝京在新加坡建设芯片厂,并在大陆前后招聘了约300人加入,后来中芯国际成立时,其中的不少人都追随张汝京到上海投身建设。

1996年7月,以美国为首的33个国家联手签订了《瓦森纳协定》,限制关键技术和电子器件的出口,中国就处于禁运国家之列。这一年,中国电子器件工业总公司总经理兼总工程师俞忠钰带队前往德州仪器考察,见到了同胞张汝京,当即热烈邀请他回国发展。

恰好,张汝京的父亲也一直希望儿子能回到祖国。

张汝京动了归心。在连续三次提出辞职被拒后,他索性提前退休。1997年,年近半百的张汝京从美国回到无锡,建立了“世大半导体”。

“爱国是要付出代价的。”这句话,20多年后的张汝京接受国内某媒体采访时,仍然挂在嘴上,念在心头。

当时,中国虽然已经乘上改革开放的快车,开始沐浴市场经济的春风,但半导体行业的发育土壤依然贫瘠,大陆并不具备成熟的建厂条件。资金与人才的匮乏,加上限制进口的《瓦森纳协定》,都让世大在无锡的生存前景不容乐观。

最后,张汝京选了一条“曲线救国”之计:把工厂建到了半导体产业链已经成熟的台湾,准备为大陆建厂积累人才。仅3年时间,张汝京的世大半导体就成为台湾排名第三的半导体公司,仅次于台联电和张忠谋的台积电。

特定的历史年代,在技术和人才上,我们稍弱些,但总要有人先吃螃蟹,先打头阵,去迎面劈开那些未见其形的风浪。

不过,对张汝京而言,真正的风浪,还在后头。

归 来

“现在,我们可以在一个米粒上刻1亿个字。”

说出这句话的,是“中微半导体”的创始人,第一个搞定尖端SoC(系统级芯片)自主刻蚀的头号功臣尹志尧。

光刻技术、刻蚀技术与薄膜沉积技术是芯片制造流程的三大支柱技术,分别对应光刻机、等离子体刻蚀机与薄膜机这三样设备,且缺一不可。

2004年,60岁的尹志尧从美国回国,伴身相携的,除了为国建立芯片事业的满腔热血,还有15位硅谷资深华裔科学家。彼时,中国刚躲过全球经济危机的泥泞,挺过了突降的非典疫情,百废待兴。

就在尹志尧归国前一年,《中国电子报》首次举办了2003年度中国半导体企业领军人物评选,被评选者里,包括中芯国际集成电路制造(上海)有限公司总裁张汝京。

尹志尧前半生的启航与归来历程,与张汝京的非常相似:都在20世纪80年代出国留学深造,都在美国有过20年的工作经验。

比张汝京年长4岁的尹志尧出生于1944年的北平,曾外祖父是清末革命党人,父亲是一位在日本留学归来的电力化学专家。“师夷长技”的意识和决心,在尹家代代传承。

不过,从中国科学技术大学毕业后,尹志尧先后被分配到兰州炼油厂和中科院兰州物理化学所工作,一干就是10年。

直到1978年,为了在专业上进一步深化夯实,尹志尧考入北大化学系读硕士,毕业后又前往美国加州大学读博深造,仅3年时间就拿下物理系博士学位。

1984年,尹志尧进入英特尔工作,主要负责的业务就是电浆蚀刻。两年后,他又被选中加入主要负责向半导体提供晶圆制造设备的泛林集团LAM。仅花了5年时间,尹志尧就带领LAM成为全球最大的刻蚀机公司,LAM的市场份额一度高达40%。

说不好是机遇让同道者相识,还是冥冥之中某种召唤创造了机遇,在一次设备展上,尹志尧遇见了上海经委副主任江上舟。两人谈到刻蚀机在中国发展的境遇,尹志尧认为,国家多年来在刻蚀机工艺上一直受制于人,无法自主研制属于自己的刻蚀机设备。

江上舟当即表示,希望尹志尧能回国,与自己一起为国家填补这项技术空白。

其实,江上舟当时已查出罹患肺癌,他对尹志尧坦言:“我只剩下半条命,哪怕豁出命去,也要为国家造出刻蚀机。我们一起干吧!”

面对江上舟的邀请,尹志尧不是没有犹豫。用他的原话来说:“创业就是走上了一条不归路,对于我这个年已六旬的人来说,很可能累死在工作岗位上。”

但向他发出号召的江上舟,会身体力行地告诉每一个有心报国的科学志士:他们不是一个人在战斗。

号角吹响得比尹志尧想象中更早。1998年,江上舟带团前往美国硅谷考察和招商,并给留学生们开了一场“上海信息产业座谈会”,就上海集成电路产业发展的远景,发表了一场震动业内的演讲。

北美中国半导体协会会长陆郝安曾这样描述那场座谈会的盛况:“100多人的会议厅一下子挤进了300多人……他(江上舟)的激情演讲鼓动了很多关切国内半导体产业发展的硅谷华人,推动了后来海归潮的兴起。”

发表在清华大学官网上的《怀念江上舟师》一文也描述了那场演讲产生的影响:“许多海外华人听说江上舟要搞光刻机,被他的雄心壮志所感染,卖掉了国外的房子,回国创业,报户口时,把上海写作永久居住地。对留学回来的科技人员,只要有机会,江上舟都要会见。”

这股激情感染了无数人——身在异乡踟蹰不前的、对新世纪满怀希冀和雄志的人。比如被视为“中国IC产业五位策划者”之一的马启元——时任哥伦比亚大学电机系副教授,强烈主张中国要建立自己的高科技产业园区,即中国的“硅谷”。

那年7月,马启元和几位海外微电子领域的资深专家访问上海,了解上海芯片工业基础。众人入住宾馆后,大家都愿意加10元港币,换到可以观黄浦江景的房间,除了一个人——“建厂狂魔”张汝京。为了建厂,他十分“抠门”。

不久后,张汝京再次赴沪,寻找新的生机。那两年,他在台湾的日子并不好过。2000年,他的世大半导体被张忠谋的台积电以8.5倍的高溢价买下。合并完成后,张忠谋却出尔反尔,驳回了张汝京希望在大陆建厂的提议。

张忠谋向张汝京提出了一个条件:去大陆建厂可以,但台积电的股票,你一分都不能带走。他本以为自己放走了一个伤痕累累的人,实际上却是龙归大海。未来有一天,台积电将面临比世大更具威胁性的劲敌。

张汝京的毅然决然也并非毫无底气。这年4月,他已经只身前往过大陆一次,来到上海寻找建厂机会。接待他的,正是求贤若渴的江上舟。

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