为了中国的半导体事业 ——访中国科学院院士吴(5)

所。那时候全世界的半导体技术都刚刚兴起，我们的老一辈科学家们也都看到了半导体的发展趋势。当时规划里也提出了半导体发展的几项任务，器件方面就有高频晶体管、高速开关晶体管、低反向电流二极管等等。我们刚毕业到半导体所之后，就是做“十二年规划”提出的任务。当时一无资料，二无图纸，全靠自己摸索研究，但我们还是提前完成了任务。可以说我们那时候并不太落后，起步不晚，做得速度也不慢。记者：两位具体做了哪些工作呢？获得了哪些代表性成果？它们对之后的相关研究或产业发展产生了怎样的影响？吴德馨：我最开始在王守觉先生领导下负责做硅平面型高速开关晶体管，做出来之后开关速度、阈值电压等指标跟国际同类产品水平差不多，后来推广到了109厂（我国第一个半导体器件生产厂），又推广到全国，当时13所、上海元件五厂都到我们所来学习过。这个器件后来还用到了“两弹一星”用的计算机——109乙机上，经济效益和社会效益都不错。1975年，半导体所开始做大规模集成电路，我们就做出了4K位的动态存储器，又在1980年做出来16K位，后来又完成了64K位动态随机存储器。那时候国际上集成电路发展很快，虽然我们的研究速度也很快，用一年时间做出了国际上三年才完成的工作，但我们的设备一直比较落后，所以生产就有困难，成品率的性能也确实不如国外。改革开放以后，我们改做专用电路，在1980年代末期自主开发成功了3微米的CMOSLSI全套工艺技术，用于专用电路的制造。从3微米，到2微米、1微米，再到0.8微米……这么一直做下来。在1990年代，我们又独立自主开发出了全套的0.8微米CMOS工艺，并应用于实用电路的开发。我们还研究开发以砷化镓为基底的化合物半导体器件、电路。苏联解体以后，国内外很多做砷化镓的军用、民用项目都下马了，但我觉得砷化镓是一个必然的趋势，它有很多优点，比如速度快、功率大、抗辐照等，我当时是副所长，就向院里申请了40万块钱，准备做起来。究组研制出动态单纵模DFB激光器1990年鉴定会上王圩在倾听鉴定会主席叶培大先生意见但项目拿到之后没人愿意牵头做，都觉得没什么前途，没办法我就带研究生自己做。现在看来，我们方向选对了。大量的手机里的功放需要砷化镓，民用这个大市场热起来了。也就从这时候，我转到了化合物半导体材料和器件研究。我们做得还不错，成果也不少，比如做出了0.1微米砷化镓/铝镓砷异质结高迁移率场效应晶体管，截止频率达89GHZ；研究成功了砷化镓/铟镓磷异质结双极型晶体管（HBT），截止频率达92GHZ；还在国内首先研制成功了全功能砷化镓/铟镓磷HBT 10Gpbs光纤通信光发射驱动电路等等。10年前，我把化合物这一块交给了学生，改做光电集成。这是一个新的发展方向，光和电总是不可分的，光需要电来驱动，又需要电来探测，光电集成就是把电子和光子器件集成在一个芯片上。我们利用MEMS结构实现了激光器和光纤的无源耦合，成功做出了工作速度达2.5Gpbs的光发射模块。做光电集成得有光发射器件，面发射激光器具有其固有的二维集成的优点，它面向数据中心和超级计算机内部光互联应用，能够最终实现高密度光电集成。我们就又做垂直腔面发射激光器（VCSEL），现在单管速率做到了25Gpbs，面阵做到了300多个器件，还不错。记者：王院士您呢？您是从什么时候开始做激光器研究？又取得了哪些代表性成果？王圩：我最初做硅材料，研究硅单晶，后来根据国家需要开始做Ⅲ-Ⅴ族化合物，做外延研究，就是研究在一个衬底上做几个微米的Ⅲ-Ⅴ族化合物薄膜，后来又在这个基础上做扩散p/n结化合物激光器。我一开始是在材料室，只做材料，但做的过程中发现激光器的结构和材料的生长是分不开的，在材料生长的过程中就把一部分器件结构长出来了，所以既要懂材料，又要懂器件设计，两者密不可分，还是放在一起比较好，于是我就调到器件室了，又做材料又做器件。我们开始激光器研究，是在1979年底，比国际上开展得稍晚。20世纪70年代末，美国MIT林肯实验室的美籍华人谢肇金采用液相外延技术实现了InP（磷化铟）基1.31微米和1.55微米InGaAsp/InP双异质结激光器的室温连续工作。至此，光纤通信开始从0.85微米段波长的多模光纤传输向采用InP基长波长激光器为光源、以1.31微米零色散和1.55微米低损耗波段的单模光纤为传输介质的第二代光通讯体系过渡。我们半导体所光电子研究室也在1979年底及时地开展了InP基长波长激光器的研究工作，成立了由彭怀德负责的1.3微米激光器研究组和由我负责的1.55微米激光器研究组。通过调整InGaAsp四元体材料有源区的组分，摸索外延层结构和逐层掺杂浓度，解决器件的条形结构问题，我们于国内得到了室内连续工作的1.55微米激光器。后来随着国际光纤通信事业的发展，又面临巴黎统筹会对我国先进科学技术和敏感产品的禁运，我们遵照国

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