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外地就学时期
(大学、研究所)

1965年7月初,我到台大报到,开始了我50年离乡背井的漂泊人生。这年我刚满18岁。

那时候规定刚考上大学的学生到学校报到前,要到学校集合,一起到台中成功岭接受三个月的军事训练。那天在操场集合等待出发前,我和旁边的一个同学聊天,互相报上姓名,他成为我上大学认识的第一个同班同学。

上大学的第一年,我住在台北市近郊台北县永和市的一位世伯家,每天骑脚踏车经过福和桥,到罗斯福路上的台大上课。第二年因为不方便,就搬到学校附近舟山路台大农学院实习农场边的第七宿舍住。每间宿舍摆着四套有上下铺的双人床,可住8个学生。不过我们这房间只住了5个。其中3个年纪比较大,是大陆来台湾的学生。这宿舍的建筑虽然相当老旧,地板已经“吱吱”作响,但是因为在农场附近,居住环境很有田园风格。我早上起来,常常在田埂间朗诵德文(那时德文是电机系大二必修的第二外语)。另外还令我印象深刻的是冬天天气寒冷时,有一位退伍老兵在宿舍旁边摆了一个面摊,我常一个人或和同学一起下去,在昏暗的灯光下,点碗阳春面、一碟小菜,加上一杯乌梅酒驱寒。夜深人静,灯光昏黄,很有情调。到大三时我才搬到在校园里的第一宿舍,就没有外面的摊贩了。

台大、台湾交大 求学记

台大电机系是当时甲组理工科学生的第一志愿,因为很容易申请到去外国留学见世面的机会(有“来来来,来台大,去去去,去美国”的说法)。在美国,有很多台大电机系的学长和同学,就像现在的清华北大毕业生有很多在海外一样。历届能考上电机系的学生数量,都不到几十万考生中的千分之一,个个在高中时都是班上的学霸。我入学后发现,果真是“天外有天,人外有人”。很多同学的天赋很高,思考问题的方式和眼界有很多值得自己学习的地方,这与后来到美国留学时的感触类似。因此虽然学习的压力很大,但也其乐融融,不知不觉中,感觉自己进步不少。

在20世纪60年代末期,台大才有电脑,当时的型号是IBM 360。学校开了很多电脑程序班,电机系在大四下学期也开了这门选修课,我就选了。当时上完一节课后,我们就要用所学知识写一个电脑程序,解决教授布置的一个习题。当时跑程序还是打卡片的时代,因为学校没有那么多打卡机,所以只能由几位经过训练的打卡员代打。但是选课的人太多,打卡员太忙了,就规定每个人每份作业只可以改三次,如果三次没做对就无法再改,那份作业也就没有分数了。我就是这样经过几次挫折以后,不得不退掉了电脑程序这一选修课。在台湾交通大学读研究生时,我又专注于半导体物理学,没有再选电脑程序课,因此到美国留学的1974年以前,我对电脑程序的基本课程是没有经过系统学习的,这才有后来做博士论文时的一段插曲。

20世纪60年代大部分人还没有个人电脑,但因为使用电脑可以大大提高运算和决策效率,学校、社会开了很多培训班,教写电脑程序。很多先知先觉的人争先恐后地学习,学会后得到结业证书,很容易找工作,工资很高。我算是后知后觉,入宝山空手而回,学校有免费教学,我竟没有学!

在台湾交通大学读研究生时,我住的是旧光复校区的研究生宿舍,两人一间,条件比台大宿舍好太多了。楼下会客室有一乒乓球桌,“生意兴隆”,全天至少80%的时间里都有人在捉对厮杀。在这样的环境下,我也不时和不同球路的同学切磋,集各家之长,球技有所长进。后来到美国斯坦福大学读书时,我还能和各地来的同学一决胜负,更在加勒比游轮(Caribbean Cruise)旅游途中,与船上欧美人、印度人的比赛中赢得亚军。

台湾工业技术研究院电子研究所初成立

我从台湾交大毕业去服兵役的那一年是1971年,台湾为发展电子产业特别是集成电路产业,在工业技术研究院里成立电子研究所,由顾光复先生负责筹备。

当时项目刚刚开始,需要建立很多典章制度,以利业务推行,电子所初期的很多典章制度都是顾光复先生建立起来的。联华电子成立时,由我的老师杜俊元博士担任董事长,后来杜博士因故离职,改由张忠谋博士担任董事长,直到台积电成立,张博士去担任台积电董事长。此后,这两家同样由电子研究所支持成立、先后相差六年左右的集成电路企业展开激烈竞争,无形之中刺激了整个台湾社会对所有相关产业的关注和投入,使这只有2300万人口的台湾地区,在世界最关键的制造业之一——集成电路产业——的设计、晶圆代工、测试、封装、硅材料等方面,有了一席之地!

服兵役对青年的成长很有意义

我上学时,台湾地区每个年满18周岁的健康男青年都要服义务兵役。如果没有考上大学或专科学校,就需要去当两三年充员兵。若从大学本科或更高的学位毕业,基本上以少尉军衔服役,若专科毕业,则以士官军衔服役一年或两年。上大学的那一年,所有男同学都要先到台中的成功岭接受三个月军事训练,才回学校报到上课。大一时,每周还要上两小时的军训课,到大三结束后再分配到与所学对口的各军事学校接受分科的专业训练,为毕业后服预备军官役做准备。我被分配到位于桃园中坜山子顶的兵工学校受三个月的兵工科技训练。所以我1971年从台湾交通大学硕士毕业后,被分配到台北近郊松山的61兵工厂担任少尉弹药技术官,服役一年。这个工厂过去建在福建的福州,所以当时很多员工来自福州,常听他们讲福州话。在那里,我和一些建制的员工住在工厂的宿舍,每天乘工厂交通车上下班,这比起下野战部队去金门、马祖、澎湖等地轻松多了,甚至我下班后还可以在外面兼职当家庭教师,赚一些零用钱养家。我入伍后不久就结婚,开始有家庭负担了。

依我自己亲身的体验,我认为当时台湾地区每个成年男子都要服兵役的制度是非常不错的。这至少让一个男人在正式进入社会就业工作之前有一段缓冲期,一方面,学习与别人——包括上司、同僚、下属——的相处之道,以后进入社会比较容易衔接;另一方面,可以学到新的专业经验,对以后就业很有帮助。下面是我自己获得的两个很有意义的经验:第一次学以致用,以及第一次实际接触和应用“资产管理学”。

第一次学以致用

我服兵役时的一项任务是负责检验炸弹弹壳的品质,为这事,工厂特地进口了一台涡流金属检测仪。这台检测仪使用前,必须用炮弹实物检查验证合格有效,才可以在生产线上使用。因为是新生事物,领导认为我的学历最高,就指派我负责这项验证任务。我知道生产弹药的兵工厂有时会发生意外,但是如果充分了解其理论原理和操作步骤的关系,小心操作,是不会有危险的。

这个任务是我第一次学以致用的任务,因此我非常慎重。我详细阅读说明书,分析炸弹的结构和引发爆炸的原理,再参考检测仪的设计原理和操作细节,之后独自到防爆室去做验收认证,终于安全完成任务,实现了我生平专业工作的第一次“学以致用”。

这个设备的工作原理,是要检查炮弹弹壳的金属材料体经过高压冲床冲压成形后,是否产生裂缝。如果有,材料在设备产生的磁力圈中通过时,就会产生不正常的涡流,移动速度越快,弹壳体的涡流就越大。弹体材料组织如果密实均匀,没有裂缝,就没有涡流。验收实验前,我最担心的是这涡流是不是有可能正好点燃引信、造成爆炸。事实证明,只要操作正确就没有问题,是安全的。

第一次实际接触和应用“资产管理学”

在服役中期,我正好碰上军工厂的“资产重估”。我们部门负责重新盘点全工厂所有资产这一任务的是一位中校军官(很惭愧,忘了他的尊姓大名),我充当他的助手,天天跟随他走遍全厂各个角落,并对照账册上原来记载的项目,核实确保账册和实物完全一致。账册上有而厂里没有的要查明下落,账册上没有而工厂里有的要查明来源,补在账册上。东西无论大小贵贱、年代新旧、存在位置,都要核查对账,并且重估其当下的价值。每天,我要把看过资产的种类名称、数量、金额及所在地点登记下来,交给同组的会计人员整理统计入账。那时还没有电脑,都是会计人员打算盘计算,账有不对,就要反复重新计算核实,非常烦琐缓慢,前后花了好几个月的工夫才完成。过程中,我非常敬佩带领我的中校领导的敬业精神和专业知识。他不厌其烦地给我这初出茅庐的工程师巨细靡遗的指导,树立了很好的专业榜样,让我受用无穷。

这些经验让我这个在学校主要学习理论的学生,知道还需要有应用的概念:如何把虚幻的科学理论转变成实用的产品,价格上还要让使用者能承担得起。生产工厂要能顺利量产出产品,需要种类繁多的物料、设备、工具、仪器、备品等同时具备,且品质到位。我服兵役时学到的经验,对后来管理生产工厂有很大帮助:我必须随时知道公司所有的资产存在哪里,其数量和价值的增减情况,也必须特别注意有哪些资产已经多年不用,只占库房空间,使公司看起来好像资产很多。要看一个公司的价值,就要真正深入了解其资产的存在情况和价值,否则有些企业看似资产充沛,却只是“虚胖”,有很多资产已经无法生财,没有价值了。我因此非常重视经营企业时资产购置安排的精准充足(lean and mean)——既要足够,要用时马上就有;又不会过多,挤压现金流。

后来我到中国香港负责子公司爱卡电子,管理仓库的员工曾经说空间不够用,需要扩建。我就利用服兵役时的经验,到现场考察分析,很快发现公司有很多从十几年前开办以来积累到现在、没有领用过的“死”资产,这些资产占据了宝贵空间;我也发现有些资产由于摆置凌乱不容易寻找,结果一买再买。经过重新布置登记,清出死资产——可以卖的卖,卖不掉的由废品处理公司处理掉——竟然腾出一大半空间来,仓库不用扩建了,更换得不少宝贵的现金。我同时要求采购部门负责协调并确定物料使用部门的使用速度、采购过程物流的时间,并准确预测市场价格和供应的变动情况,确定合理的安全库存:不可要用时没有,也不可长期闲置没有人用。这使整个生产流程不但顺畅,而且不会积压太多资金。

后来,我停止并处理了长期亏损的替IBM代工的封装业务,变卖相关资产给在广州新成立的封装公司,一共筹得30多万美元,用来购买影响前段产能的“卡脖子”机台,增加产能和技术能力。结果,我没有用台湾母公司一分钱,把这个原来一个月亏30多万美元的香港4英寸芯片生产工厂,经过三个月整顿,改造成一个月赚近30万美元的工厂,多年来公司第一次给员工发奖金。这都归功于服兵役时的学习机会和中校的指导。

初识半导体及材料科学

我是1965年入学台湾大学电机系的,我们是最后一届大三必修的电子学仍以真空管电路为主的年级,下一届的1966年级就开始以半导体集成电路为主了。因此,我们在正式的必修课里并没有半导体电子学。

幸运的是,在我们大四时,后来在高雄创办华泰电子(集成电路封装厂)的杜俊元博士从美国IBM辞职回到台湾,在我们系里任客座教授,开设半导体物理学的选修课,用当时全球大学理工科半导体相关专业广泛采用的安迪·格鲁夫(Andy Grove)的《半导体元件物理学》( Physics and Technology of Semiconductor Devices )一书作为课本,我才第一次接触半导体电子学(1968年,英特尔在美国硅谷创业)。杜教授教课很灵活,虽然是按照课本的章节顺序讲课,但上课不看课本,循循善诱,深入浅出,把半导体物理的来龙去脉讲得有条有理,上他的课如沐春风。杜教授的考题尤其灵活,解题也很特别,我觉得很能测试出学生是否真正理解。我大四初次接触半导体有惊艳之感,从此决定选择半导体学作为努力的方向,不知当时一同选修、后来从事半导体产业的同班同学是否也有同感。

因此,1969年我从台大电机系本科毕业后,报考台湾交通大学电子研究所,专攻半导体物理学。

台湾高科技产业的形成

在我上大学前,台湾除了原来日本占据时期建立的台湾大学和几所由工业、农业、商科、师范等专科学校升级的大学,并没有太多高等学府。因此,从大陆各名校来台湾的校友都很热心地在台湾建立学校。其中理工科方面,在新竹的台湾交通大学先设立电子研究所招收硕士生,再以此为基础成立大学本科;台湾清华大学也在新竹成立了核能研究所。后来这些学校又都成立了综合大学本科。到现在,这几所大学仍是台湾学子最向往的学府。这些来自大陆名校的知名校友——有官员、学者、企业家、专业人才——凭借他们的眼光、人脉、能力和无私的奉献,夯实了台湾理工科高等教育的基础,才开始和维持了台湾后来整个高科技产业的长期发展,也才能让台湾拥有在全世界引以为傲的集成电路及产业链上下游相关的所有高科技制造业。我作为在这个环境中最直接的受惠者之一,每思至此,非常感谢这些先辈无私的奉献,他们的风范对我而言,真是“典型在夙昔”,历历在目——一直是我学习的榜样!

20世纪60年代,台湾交大电子研究所在旅美学者施敏博士和其他很多学者的努力下,成立半导体实验室,开始半导体学的教学,我1969年入学是作为硕士班研究生。当时实验室的负责人是张俊彦和郭双发两位教授,他们都是台湾最早接受半导体教育的研究生。其中张俊彦教授在施敏博士的指导下,成为台湾地区第一位理工类的博士。郭双发教授曾到斯坦福大学学习,是我硕士论文的指导教授。两位教授和台大的杜俊元教授都是我在半导体专业的启蒙老师,很感谢他们。

我在台湾交大电子研究所学习两年,我们科学组必须选修半导体晶体管(三极管)制作:先要在红膜胶片(rubylith)上刻上设计的三极管每层的图案(layout),然后用照相机在有感光胶的玻璃板上缩影10倍成重复小图案的光罩。那个时代因为只制作晶体管(三极管),图案简单,实体上的关键尺寸(Critical Dimension, CD)也大,以mil(密耳,1密耳等于1/1000英寸,等于25.4微米,是纳米的25400倍)计,因此用手刻再制版还是可能的。后来集成电路太复杂,CD也按照摩尔定律的规律越来越小,就必须用电脑直接将图案做到光罩上,不可能再用手刻了。产品用一组图案不同的光罩,依序反复地进行曝光、显影、定影这些全套光刻手续,配合氧化(oxidation)、掺杂扩散(doping diffusion)、金属蒸镀(evaporation)、湿刻(wet etching)等过程,最后在2英寸的晶圆上做成晶体管器件实体。每个同学分得1/4块去量一些基本电性参数(basic electric parameters),然后写成实验报告交上去。

和现在的条件比起来,当时真的是很艰苦。这就是为什么我主张学校应该和企业或研究部门合作,不应该自己建实验室,因为学校不但负担不起日常运营费用,更赶不上摩尔定律的变化!回忆1970年初在台湾交大半导体实验室,1974年中在美国看斯坦福大学的集成电路实验室,以及20世纪90年代台湾交大的奈米实验室的经历,我发现,学界及研究机构的半导体实验室,实在无法在工艺水平上和投资巨大的产业界相比。因为只有产业界才有足够的资金不断更新最先进的设备,有足够多的营业收入维持每日的运营开支。学界及研究机构应着重理论和尖端器件的开发,或对工厂生产的产品做失效分析(failure analysis),改善产品良率及性能;实验方面,则可以通过产学合作来实现。因为学生到工厂当工程师后,要马上参与生产,解决可能发生的各种问题以维持工厂稳定生产;或是参与开发新技术、新产品,以永续企业经营成长。这些都需要同时具备踏实的理论和动手实干的功底,才会有良好的效率来完成任务。在工厂里,最不缺的就是动手实干的机会,因此学生在产学合作时就可以实现动手实干。但是要再去学习理论来论证课题,常常缓不济急,耽误时间。因此,学生参加工作之前,在学校学习时,要把握机会夯实理论基础,然后在工作中不断精进。

在台湾交大就读的两年,我的硕士论文是跟郭双发教授做材料带隙基准(bandgap)的理论分析。除了实验课需要动手,也需要对半导体材料的理论做一点较为深入的了解,因此我另外选修了张俊彦教授的半导体物理课,用施敏教授的书(当时张教授在施教授的指导下,正在进修第一位中国工学博士的学位,同时也正在帮施教授写一本比葛洛夫的书,内容更丰富、更深入的半导体物理学书籍)。

因为对台湾半导体学术和实业的贡献,施敏博士和张俊彦博士先后当选“台湾研究院”院士,可谓实至名归。几位教授在半导体理论和实践方面都有很高的造诣,不但著作等身,而且桃李满天下,台湾电子产业界好几代的创业者和工程师都是他们的学生。

比如和我在台湾交大同受郭双发教授指导论文的施振荣,就是很有成就的一位。他在校时就表现出很高的领袖天赋。除此之外,我印象最深刻的是他上课的笔记。那是用铅笔写的,下课时已经很完整,段落分明,很容易读,不必再修改补充!另外,他也非常活跃,乒乓球打得很好,舞也跳得了得,各方面都平衡发展。他一毕业就去三爱电子上班,听说他发明了圆珠笔上加电子表,这在当时非常流行,为公司创造了很多业绩。后来他创业成立宏碁科技,先是代理美国英特尔公司刚刚推出的4004等一系列微处理器 产品,并成立“小教授”培训班,推广产品;后来就利用自己代理微处理器的便利组装个人电脑,使宏碁成为整机生产销售公司。他是台湾个人电脑产业的开拓者之一,对台湾电子制造业的发展做了很多贡献,台积电刚刚创业时他就投入其中,一直是台积电的董事。

我有幸在本科阶段受杜俊元教授、在硕士阶段受张俊彦和郭双发两位教授的教导,他们是我进入半导体专业的启蒙者,他们使半导体成为我终身从事的专业,我非常感谢他们。

我1971年从台湾交通大学硕士毕业,准备去当兵。这一年,在英特尔(7年后我会去那里上班)诞生了世界首款商用微处理器4004。同年,英特尔和《花花公子》杂志同日在美国纳斯达克上市。 We4FOkGwJD3hsGiYXJsFAe4leIVhIkvmVC3SlHGCnIL3jrlbp/4M5vXQBQI0OqzD

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