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陳星弼


陳星弼(1931年1月28日—2019年12月4日),出生于上海。微電子學(xué)家。1999年當(dāng)選為中國科學(xué)院院士。2001年加入九三學(xué)社。

陳星弼出生在一個官宦之家,祖籍浙江省浦江縣青塘鎮(zhèn)。祖父曾為清朝武舉人,父親陳德徵因家庭貧窮靠勤工儉學(xué)就讀于杭州之江大學(xué)化學(xué)系。母親徐呵梅是浙江余姚人,由于小時聰穎過人,外祖父不僅特許不纏小腳,還允許讀書,直至進入上海大學(xué)讀文學(xué)。五四運動時,陳星弼的父親成了杭州學(xué)生領(lǐng)袖之一,從此進入政界,也曾算得一個紅人。但不久得罪于蔣介石,被摘了烏紗帽,且被軟禁。這時陳星弼出生了,因此取有小名“難兒”。

陳星弼3歲時,眼見哥哥姐姐上學(xué),吵嚷著要讀書,居然獲得特許,進了小學(xué)。此后,父母年年勸其留級,他卻能堅持著學(xué)下去。6歲時,日寇侵華烽火蔓至上海,他隨父母先遷至余姚,后又至浦江,最后輾轉(zhuǎn)到重慶。不久,為躲避日機轟炸,舉家遷到合川。他從8歲開始就離家在鄉(xiāng)下小學(xué)住宿,養(yǎng)成了能吃苦和獨立生活的習(xí)慣,也深受抗日救國的思想教育。

小學(xué)畢業(yè)時,他成績名列前茅??箲?zhàn)時生活極為艱苦,他也曾想停止讀正規(guī)學(xué)校,早點謀出路。但父親因宦海沉浮之經(jīng)歷,堅持讓他繼續(xù)讀書,學(xué)到科學(xué)技術(shù)而為國家做實事。再加上他一直進的是國立中學(xué),包括生活費在內(nèi)一概公費,因此沒有中斷學(xué)習(xí)。

家庭對他最大的影響是,學(xué)問必須靠自己努力取得。當(dāng)抗戰(zhàn)勝利第二年他從內(nèi)地轉(zhuǎn)讀上海敬業(yè)中學(xué)時,許多功課都很吃力。但有一天教物理的居小石老師突然向全班說:“你們都應(yīng)該向陳星弼學(xué)習(xí)。他的習(xí)題明顯都是自己一人做的。不管做得錯或?qū)Γ加兴貏e的做法,而且愈做愈好。”他還鼓勵陳星弼一輩子要做傻瓜(老實人)。老師的這些話使陳星弼受用一輩子。

另一個影響來自他的大哥及幾個同學(xué)。他們認(rèn)為一切學(xué)問都是有用的,并愛講一些偉大人物的故事。他自己也讀了不少愛因斯坦傳記之類的書,立志要學(xué)習(xí)世界上的偉大人物并了解他們的偉大作品。他曾想學(xué)近代物理,但家庭堅持他必須學(xué)電機,這也是當(dāng)年學(xué)生中最時尚的志向。1947年,他考取了同濟大學(xué)電機系,并獲得獎學(xué)金。他的學(xué)習(xí)從來不拘一格。人在電機系,卻去旁聽物理系及機械系的課,而工程力學(xué)及畫法幾何又學(xué)得比電機系的主要課程還好。他學(xué)過小提琴,而且能背出許多古典交響樂的曲譜。他也看過唯心主義的哲學(xué)書籍,以致在新中國成立后他經(jīng)過一番艱難思想斗爭才接受了唯物主義。他對別人說,他相信自己的唯物主義思想比較牢固,因為這是經(jīng)過斗爭得來的。

1952年大學(xué)畢業(yè)后,他被分配到廈門大學(xué)電機系當(dāng)助教。第二年,遇二次院系調(diào)整,轉(zhuǎn)到南京工學(xué)院無線電系。在那里,他輔導(dǎo)了幾年電工基礎(chǔ)課。

1956年,黨中央號召向科學(xué)進軍。當(dāng)時他已被指定到新成立的成都電訊工程學(xué)院(簡稱“成電”,現(xiàn)電子科技大學(xué))去工作,同時也給了他進修新學(xué)科的機會。他選擇了到中國科學(xué)院應(yīng)用物理研究所進修半導(dǎo)體。這一決定確定了他以后的發(fā)展方向。他在該所兩年半的時間內(nèi),一邊工作,一邊自學(xué)了從物理系四大力學(xué)到半導(dǎo)體有關(guān)的專業(yè)課,寫出了當(dāng)時才出現(xiàn)的漂移晶體管中關(guān)于存儲時間的論文。該文后來出現(xiàn)在Prichard著書的參考文獻中,由此可知是該方面最早的工作。

1959年,他回到成電。改革開放前,由于家庭出身原因,他始終是受命去教書。他認(rèn)為要教好書,不僅要把所教內(nèi)容融會貫通,還要考慮學(xué)生如何能最好地接受。他甚至為講一句話或一段話都要事先琢磨很久。因此他上課時不需講稿,只帶一張香煙盒大小的紙,寫一點備忘綱要即可,他的教課深受學(xué)生稱道。教書也使他自己打下了更好的科學(xué)基礎(chǔ)。

他在業(yè)余時間從事一些理論研究。當(dāng)時,晶體管物理中常用的電荷控制法缺乏基礎(chǔ)論證,他從瞬態(tài)響應(yīng)的角度做出分析,確立了其理論基礎(chǔ),還導(dǎo)出變化速度較截止頻率高10倍的新電荷法方程。他將原來只適用于兩種均勻介質(zhì)的鏡像法推廣到在一個方向不均勻的介質(zhì),導(dǎo)出求鏡像的方程。

他為人正直、坦率,由于不愿隨俗而家庭出身又不好,被有些人認(rèn)為清高,在“文化大革命”中被無限上綱,首批被打倒,但不久又被解放。1970年,國家電視攻關(guān)中,他被派往工廠支援研制氧化鉛攝像管,得知國外已研制硅靶攝像管,建議研制這種新攝像管并獲四機部批準(zhǔn)。但是好景不長,才初見該管可出圖像,他就被首批點名去五七干校勞動,直至愛人病發(fā)而調(diào)回。

1980年,他被派往美國俄亥俄州大學(xué)做訪問學(xué)者,但因?qū)I(yè)不吻合,于1981年初轉(zhuǎn)到加州大學(xué)伯克利點校,開始進行新型半導(dǎo)體功率器件的研究。1983年回國后被選為系主任,不久建立了微電子研究所。他為了國家及本單位的需要,徹底放棄了從事基礎(chǔ)物理的念頭,以MOS型功率器件為主要研究方向。在他率領(lǐng)下,在中國首次研制了VDMOST、IGBT、LDMOST、MCT、EST等器件并開發(fā)了相關(guān)技術(shù)。

在功率器件中,如何使器件的pn結(jié)避免表面邊緣擊穿而盡可能達(dá)到體內(nèi)擊穿電壓的理想值是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。過去世界上已發(fā)展了多種結(jié)邊緣技術(shù),但沒有定量理論,甚至缺少解釋。1986年,他首先給出了關(guān)于邊緣技術(shù)各種結(jié)構(gòu)的物理解釋,進一步提出了各種結(jié)構(gòu)的理論及優(yōu)化設(shè)計方法。通過這些工作,他發(fā)現(xiàn)對平面結(jié)的邊緣慣用了20年的圓柱對稱解的不準(zhǔn)確性及帶來的問題,并提出解法。

在VDMOST中,導(dǎo)通電阻與擊穿電壓的矛盾成為主要矛盾。這個問題關(guān)系到現(xiàn)代的快速大功率器件的發(fā)展。在20世紀(jì)80年代末期,他發(fā)明了兩種新的耐壓層結(jié)構(gòu),可以大幅度突破傳統(tǒng)器件的極限。這成為功率器件的一個里程碑。

1993年后,他從事功率集成電路的研究。在10年前有人提出過將半導(dǎo)體微電子電路與功率器件同時做在一塊芯片上會帶來容易實現(xiàn)各種保護及控制的好處。由于世界上有近四分之三的電能是通過半導(dǎo)體功率器件來轉(zhuǎn)換其形式后才可以使用的,因此國外有人預(yù)言做在一塊芯片上會引起所謂“第二次電子革命”。它和集成電路的發(fā)展引起的信息時代的到來——又被稱做第一次電子革命,有同樣的重要性。但是國際上制造的功率集成電路采用了復(fù)雜的工藝,而且電學(xué)性能不夠好,造成其性能價格比甚低,從而第二次電子革命的進展甚慢。他的兩個表面耐壓層結(jié)構(gòu)的新發(fā)明解決了在普通集成電路上做功率器件的問題,不僅制造功率器件的工藝與普通集成電路的工藝全兼容,而且所做功率器件電學(xué)性能特別優(yōu)良,阻礙第二次電子革命迅速發(fā)展的桎梏也將會因此而被打破。他最大的希望是這個成就在中國開花結(jié)果,使中國在該領(lǐng)域居于世界領(lǐng)先的地位。

近年來,他又發(fā)明了幾種新器件,有望做出新的突破。50余年科學(xué)研究生涯,陳星弼碩果累累。他著書7本,發(fā)表學(xué)術(shù)論文110多篇,申請中國發(fā)明專利20項(已授權(quán)17項),申請美國發(fā)明專利19項(已授權(quán)16項,另有兩項已通知準(zhǔn)備授權(quán)),申請國際發(fā)明專利1項。獲國家發(fā)明獎及科技進步獎2項,省部級獎勵13項,完成國家自然科學(xué)基金重點項目、軍事研究項目、國家“八五”科技攻關(guān)項目多項。

陳星弼是中國電子學(xué)會會員,美國IEEE高級終身會員,1991年起享受國務(wù)院特殊津貼,1997年被電子工業(yè)部授予優(yōu)秀教師獎項,1998年被評為全國優(yōu)秀教師、四川省學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人、成都市勞模。

主要論著

1陳星弼,關(guān)于半導(dǎo)體漂移三極管在飽和區(qū)工作時的儲存時間問題,物理學(xué)報,1959,15(7 ):353~367。

2陳星弼,一維不均勻介質(zhì)中的鏡像法,成都電訊工程學(xué)院學(xué)報,1963,4(3):76~84。

3陳星弼,表面復(fù)合對半導(dǎo)體中非平衡載流子漂移及擴散的影響,成都電訊工程學(xué)院學(xué)報, 1963,4,100。

4陳星弼、易明光,論晶體管中電荷控制法的基礎(chǔ),第二屆四川省電子學(xué)會年會論文集, 1964,168~185。

5陳星弼,小注入下晶體管IC-VBE特性的指數(shù)因子的研究,物理學(xué)報,1978,2(1):10~ 21。

6Xingbi Chen,Chenming Hu,Optimum Doping Profiles of Power MOSFETs Epitaxial Layer,IEEE TransO(jiān)n Electron Devices,1982,ED-29(6):985~987.

7XBChen,Best Uniform Surface Doping in the Drift Region of Offset-Gate Power MOSFETs With Deep Junctions,Procof International Semiconductor and Integrated Circuit Technology,1986,383~385.

8陳星弼,P-N+結(jié)有場板時表面電場分布的簡單表示式,電子學(xué)報,1986,14(1):36~43 。

9陳星弼、蔣旭,突變平面結(jié)表面電場的近似公式,成都電訊工程學(xué)院學(xué)報,1986,15(3) :34~40。

10XBChen,ZQSong,ZJLi,Optimization of the Drift Region of Power MOSFETs with Lateral Structures and Deep Junctions,IEEE Transon Electron Devices,1987,ED-34(11),2344~2350.

11陳星弼,場限環(huán)的簡單理論,電子學(xué)報,1988,16(3):6~9。

12XBChen,ZJLi,XJiang,TwoDimensional Numerical Analysis of Field Profiles in HighVoltage Junction Devices,Chinese Journal of Semiconductor,1988,9( 2),181~187.

13陳星弼、李肇基、蔣旭,高壓半導(dǎo)體器件電場的二維數(shù)值分析,半導(dǎo)體學(xué)報,1988,9(3 ):255~260。

14陳星弼、楊功銘,橫向結(jié)構(gòu)結(jié)深功率MOSFET漂移區(qū)的優(yōu)化設(shè)計,微電子學(xué),1988。

15陳星弼,表面電荷對具有場限環(huán)的P+-N結(jié)電場及電位分布的影響,電子學(xué)報,1988,16 (5):14~19。

16陳星弼、李肇基、宋志慶,高壓半導(dǎo)體器件電場的二維數(shù)值分析,成都電訊工程學(xué)院學(xué)報 ,1988,17(1):46~53。

17Chen Xingbi,Li Zhaoji,Li Zhongmin,On Breakdown Voltage of Abrupt Junction with Cylindric Edges,Chinese Journal of Semiconductors,1989,10(2):233~ 237.

18陳星弼、李肇基、李忠民,關(guān)于圓柱邊界突變結(jié)的擊穿電壓,半導(dǎo)體學(xué)報,1989,10(6 ):463~466。

19Chen Xingbi,A Theory of Floating Field-Limiting Rings Regarding the Effect of Surface Charges,Acta Electronics Sinica,Supplement,1989,105~111.

20Chen Xingbi,Analysis and Design Guidelines of JTTs Used in Planar Technology,Proc.of ICSICT’89會議特邀報告,1989,456~458.

21陳星弼,功率MOS及HVIC的進展,第六屆全國半導(dǎo)體集成技術(shù)與硅材料學(xué)術(shù)年會特邀報告 ,1989。

22Chen Xingbi,A Simple Description of Diffused Impurity Distribution of an Instantaneous Source Through a Window of a Mask,Proc,of ICSICT’98,1989,241~ 243.

23Chen Xingbi,Li Zhaoji,Li Zhongmin,Field Profiles and Breakdown Voltages of Elliptic Cylindric Abrupt Junction,Procof ICSCT’98,1989,459~461.

24陳星弼,MOS型功率器件,電子學(xué)報,1990,18(5):97~105。

25Xingbi Chen,Power MOST and Merged Devices,Procof Congress of German Chinese Electronics,BerlinO(jiān)ffenbach,1991,339~345.

26陳星弼,結(jié)終端技術(shù),第七屆全國半導(dǎo)體集成技術(shù)與硅材料學(xué)術(shù)年會特邀報告,1991, 5~6。

27XBChen,BZhang,ZJLi,Theory of Optimum Design of ReverseBiased p n Junctions Using Resistive Field Plates and Variation Lateral Doping,Solid State Electronics,1992,35(9):1365~1370.

28陳星弼、曾軍,擴散平面結(jié)反偏壓下的電場分布與擊穿電壓,電子科技大學(xué)學(xué)報,1992, 21(5):491~499。

29陳星弼,半導(dǎo)體器件與微電子學(xué)的發(fā)展動向,當(dāng)代電子,四川省電子學(xué)會主編,1992,84 ~94。

30XBChen,PAMawby,CATSalama,MSTowers,JZeng,KBoard,Latera l HighVoltage Devices Using an Optimized Variational Lateral Doping,IntJ Electronics,1996,80(3),449~459.

31Xingbi Chen,KO(jiān)Sin,Min Zhang,Bin Wang,An Analytical Model for Electric Field Distribution of Positively Beveled Abrupt PN Junctions,IEEE TransElectron Devices,1997,ED-44,5:869~873.

32陳星弼,用于靈巧功率集成電路的創(chuàng)新型橫向器件,第二屆中國西部地區(qū)微電子技術(shù)年會 論文集(四川、 重慶、 廣西、 甘肅、 云南六地市),1998,1~7。

33Chen Xingbi,Theory of a Novel Voltage Sustaining (CB) Layer for Power Devices,Chinese Journal of Electronics,1998,7( 3),211~216.

34XBChen,PAMawby,KRoad,CATSalama,Theory of a Novel Voltage Sustaining Layer for  Power Devices,Microelectronics  Journal,1998,29 (12):1055~1011.

35陳星弼、葉永萌,對高等學(xué)校人才培養(yǎng)的思考和看法,電子高教研究,1998,2、3,13~ 15。

36Xingbi Chen,Breakthrough to the Silicon Limit of Power Devices (Invite Paper),5th International Conference on Solid-State and Integrated Circuit Technology Proceedings, IEEE Press,1998,141~144.

37陳星弼、葉星寧、唐茂成、王新、蘇秀娣、單成國,新型CMOS全兼容二極管,電子科技大 學(xué)學(xué)報,1999。

38Xingbi Chen,Xin Wang,KO(jiān)Sin,A Novel HighVoltage Sustaining Structure with Buried Oppositely Doped Regions,IEEE Transon Electron Devices,2000,ED- 47(6):1280~1285.

39Chen Xingbi,Optimum Design Parameters for Different Patterns of CBStructure,Chinese Journal of Electronics,2000,9,(1):6~11.

40陳星弼,由半導(dǎo)體微電子技術(shù)引起的第一次電子革命及第二次電子革命,電子科技大學(xué)學(xué) 報社科版,2000,2(2):20~25。

41陳星弼,第一次電子革命及第二次電子革命,微型電腦應(yīng)用,2000,16(8)。

42陳星弼,科技為本 創(chuàng)新為魂——由半導(dǎo)體技術(shù)引起的重大革命,世界電子元器件,2000 。

43陳星弼、蒲慕名、張瑞敏、車俊、尚選玉、于慶成、杜彭,我的創(chuàng)新與財富觀,中國青年 科技,2001。

44Xingbi Chen,KO(jiān)Sin,Optimization of the Specific OnResistance of the COOLMOS,IEEE Transon Electron Devices,2001,ED-48(2):344~348.

45Chen Xingbi,Theory of the Switching Response of CBMOST,Chinese Journal of Electronics,2001,10( 1):1~6.

46Chen Xingbi,Fan Xuefeng,Optimum VLD Makes SPIC Better and Cheaper,Procof ICSICT’2001,104~108.

47Xingbi Chen,Hongqiang Yang,Min Cheng,New Silicon Limit of Power Devices,Solid-State Electronics,2002,46:1185~1192.

48陳星弼,由半導(dǎo)體微電子技術(shù)引起的第一次電子革命及第二次電子革命,第十六屆全國電 源技術(shù)年會,2005,32~36。

49陳星弼,超結(jié)器件,電力電子技術(shù),2008,42(12)。

50Chen Xingbi,Huang Mingmin,A Vertical Power MOSFET with an Interdigitated Drift Region Using High-k Insulator,IEEE Transactions on Electron Devices,2012 ,59 (9), 2430~2437.