他為摩爾定律續(xù)命，因?yàn)椤耙坏嗡倍@獎(jiǎng)

“獲得未來(lái)科學(xué)大獎(jiǎng)是非常榮幸的事情，這是大家對(duì)我所做工作的肯定。我本來(lái)以為，大陸同行不清楚我做的貢獻(xiàn)，現(xiàn)在看來(lái)大家都知道我做的貢獻(xiàn)”。他欣然答應(yīng)今年11月18日來(lái)北京參加頒獎(jiǎng)典禮。

近日朋友圈被未來(lái)科學(xué)大獎(jiǎng)刷爆，尤其是林本堅(jiān)(Burn J.LIN)先生因?yàn)槟柖衫m(xù)命而獲得數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)獎(jiǎng)，更令國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體圈情緒高漲。下面就讓我們一起來(lái)走近林先生，看看他是如何獲得此殊榮的。

“X光只是給牙醫(yī)用的”

林本堅(jiān)的父母早先時(shí)候居住在香港，在抗戰(zhàn)時(shí)期逃到相對(duì)安全的越南，林本堅(jiān)便出生在那里。在越南，他一方面接受中國(guó)式的教育，另一方面因其父親曾是一所英文學(xué)校的校長(zhǎng)，為他學(xué)習(xí)英文打下了扎實(shí)基礎(chǔ)。

在高中的最后一年，17歲他到臺(tái)灣新竹高級(jí)中學(xué)讀書(shū)，后來(lái)考入臺(tái)灣國(guó)立大學(xué)的電機(jī)系并獲得電機(jī)學(xué)士。此后，林本堅(jiān)赴美讀書(shū)，于1970年獲得美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)電機(jī)工程博士。畢業(yè)后，他本來(lái)想進(jìn)入一家光學(xué)公司，但沒(méi)想到“誤打誤撞”進(jìn)了IBM。不過(guò)，他沒(méi)想到的是，在光學(xué)方面的訓(xùn)練倒是在半導(dǎo)體成像方面幫了他很大的忙。這樣，從光學(xué)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)到半導(dǎo)體技術(shù)，他在IBM不斷提高成像技術(shù)，一干就是22年。

不過(guò)，當(dāng)時(shí)的IBM，他的技術(shù)路線并不被看好，而處在研發(fā)階段，誰(shuí)都不知道哪一條路會(huì)成功。當(dāng)時(shí)為了“抗議”公司主流的技術(shù)路線，林本堅(jiān)寫(xiě)了一個(gè)大的布告，貼到辦公室的墻上，說(shuō)“X光只是給牙醫(yī)用的”。他的執(zhí)拗可見(jiàn)一斑。

當(dāng)時(shí)的IBM有很多人是做物理出身，他們認(rèn)為，把深紫外線縮到250多納米，用X光可以做到甚至更低一點(diǎn)。當(dāng)時(shí)的IBM花很多力氣去研究X光方面，而林本堅(jiān)堅(jiān)持認(rèn)為，到250納米之后，光學(xué)微影是很有前途的。

獨(dú)創(chuàng)“浸潤(rùn)式微影”為摩爾定律續(xù)命

離開(kāi)IBM，林本堅(jiān)選擇了創(chuàng)業(yè)，成立了Linnovation，發(fā)展與光刻相關(guān)的軟件以及其他技術(shù)。但8年之后，他的最大的一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手被一家大公司收購(gòu)，他陷于無(wú)力與之競(jìng)爭(zhēng)的絕望之中。恰在這時(shí)，臺(tái)積電來(lái)電話邀請(qǐng)他加盟，經(jīng)過(guò)一番了解后，林本堅(jiān)欣然應(yīng)允。

2000年，林本堅(jiān)回到臺(tái)灣，加入了臺(tái)積電。那時(shí)，全世界都在走157納米波長(zhǎng)的微影蝕刻的技術(shù)，不過(guò)，林本堅(jiān)認(rèn)為這個(gè)技術(shù)遇到了難以突破的瓶頸，需要另覓他途。2002年，林本堅(jiān)受邀參加一場(chǎng)國(guó)際光電學(xué)會(huì)技術(shù)研討會(huì)，會(huì)中他發(fā)表這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，語(yǔ)驚四座，因?yàn)楫?dāng)時(shí)的半導(dǎo)體設(shè)備商多研發(fā)焦點(diǎn)放在如何延續(xù)干式機(jī)臺(tái)的生命，并已耗費(fèi)數(shù)十億美元進(jìn)行開(kāi)發(fā)。林本堅(jiān)的理論無(wú)疑是在業(yè)界投出一顆炸彈，但經(jīng)過(guò)他無(wú)數(shù)研討會(huì)努力奔走、尋找與設(shè)備商合作，最后，臺(tái)積電在2004年與ASML共同完成開(kāi)發(fā)全球第一臺(tái)潤(rùn)式微影機(jī)臺(tái)，讓業(yè)界在震驚之余也刮目相看。他開(kāi)創(chuàng)性地發(fā)明浸潤(rùn)式微影這項(xiàng)顛覆性技術(shù)，扭轉(zhuǎn)了技術(shù)潮流，成功引領(lǐng)了全世界的半導(dǎo)體研發(fā)。

靈感從“一滴水”到“天空”

如今，浸潤(rùn)式顯影不但是英特爾(Intel)等半導(dǎo)體龍頭、設(shè)備商所認(rèn)定的跨入45奈米制程之后的解決方案，也已正式納入國(guó)際半導(dǎo)體藍(lán)圖架構(gòu)成為主流。回顧過(guò)去林本堅(jiān)提出的“一滴水”理論，過(guò)了5年，臺(tái)積電終于將在2007年下半正式用來(lái)量產(chǎn)。

臺(tái)積電采用193波長(zhǎng)曝光設(shè)備，量產(chǎn)45奈米制程，這套設(shè)備之所以引人矚目，在于不同以往的“干式”制程，而是“濕式”機(jī)臺(tái)。過(guò)去干式曝光顯影是在無(wú)塵室中，以空氣為媒介進(jìn)行，透過(guò)光罩在晶圓上顯影;而浸潤(rùn)式微影則是以水為透鏡，在晶圓與光源間注入純水，波長(zhǎng)光束透過(guò)“水”為中介，會(huì)縮短成更短波長(zhǎng)，得以刻出更精密晶片。就是這項(xiàng)發(fā)明，讓半導(dǎo)體的摩爾定律得以朝45奈米制程之后沿續(xù)。

林本堅(jiān)的“微物”論改變的半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)展，也改變由晶片所驅(qū)動(dòng)的世界，45nm之后，他又繼續(xù)投入22奈米制程之后設(shè)備研究，不同的是，這次靈感來(lái)自“天空”。

林本堅(jiān)說(shuō)，22奈米制程之后多重直接式電子束(E-Beam Direct Write)將是最佳解決方案，他說(shuō)航太工程的演進(jìn)給了他許多靈感，他巧妙地比喻，現(xiàn)在許多設(shè)備商投入的EUV設(shè)備就像是太空梭一樣成本太昂貴，又不適合載客，E-Beam就是向不需要飛行跑道的直升機(jī)，可以直接空降在晶圓上，靈巧又符合成本效益?？磥?lái)“一沙一世界、一奈米一宇宙”這句話用在他身上再洽當(dāng)也不過(guò)了。

現(xiàn)在，臺(tái)積電已經(jīng)宣布先3nm進(jìn)軍了。我們感嘆科技發(fā)展的速度，同時(shí)也深知，沒(méi)有林先生也不會(huì)有現(xiàn)在的3nm。

在國(guó)立清華大學(xué)官網(wǎng)發(fā)布的聲明中：林說(shuō)他最初的退休計(jì)劃只包括兩項(xiàng)活動(dòng):宣傳福音和幫助人們享受更繁榮的生活。然而，后來(lái)他意識(shí)到教學(xué)也是幫助人們享受繁榮的好方法。正如林所說(shuō)，“在我從事半導(dǎo)體行業(yè)的46年中，我學(xué)到了很多，現(xiàn)在我想和下一代分享這些。除了傳授專業(yè)知識(shí)，我希望能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，以及解決問(wèn)題和團(tuán)隊(duì)合作的能力。"

"No matter what the problem is, you have to be prepared to adopt different approaches to solving it.”

——Burn Lin