全球晶元競爭 他是唯一有原創發言權的華人科學家

撰 文|小波

編輯|章劍鋒

策劃|楊霞清、郭浩

林本堅，出生於1942年，美國國家工程院院士、台灣「中央研究院」第一位產業界出身的院士、台積電原研發副總經理，影響全球半導體產業進程的浸潤式光刻技術的發明者及開拓者，2018年未來科學大獎「數學與計算機科學獎」獲得者。台灣清華大學、台灣交通大學、台灣大學特聘講座教授。

「做科技是不分地域的……，我們都是希望科技越做越好，希望大家不要惡性競爭，要良性競爭。

「（中國的半導體）有很多產品也賣得不錯，我想跟美國比當然是有點差距了，跟日本比我想差距會小一點，日本那邊的資歷跟人才各個方面可能沒有大陸那麼有優勢吧，將來要超越日本應該是不難的。

「我很羨慕當今年輕人，你們這個時代沒有戰爭，不用逃難，豐衣足食，有很好的設備和儀器……但是你們的責任也是非常大的，你們將來必定要青出於藍而勝於藍，這個國家和社會的責任都在你們身上。」

2018年11月19日，在未來科學大獎頒獎現場，林本堅（Burn Lin）以一種飽經世事的過來人口吻向聽眾講述自己的見解。

就在「雜交水稻之父」袁隆平等六位科學家分享另外兩個獎項的同時，這位早前在大陸名不見經傳的科學家，卻一人獨攬100萬美元獎金。

連他自己都有些意外。

當他早前接到一個大陸的陌生電話，被通知得獎，聽到獎金數額，林的直觀反應是：這個獎金不少哦。

之後，林本堅進一步了解到，每一位得獎者身後，至少有十幾位工作忙碌且很有成就的科學家為之寫推薦信。

作為未來科學大獎「數學與計算機科學獎」的唯一獲得者，林本堅憑什麼，又是何來頭？

「大概從2006年開始至今，世界上所有的高端晶元-包括咱們人手一部的手機里的核心晶元、人工智慧晶元、5G晶元、比特幣挖礦晶元，無一不是浸潤式光刻科技製造的。說沒有浸潤式光刻科技就沒有IT的今天，毫不誇張。世界上第一個提出這個科技的就是林本堅。」 未來論壇理事會輪值主席陳恂激動地說。

「委員會能找出他這樣在工業界做出世界級、決定性貢獻的華人科學家，真令人佩服！這樣的人在中國，絕無僅有。」

「當時在IBM，寫個單子就能買最先進的設備，發個文章就能領先全世界。」

回憶起早年在美國的工作經歷，林本堅至今覺得「很有趣，很穩定，可以做一輩子。」

但金鱗豈非池中物。

在美國紐約州的IBM華生研究中心，他曾是孤獨的。

1980年代，因為對「微影路線之爭」的分歧，他與整個部門的關係變得火花四濺。所謂微影，是挾制整個半導體工業的光刻工藝，它的攻關進程決定了晶元特徵尺寸的大小，是推進晶元性能迭代、建造強大計算和通信設備的關鍵技術。

1980年代後期的IBM乃至全球晶元界，曾一度全力攻關「X光微影」的研發。除了林本堅。

他仔細研究過X光微影，不僅光源不好解決、操作難度大，而且很快會觸達清晰度的極限。相較而言，紫外線微影不僅較易操作，而且提升空間更大。

一根筋的林本堅跑去央告老闆：「只要給我X光十分之一的預算，我就能做出很多超越競爭對手的成果！」

可老闆不為所動：「對手在大力推動X光，IBM不容落後！」

於是出現了這樣一幕：在部門例會上，一側是熙熙攘攘的「X光微影」團隊，人滿為患，而另一側是紫外光團隊的光桿司令林本堅。

「你看，Burn多孤單……」老闆拐著彎兒地「勸退」他。

林本堅的目光向周圍一掃，回答道：「我選擇到最有成長空間的位置。」屋內喧笑一團。

不久后，X光團隊完成一個技術攻關，眾人聚會慶祝，洋洋得意的老闆給每人發了一件T恤，上面印著「X ray works（X光可用）」的字樣。

林本堅接過T恤，刷刷幾筆改成「X ray works-for the dentists（X光可用，給牙醫用）」，還專門懸挂在文件柜上，路過的老闆和同事們都能看見。

這樁往事至今是老友們的笑料，同事們從此知道，隨和的Burn Lin一旦碰到專業上的挑釁，真的會像他的英文名Burn一樣易燃易爆炸。

「我常常跟很多人意見不一樣，如果我發現我是對的，我就不跟他們玩兒了。」憶及往事，他帶著一絲小傲嬌對網易科技記者說。既然無法改變潮水方向，那就利用手頭的資金和人手獨闖前路。

「做不可能之夢，戰不能敗之敵，忍不可忍之悲……」這是他早年最喜歡的一首描述堂吉訶德精神的歌曲。

很多年後，當他在台積電研發130納米光刻晶元，每小時已經可以做出100多片時，IBM還有人在用X光做250納米工藝，因為技術滯后且無法量產，最後不得不放棄。

「你們能不能管管他，不要攪局！」

為IBM工作22年的林本堅，在50歲時選擇提前退休。彼時，他已經10度獲得美國IBM傑出發明獎、傑出優秀獎，為公司創造多項世界第一，申請的專利資料堆滿文件櫃。

「我離開IBM時，沒有歡送會。」他不無遺憾地回憶。

這位極少與人紅臉的儒雅先生，雖然在科研上一絲不苟，私下卻溫厚謙謹，從不捨得責罵下屬。離開IBM時，他或許曾期待一場惜別，卻等來一場交涉。

IBM希望他保證不會到對手那裡工作。還提出他將來無論受聘誰家，都要提前告知，屆時再確認有沒有競爭關係。

老東家可能意識到了，林本堅這個人，只要不在自己手裡，放到哪兒都是科研核武器。

這枚核武器後來回到故鄉台灣，很快轟炸了整個半導體世界。

2002年，半導體行業奉為圭臬的摩爾定律突然失靈。

這個定律預言，當價格不變時，每隔18~24個月，集成電路上可容納的元器件數目就會增加一倍，性能和性價比隨之提高一倍。

出自科研界的說法是，晶體管越小，晶元就越快，耗能更少。

過去半個多世紀，全世界科學家都在想盡辦法延續這個定律，以維持信息技術的高速進步。然而，在把晶元尺寸縮小至65納米之後，業界卡殼了。

當時幾乎所有人都寄希望於157納米 波長光刻、以空氣為介質的「乾式」微影技術的突破上，全球頭部廠商為此投入幾十十多億美元，仍然毫無進展緩慢進展。

如果摩爾定律衰亡，意味著人類信息技術可能陷入停滯。

2002年，在一次國際微影研討會上，林本堅拋出一項顛覆乾式工藝、利用水做介質的「浸潤式微影」技術。據他介紹，這項技術不僅比傳統工藝造價低廉、操作簡便，而且還比157納米乾式技術提高了整整2倍的晶元解析度！

現場幾千人聽得汗毛倒豎。如果這項技術行得通，整個晶元工藝可以前進兩代半至三代。

業界瞬間炸鍋。有人視他為救世主，有人視他為攪局者，有人揪住浸潤式工藝中「水容易產生污染、產生氣泡」等技術細節提出質疑，有人抨擊他嘩眾取寵。

更大的反彈來自那些已經為157納米工藝投入血本、甚至已建好生產設備的廠商，其中一家投入數億元的大公司直接給台積電高層打電話：「你們能不能管管他，不要攪局！」

幸運的是，台積電上至「大老闆」張忠謀下至數百名工程師，鼎力襄助他做實驗、發論文、辦講演。

為了不授人以柄，每發表一項結論之前，他都會把數據推演到窮盡，甚至連未被提出的細節也一併設想，以實證回應質疑。

為了爭取那些為晶元量產做機器的廠商，林本堅親自跑遍美國、日本、德國、荷蘭等地，逐一拜會龍頭企業，不成想，一上來就遭遇一家美國大廠當頭棒喝：我們絕不會用你的科技，永遠不！

這一年，林本堅60歲。以技術虔誠，在大大小小的商人面前苦口婆心。

「他一個人站在一艘『航空母艦』前叫停。」美國國家工程院院士、台灣新竹交通大學校長張懋中如此評價林的孤膽。

經過反覆拜會，世界最大的光刻機製造商荷蘭艾斯摩爾、尼康等國際大廠漸漸服膺於這位華人科學家的縝密論證和眼光，紛紛轉向。

2003年，艾斯摩爾公司給林本堅展示了剛剛趕製出來的第一片用浸潤式曝光機做出的成像，一向恭謹舉止得體的林本堅興奮得手舞足蹈。

不久之後，浸潤式微影技術正式量產。

從量產第一代45納米晶元開始，工業界40納米、32納米、28納米、20納米、16納米、14納米、10納米、7納米晶元，都靠浸潤式技術推進。

2014年，一次在台灣地區接受電視節目採訪，主持人特意問到林本堅，他這個獨步全球的「微影浸潤式技術」到底是個什麼樣的技術？

林本堅描述說，這項技術主要就是將一個集合了各種線、管的電路系統縮到超級小，植到晶片上。縮到多小呢？譬如說，把一根頭髮剪下來，就是這根頭髮橫截面那麼大，「我們現在的科技可以做到放七千個電路在上面，所以這是很奇妙的地方。」

林本堅的工作，就是負責差不多每兩年將之縮小30%，「繼續把可以成像的東西縮小」。

據媒體報道，林本堅在未來科學大獎之後曾到清華大學演講，經他披露，光影微刻技術如今發展到一個頭髮橫截面已經可以裝下20735個SRAM（一種存儲器）單元。

摩爾定律起死回生。

據不完全統計，今天世界上每年超82%的晶元由浸潤式微影技術生產，從2002年至今，林本堅以兩年一迭代的速度，將摩爾定律向前推進了7代。

「他真是越來越厲害了」

僅2017年，全世界就有1.5億顆晶元由浸潤式微影技術製造產生。而台積電在全球半導體製造市場的份額，去年超過56%，是第二名的4倍多，名冠第一毫無疑問。

世界半導體看中國台灣，台灣半導體看台積電，本世紀以來擎起台積電的一根柱子，是林本堅。

2000年，全球互聯網泡沫破裂，半導體行業遭受重創。當時跟著大廠亦步亦趨的台積電在危機淘汰的邊緣苦撐待變。

就在這一年，年屆花甲的林本堅放棄在美國38年的產業、人脈、名望，加入前途未卜的台積電。

「孩子們當時已經在美國成家立業，我知道他們不會跟我回來。」林本堅說。

一向理解他的妻子黃修慧，當時剛剛在美國找到一份新工作，心裡也著實作了一番思想鬥爭，最後還是決定隨丈夫返回台灣。

當年從IBM離職后，盛名在外的Dr.Burn Lin不知是多少大企業垂涎的科學偶像，他前腳走出IBM，後腳就有幾家產業龍頭遞來橄欖枝，其中一家直接送來聘書，待遇榮寵，另一家更大的公司派副總作陪吃飯，都被林本堅婉言謝絕。

相較之下，當時的台積電實在有點「寒酸」，早年差點被IBM收購。

入職后，台積電配給他的團隊不到50人，把他請進門的副總蔣尚義，小心翼翼地問他對待遇有什麼要求。林本堅沒提任何要求，而台積電把當時所能給的最好的待遇都給了他。

一個求賢若渴，一個虛懷若谷。這一干就是15年。

入職后，林本堅不僅以浸潤式微影取代乾式微影，一舉讓台積電進階為產業技術的領導者，而且把科研隊伍從50人擴充到700多人，帶出一支世界上最領先的微影技術研發隊伍，由此建立台灣半導體製造霸權。

2004年，林本堅的浸潤式微影成為業界「顯學」，逐漸逆襲成全球主流技術。

英特爾等半導體龍頭及設備商認定，這是摩爾定律跨入45納米之後的解決方案，國際輿論也稱，這項技術使台積電設計能力足夠和IBM、英特爾等巨頭並駕齊驅。

網易科技記者讀到相關資料記錄，台積電的193納米浸潤式微影機台當初一出，IBM等十家原來訂購157納米乾式機的國際半導體廠紛紛退單，跟進台積電，改訂浸潤式機台。

此後的台積電在晶元迭代上一路搶跑，躋身一線大廠，領銜世界半導體工業近20年。

林本堅的這一技術創新，連之前將他挖入的台積電前共同運營長蔣尚義都直呼沒想到。

十多年前，蔣就曾對媒體說道：

「我們發現他真是越來越厲害了，他193浸潤式的方法，改寫了全世界半導體微影藍圖，產業界為了開發157納米花了幾十億美元，但是因為他，這幾十億的美元全像倒在海里去了，沒有了。」

他終究改變了潮水方向。

2012年，台積電總營收達到170億美元，其中47%來自浸潤式技術。2016年營收320億，浸潤式撐起半壁江山。

台積電老董事長、「半導體教父」張忠謀曾在他的退休晚會上說：假如沒有你和你所建立的團隊，台積電不會有今天。

2008年，林本堅以台灣科學家的身份當選為美國國家工程院院士。

今年11月，林本堅成為第一個獲頒2018未來科學大獎的台灣科學家。

頒獎當天，這位低調神秘的76歲老人像剛被發掘的寶藏，被各路記者拉著腳不沾地轉場。

他彬彬有禮、丰采奕奕，顛覆了人們對科研工作者的一貫印象。有關他的奇事被從幕後搬上台前，收穫著大陸科研界的掌聲。

但他似乎並不習慣被聚焦。記者們喜歡奇談怪論，他的發言卻像一堂認認真真的學術報告。

內斂、安靜、風趣，這幾個特點，是洋溢在林本堅身上的易被感知的特點。

在科學家的崗位上盡責盡心，當先生，又表現得體、周道。

未來科學大獎頒獎典禮走紅毯的入場環節中，和別的獲獎者有所不同，林本堅攜家人入場時，走在C位的不是他自己，而是他那位白髮蒼蒼的太太黃修慧女士。

黃女士左手牽著丈夫，右手挽著從美國專程趕來的兒子，在一眾媒體的見證下，三人一字排開，在紅毯上不疾不徐地走過，家庭在林本堅心目中的排位，斤兩可見。

發表獲獎感言時，林本堅用較多篇幅講科研和人生歷程，把感謝太太的話放到最後面說，對太太重重誇讚，「我要是有什麼成就的話，這位太太的功勞是不容埋沒的」。

主持人等他發言完，壞壞地打趣他，「我作為一位語言工作者，給您一個小小提示，下次您就直接說太太，不要說這位太太。」

全場鬨笑。

領獎后，他攜妻兒匆匆離去。自2015年從台積電退休后，他的角色便從叱吒業界的晶元大師，回歸為一位丈夫、一位父親，一位授業解惑的老師。

「他的心，跟上了他的每一個步伐。」

許多人試圖以「成功學」的眼光解析林本堅，希望為年輕學者、尤其是青黃不接的大陸晶元界尋找起飛靈感。

可惜他的信條都太過樸拙——誠信、正直、操守，還有反覆強調的合作精神。

「技術上的困難都是紙上談兵，要有晚上睡不著覺的信念去解決問題。」他笑著勉勵年輕人，做科研一定是享受科學樂趣的，「不要死犟，要會轉彎，會求助，『三個臭皮匠頂個諸葛亮』。」

在台積電，這位神仙級科學家溫和如老師，不發脾氣，不罵人，對下級與上級一樣尊重、信任，謙和到所有人都喊他Burn爺爺，細緻到每次演講都親自修改主題、字體，重複演練。

可一旦涉及科研水平、技術原則，他又極度專註、嚴謹甚至鐵腕。

當初浸潤式微影提出后，林本堅成為相關利益方的活靶子，不少大企業指名道姓地戳脊梁骨，他始終未見半分退縮。

同事們都說：Burn內心堅定如鐵，行動上卻「以柔克剛，以德服人」。他身上好像有種魔力，能讓英特爾這樣桀驁的老大哥都捨棄數年研究投入，跟著他林本堅、跟著台積電一起轉彎。

這種磁場，與其說是魔力，不如說是掌控力。對事業如此，對家庭、生命亦如此。

「我熱愛科學，但我不能讓科學主宰我的生命。」

確切地說，他不僅沒讓工作主宰生命，反而是一個精通攝影、小提琴、網球、撞球，酷愛籃球、聲樂、溜冰、旅行和各種小發明的多才多藝多樂的人生玩家。

早年在IBM工作時，很多同事因為工作外派與家人長期分居，林本堅也被外派，但不論離家多遠，他每周末寧可驅車來回十幾個鐘頭也要往家趕。

「有時間我蠻喜歡下廚，炒牛肉，做白斬雞……」林本堅在自傳《把心放上去》中寫道，他還偶爾用相機、鮮花、音樂和其他小禮物，為妻子精緻地準備一個surprise……

在其他人生角色上的成功，絲毫不遜於他作為科學家的精彩。

在北京參加未來科學大獎典禮的幾天里，林本堅總是一副精緻而優雅的派頭，頭髮梳理得紋絲不亂，一身西服整潔端莊，舉止紳士。

「您氣質真好！」在網易科技採訪現場，攝影師由衷讚歎。林本堅風度翩翩，讓人猜不出年齡。

從台積電退休后，林本堅在數所大學兼任教授，還和妻子一同為俄亥俄州立大學母校創辦助學基金。此次未來大學大獎的100萬美元獎金，也全數捐入基金會。

「他的心，跟上了他的每一個步伐。」這是一位摯友對林本堅的評價。

作為科學家，在外，45年如一日，開山辟路，榮譽等身，業界隆崇。在內，父慈子孝，伉儷榮諧，活力盎然。「。用自己希望的方式，過自己想要的生活」——網路上被談論的這一條人生贏家標準，用在林本堅身上，可謂相得益彰。

在美國，有一個著名的牧師，家裡有四個兒子，他既想當一個好父親，又要經常出去演講奔忙，兩者怎麼兼顧？這位牧師想出一個巧妙的辦法，每當外出演講時，他就把兒子們都帶去，一舉兩得。

採訪中，林本堅講到這個例子，建議大家不妨學學。

「從事科學的人應該會管理時間。」 一腳踏入真理科學，一腳踏入煙火凡塵，方舟並騖，活得務實、活出哲學味的林本堅說，「家庭、工作、生命是人的金三角，也是每個人的所有。我會用心發揮，也用心平衡。」

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