臺積電前研發(fā)副總經(jīng)理林本堅摘未來科學(xué)獎桂冠

臺積電前研發(fā)副總經(jīng)理林本堅，18日在北京榮獲“2018年未來科學(xué)大獎--數(shù)學(xué)與計算機(jī)科學(xué)獎”。這項大獎被視為等同“華人界諾貝爾科學(xué)獎”榮譽。

林本堅因開拓浸潤式微影系統(tǒng)方法，持續(xù)擴(kuò)展納米級集成電路制造，將摩爾定律延伸多代，而摘得桂冠。

這距離他在2002年正式發(fā)表浸潤式微影系統(tǒng)方法理論已近16年，當(dāng)時他身任臺積電研發(fā)資深處長，如今，獨創(chuàng)的浸潤式顯影技術(shù)，已被英特爾等國際半導(dǎo)體龍頭企業(yè)普遍采用，成為國際半導(dǎo)體藍(lán)圖主流架構(gòu)。

今年是集成電路發(fā)明60周年，這一位“讓水發(fā)光”的半導(dǎo)體光刻工藝“大神”獲殊榮，于行業(yè)與個人都意義深遠(yuǎn)。林本堅也被公認(rèn)是半導(dǎo)體界具重大貢獻(xiàn)的科學(xué)家和發(fā)明家。

林獲獎感言 鼓勵年輕人勇于創(chuàng)新

林本堅在獲獎致詞時，特別希望激勵青年人投身科學(xué)。他表示，科學(xué)就是探索真理的路徑，對于年輕人來說，興趣、基本功、創(chuàng)意和好奇心缺一不可，但一山還有一山高，身處高手如云中，唯有堅持誠信（integrity）優(yōu)勢才更大。

他回顧過去職場生涯，Integrity：誠信、正直、操守，才能更進(jìn)一步。而服務(wù)過的兩個公司，IBM和臺積電都強(qiáng)調(diào)永續(xù)經(jīng)營，能夠讓他提出的新技術(shù)應(yīng)用得以有發(fā)揮舞臺。

2002年提出顛覆性創(chuàng)新 語驚四座

臺上數(shù)分鐘，臺下十年功。一獎殊榮，道盡他在半導(dǎo)體業(yè)界的巨大貢獻(xiàn)與多年從事科學(xué)研究的堅持。浸潤式微影系統(tǒng)方法理論是林本堅2002年受邀參加國際光電學(xué)會技術(shù)研究會時正式發(fā)表。

當(dāng)時，林本堅在一場國際光電學(xué)會技術(shù)研討會中專題演講，指出當(dāng)時設(shè)備商積極研究的157奈米波長干式機(jī)臺，鏡頭成本過高，還不如用主流193納米機(jī)臺加入高純度水為媒介，得出比157納米還短的143納米波長。沒想到此語一出，驚動四座，更令2000位專家嘩然！

林本堅說，當(dāng)時所有設(shè)備商已投入數(shù)10億美元開發(fā)157干式機(jī)臺，所以微影設(shè)備廠商對他提出的理論都抱觀望態(tài)度。

他整整花了一年時間四處奔走向設(shè)備廠游說這個理論的可行性，直到2003年12月國際半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖（ITRS）年會正式將浸潤式微影技術(shù)列入正式討論項目。業(yè)界也紛紛焦點轉(zhuǎn)移到他所提出的193納米濕式工藝，反倒是主角157納米逐漸淪為配角。

2003年年底，荷蘭設(shè)備廠ASML與臺積電共同開發(fā)出全球第一臺193納米浸潤式微影機(jī)，立即獲得臺積電率先下單；原本力主開發(fā)157納米波長的IBM，也將浸潤式微影技術(shù)納入先進(jìn)研發(fā)部門；而緊接著幾年，ASML與臺積電更合作著手研發(fā)第二代193機(jī)臺。孰料自此改變芯片工藝的技術(shù)方向。

圖說：臺積電前CEO蔣尚義當(dāng)時力挺林本堅的頂頭上司

2004年臺積電率先采用 自此拉開競爭優(yōu)勢

2004年年底，臺積電宣布，193納米浸潤式微影機(jī)臺，產(chǎn)生出第一批90納米芯片，通過內(nèi)部認(rèn)證。

臺積電證明，浸潤式微影機(jī)不僅只是理論，而是一套可實際納入量產(chǎn)的工藝，并且視為布局45納米的“秘密武器”，從此，也造就臺積電首次主導(dǎo)了業(yè)界規(guī)格。

當(dāng)時臺積電向世界證明確實可行，也得以讓臺積電在先進(jìn)45納米、32納米工藝?yán)_與對手好幾年的領(lǐng)先差距。

當(dāng)時力挺林本堅的頂頭上司，臺積電前CEO蔣尚義（時任研發(fā)副總）則回憶，2003年中到2004年整整一年之間，浸潤式機(jī)臺全球僅獲得1張訂單，唯一的客戶就是臺積電；但后來卻暴增至10家半導(dǎo)體業(yè)者紛紛下單；相較之下，157納米干式微影機(jī)臺訂單數(shù)量銳減，顯示廠商對浸潤式微顯影技術(shù)的信心大增。

圖說：2006年臺積電當(dāng)時技術(shù)藍(lán)圖

浸潤微影商用 克服重重難關(guān)

林本堅說，當(dāng)時業(yè)界都以為193納米已經(jīng)走到盡頭了，誰知道“遇到水”一切都改變。

通過浸潤式微影技術(shù)，可以讓193納米光波透過水，將IC技術(shù)節(jié)點從65nm循產(chǎn)業(yè)路線圖持續(xù)降至7nm，使得摩爾定律得以持續(xù)延伸了七代。根據(jù)IEEE近期的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，浸潤式微影技術(shù)制造了至少世界上80％的晶體管。

林本堅便主張，若能善用善用193納米波長，只是加高純度水的浸潤式機(jī)臺，成本較干式193納米機(jī)臺多出1至2成價格，但怎么算都比157機(jī)臺整套顯影劑、光罩、光阻及蝕刻材料大幅翻新還要劃算。

不過，要推翻當(dāng)時的既定認(rèn)知，確實存在很多技術(shù)障礙，包括浸潤工藝步驟都可在臺積電內(nèi)部完成，但仍有一層光罩曝光、顯影送至設(shè)備商ASML進(jìn)行，后續(xù)再送回臺積電加以完成，要與設(shè)備商緊密合作，才能分段完成。

還有，以往干式微影是在無塵室中，以空氣為媒介，光經(jīng)光罩顯影在空白晶圓上顯影，而浸潤式微影則利用水作為透鏡，在晶圓與光源之間加一層水。不過，水與工藝中使用的光阻劑產(chǎn)生變化，以及水中的氣泡，足以使晶圓曝光過程中產(chǎn)生許多瑕疵，尤其當(dāng)機(jī)臺以每秒50公分速度移動，產(chǎn)成的微氣泡可能損及晶圓上的成像，這些都是浸潤式微影遇到很大的困難，一一克服。

母親一臺老相機(jī) 啟發(fā)他對光好奇

半導(dǎo)體關(guān)鍵技術(shù)就是微影學(xué)，全球精于此的兩只手指頭數(shù)得出來，林本堅是排名很前面人。就連臺積電高管為了了解這領(lǐng)域，都要拜讀林本堅論文。

說起“微影學(xué)”是他畢生的最愛。從小生長在越南華人村，讓他對“光”產(chǎn)生啟蒙的，是母親送他的一臺老式的照相機(jī)，啟發(fā)他對光的好奇，一生與光結(jié)下不解之緣，甚至國外念書時，也以幫女友拍照為由，開啟生平第一次約會，后來這位女主角就是他的一生伴侶。

年輕時他在美國俄亥俄州立大學(xué)專研雷射研究時，共發(fā)表過63篇論文、獲得35項專利，畢業(yè)后加入IBM，一工作就長達(dá)20年，他帶領(lǐng)IBM團(tuán)隊開發(fā)最新的0.5微米工藝，成為微影界的翹楚，后來臺積電董事長張忠謀決定找科學(xué)家來帶領(lǐng)微影團(tuán)隊，過程中尋覓了2年，最后相中林本堅。

但他笑說“她（老婆）是臺大動物系的高材生，在校的成績比我好”今年，正逢林本堅伉儷結(jié)縭50周年，他沒忘了當(dāng)初當(dāng)攝像“模特”的老婆始終默默支持他，有感而發(fā)說，“假使我有什么成就，太太的功勞是不容埋沒的”。