被称为台积电“大功臣”的潮汕人林本坚:一个“疯狂点子”让全球光刻机巨擘巨额投资成泡沫,改写了全球芯片制造格局

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2018年9月8日下午,备受关注的2018年未来科学大奖颁奖典礼在京举行。灼灼红毯上、璀璨灯光前,一个祖籍潮汕、出生越南、成名于台湾的陌生名字“林本坚”拿下“数学与计算机科学奖”吸引了众人目光。
 
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谁是林本坚?
 
一般读者或许对他很陌生,但如果你知晓了他在半导体科研技术领域所写下的成就篇章,就会明白他拿下未来科学大奖实至名归:曾经因为他的一个疯狂点子,让老大哥英特尔(Intel)及设备商艾斯摩尔(ASML)、尼康(Nikon)等业内巨头,舍弃耗费逾 10 亿美元和数年的研究心力,跟着他与台积电一起转弯;他改变了全球半导体产业技术路径,让全球半导体制程得以往下推进 6 到 7 个世代,约 14 年时光;他还让 16年前还未“大大茁壮”的台积电,首度拿下新技术的发球权,一步步到今日跻身一线大厂、主导业界规格。
 
甚至,台积电创办人张忠谋曾说过,如果没有林本坚和其带领的技术团队,台积电的光刻部门不会有今天的规模。

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林本坚,美国俄亥俄州立大学电机博士。2008年当选美国国家工程学院院士,2014年成为第一位出身业界的台湾“中央研究院”院士。
“误打误撞”入了行
林本坚祖籍广东潮汕,出生于越南,在西贡附近的城市长大,在高三那一年独自以侨生的身份到台湾新竹中学念书,隔年考上台湾台大电机系。
 

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巧合的是,在林本坚 13 岁的时候,母亲送他一台老式照相机,开启了他对于“光”的探索。他的博士论文都是与“光”有关的技术,而取得博士学位的林本坚因为对于“光”与拍照的热爱,首选的工作是进入柯达,但投去的履历都没有回音,最后误打误撞进入 IBM,就此进入了半导体领域继续研究“光”技术,还颠覆了整个业界生态。
在 IBM一干就是22年,后来,林本坚从 IBM辞职,选择了创业,成立了Linnovation,发展与光刻相关的软件以及其他技术。但8年之后,由于最大的竞争对手被大公司收购,他无力与之竞争。恰在这时,台湾积体电路制造股份有限公司(简称台积电)来电话邀请他加盟。

2000年,林本坚回到台湾,加入了台积电并负责微影研发。

“没有他可能就没有今天的台积电”
台积电董事长张忠谋曾称,假如没有林本坚及其团队,“台积电的微影(半导体关键制程之一)不会有今天这规模。”
时间拉回 2000 年左右,当时的台积电全球营收约 53 亿美元,以这个规模来看,大概是在全球前十大半导体厂的第十大门口徘徊,约莫是一个“中型”半导体企业。
 
当时的龙头巨擘英特尔的年营收约 300 亿美元,然 19年过去,去年的英特尔年营收规模成长了一倍多至近720亿美元,然台积电的年营收已经从 2000 年的 50 亿美元,成长7倍多来到357 亿美元。
台积电有今日的成就,不但是营收规模“7 倍跳”,技术实力更是逼近英特尔,林本坚在 2002 年的一个“愚公移山”的“疯狂点子”,绝对是功不可没。

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提出疯狂点子,以“水”作为介质取代传统的“干式光刻”技术
“虽千万人,吾往矣! ”林本坚如此形容他2002 到 04 年那改写历史的一役。
 

当时状况是这样的:随着半导体制程往下演进,关键制程之一的微影,也得持续缩短光束波长。一直以来,业界习惯以空气为媒介,是‘干式’的微影,但此技术却已‘撞墙’,在157 纳米波长卡关。而当时任职台积电的林本坚却跳脱框架,退回157 纳米波长的上一世代,改用水做为介质,发展出‘浸润式微影’技术,让光束波长一举缩短至134 纳米,突破瓶颈。

 

这样的破框思维,起初却是孤独,甚至遭受敌意。
林本坚提出的技术突破原理为何遭到当时众多的半导体大厂反对,甚至引来敌意?因为,当时大厂已经投入巨资在研发 157 纳米干式光刻机上,光是 ASML 就投入了超过 7 亿美元的研发费用,2000 年的 7 亿美元可不是小数目,逼近台积电一年的资本支出,如果技术大转弯,不就等于是宣告大厂的研发费用都血本无归了,可以想像,当时的林本坚承受的压力之重。
一些反对的大厂也提出疑虑,认为以水为介质容易产生污染,且水中的气泡会影响光刻成果等,但林本坚不畏质疑,带领团队完成一篇篇的论文发表到国际期刊上,一一解答外界的疑虑。
 
把林本坚招入台积电,曾担任台积电 Co-COO 的技术大佬蒋尚义,曾透露一段秘辛,当年确实有大公司的高层表达严重关切,希望蒋尚义能管管林本坚,要他不要来“搅局”。
之后,林本坚提出的浸润式光刻技术在张忠谋、蒋尚义的大力支持下,终于有机会放手一博,经过无数研讨会努力奔走、寻找与设备商合作,最后,台积电在2004年与ASML共同完成开发全球第一台润式微影机台,让业界在震惊之余也刮目相看,一步步获得国际大厂的认同。
 
当时,光刻机技术还不像今日是 ASML 独霸局面,还有 Nikon 、 Canon 两家日商和 ASML 并列为全球“光刻三剑客”。而那时,第一个宣布加入浸润式光刻机生产的是日商 Nikon,一年后,ASML 也正式放弃原本 157 光刻机研发,加入生产 193 光刻机之列,并且与台积电共同研发,且 IBM 等十多家半导体厂也跟着转向,跟进采购 193 纳米光刻机。
 

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如今,浸润式显影不但是英特尔(Intel)等半导体龙头、设备商所认定的跨入45纳米制程之后的解决方案,也已正式纳入国际半导体蓝图架构成为主流。
无疑,林本坚在半导体领域所创下的成就是不可抹灭的。这也让他一生获奖无数,曾获得两个国际电机电子工程学会 ( IEEE ) 大奖、美国国家工程学院院士 ( US National Academy of Engineering ),尤其在 2013 年获得IEEE 西泽润一金牌大奖 IEEE Jun-Ichi Nishizawa Medal(金牌是 IEEE 奖项中最高的等级) 时,个人技术研究成就声势攀上高峰。
林本坚说,他没有把获奖设定为目标,重要的是他的工作对公司或者技术社区有用,奖励只是一个副产品。从台积电退休后,他被聘为台湾清华大学教授,为培养半导体研究的人才继续贡献力量。
 

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林本坚是一个模范, 也是一个指标,让每个科技人都牢记这样的勇气与信念,继续朝自己相信的价值努力前进。

来源:DeepTech深科技、国际潮博、派斯学生会等

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