施敏 永远的半导体大师

施敏院士在半导体研究有卓越表现。（阳明交大提供／林志成台北传真）

研之有物：格物穷理！中研院的25堂数理科学课（时报出版）

（更多精彩内容 请看翻爆）

说到半导体，我们第一时间会想到台积电、辉达（Nvidia）、超微（AMD）、英特尔（Intel）等世界级半导体公司。然而，半导体之所以能发展成今日的模样，背后自然也有一群默默耕耘的半导体科学家，他们充满创意、不畏艰难，为半导体产业奠定了坚实的科学基础。本章为施敏院士（1936-2023）于2023年7月在美国的远距访谈文，他曾与韩裔美籍科学家姜大元（Dawon Kahng,1931-1992）发明了人类史上第一个「浮闸非挥发性半导体记忆体」（Floating-Gate Non-Volatile Semiconductor Memory），这颗小小不起眼的电子元件，后来影响了整个世界。

施敏出生于1936年，青年时期的他就读建国中学时，就对工程科学产生浓厚兴趣。高中毕业后，他原本想要追随矿冶专家父亲施家福的步伐，就读台南工学院（今国立成功大学）矿冶系。施敏笑说，当时父亲劝他在台湾不要走矿冶，因为「台湾是水成岩，不是火成岩，地底下矿物不多。父亲说我学矿冶的话就白学了」。

后来，施敏把眼光转向台湾大学工学院，四大科系有机械系、土木系、化工系和电机系。施敏说，当时他觉得电机系用的数学比较多，加上数学也是自己擅长的领域，于是就进入台大电机工程学系就读。

1957年，施敏顺利从台湾大学电机系毕业。他说：「四年读完之后，那时候有个风气，就是我们班的同学几乎90％都出国留学，一大票人都去了美国。」在留学风气之下，施敏选择到美国华盛顿大学深造。离开熟悉的家乡，年轻的施敏踏上了求知之路。

华盛顿大学期间，施敏遇到了人生第一位半导体导师：魏凌云教授。施敏说：「当时要申请奖学金时，我分别和天线组、控制组、微波组以及半导体组的教授谈过，最后选择做半导体。」可能是使用共同语言的熟悉感，他和半导体组的魏凌云教授相谈甚欢。施敏说：「魏教授教了我很多固态电子的技术。他的老师约翰．巴丁（John Bardeen）是电晶体发明人之一，而且拿过两次诺贝尔奖，一次是电晶体，另一次是超导理论。」

就这样，施敏开始在魏教授底下从事半导体研究，1960年取得华盛顿大学硕士学位，论文为《锌和锡在锑化铟中的扩散》（Diffusion of Zinc and Tin in Indium Antimonide）。

施敏笑着说：我运气不错，如果魏教授不做半导体的话，我这辈子很可能会去做微波，一个小决定造成世界很大的改变。

硕士毕业之后，施敏申请到史丹佛大学的电机博士班，继续深造半导体专业。在那里他遇到人生第二位启发他的半导体导师，同时也是重要的人生导师：约翰．莫尔教授，他是半导体物理学的大师。施敏说：「约翰．莫尔是第一个建议用矽取代锗来制造电晶体的人，莫尔认为矽比锗更适合发展为主要半导体技术。」

渐渐地，在莫尔的指导下，施敏开始确立自己在半导体领域的学术方向，1963年他顺利完成博士学位，论文为《金薄膜内的热电子范围函数与能量关系》（Range-energy relation of hot electrons in gold）。

毕业后，当时半导体产业正在扩张，施敏顺利拿到多达七家半导体公司的工作职位，除了有贝尔实验室（Bell Labs），还有通用电子（General Electric）、惠普（HP）、国际商业机器（IBM）、美国无线电公司（RCA）和西屋电气（Westinghouse Electric）等。如此多的工作可能性一次迎面而来，让施敏不知道该如何选择。

于是，施敏再次请教他的人生导师莫尔教授。过去曾在贝尔实验室任职的莫尔，对施敏的个性再了解不过，他极力推荐施敏去贝尔实验室。甫出社会的施敏回应：「可是，贝尔实验室给的薪水比其他公司低了大概15％至20％。」莫尔自信地说：「没关系，起薪不重要。贝尔实验室是全世界最好的研究中心，大概有三万名研究人员，其中有四千个博士和一万个硕士，每年经费多达30亿美元。只要好好做，加薪加得很快。」

导师的建议果然别具远见，施敏自1963年至1989年间，一直在美国贝尔实验室从事研究工作。他得以尽情发挥所长，接触到各式各样先进的半导体技术和设备。而其中最关键的时间点，莫过于1967年5月，他和同事姜大元共同发明了全世界第一个「浮闸非挥发性半导体记忆体」。（三之一：摘自《研之有物》）