臺灣半導體界的巨人——施敏教授

一言以蔽之:施敏教授在臺灣甚至在整個世界,對半導體的影響是極為深遠的。

肖克利巴丁布拉頓因為發明了電晶體,獲得1956年諾貝爾物理學獎,他們三個人可以說是半導體第一個卅年的牛人。

肖克利最有名的事蹟是他成立了一家公司,但他跟很多人不合,其中八名主要員工「八叛逆」離職,成立了Fairchild Semiconductor,後來英特爾、AMD等創始人都來這公司。關於巴丁,人一輩子得一次諾貝爾獎就很了不起,結果巴丁還得了二次諾貝爾物理學獎。至於布拉頓,你一定沒想過這美國人居然出生在清朝的廈門,對,就是從金門坐船一小時就可以到的那個廈門。

這些人雖然很牛,但畢竟跟我們處於不同的年代(清朝人XD),就讓我們對他們有一些疏離感。所以我今天要來說說施敏教授,半導體第二個卅年的牛人之一,我有幸親眼看過他本人、聽過他演講、讀過他寫的書。以下這些故事部分出自他的演講,部分則出自我們這些學子聽到的傳說。

姓名

施敏老師的姓名,英文翻譯是Min Sze,他的英文名字是Simon,所以他都自稱Simon M. Sze,簡寫成S.M. Sze。就如同你所知道的,提到SM,大家映入腦中的是拿著揮舞皮鞭的畫面——Sadism & Masochism(施虐&受虐)。由於老師是大師級人物,所以我們都私下稱呼老師為「SM大師」。雖然如此,但沒人敢當面開老師玩笑,畢竟老師是德高望重的大儒。

演講

老師名聲很響亮,所以很多人會找老師去演講。那個年代PowerPoint還不流行,教室還使用著透明片投影機(而不是HDMI投影機),老師會把他的資料影印在PET膠片上,一張一張地投射在布幕上。

老師演講很風趣,比如他會問臺下的聽眾:「你們知道新竹產最多的是什麼嗎?米粉還是貢丸?」結果答案是「IC」,新竹科學園區生產的gate count比全世界螞蟻的數量還要多。雖然老師就只是講發生在他自己身上的事,但老師自己的歷史,其實就是半導體的歷史。

Floating-Gate

floating-gate MOSFET姜大元和老師在Bell Lab發明的,當年這個發明,大家覺得沒什麼了不起,所以投稿到外部期刊也沒有上,只能發表在Bell Lab的內部期刊(The Bell System Technical Journal)。不過現在大家已經知道,floating-gate用在flash memory,被廣泛使用於記憶卡和隨身碟,是非常重要的發明。

老師曾經指著一張在Bell Lab的大合照,上面是貝爾的雕像,下面站了很多科學家,老師說:「這是XXX,xxxx年諾貝爾獎;這是YYY,yyyy年諾貝爾獎;這是ZZZ,zzzz年諾貝爾獎;這是我,……。」然後停頓在這裡,老師說這話的時候是有股傲氣的,意味著自己也是有資格競爭諾貝爾獎的。

關於floating-gate的翻譯,一般翻譯成「浮柵」,黃調元教授覺得應該翻譯成「浮停柵」。除了意譯(浮著的柵極、讓電子停在裡面),「浮停」這名字同時也是「floating」的音譯。順帶一提的,黃調元教授也是個牛人,1995年就獲選IEEE Fellow,是臺灣第15個Fellow,當然施敏老師就更牛了,1977年就獲選IEEE Fellow,是臺灣第一個,同時還是Life Fellow。

寫書

我個人覺得,老師這一輩子最重要的貢獻,就是寫書了。在老師的演講中,有秀過一張照片,老師的書疊起來,比一個成人還高(照片內是老師的女兒,老師當年講述這照片時,還特別強調女兒很高)。

施敏的著作
Reference: 《施敏與數位時代的故事》

老師寫的書,不但量多,質也是驚人,這裡來重現一下當年演講的情節。

我們來看一下Amazon工程書籍的排行榜。哇!我在1969年出版的這本《Physics of Semiconductor Devices》, 過了30年,居然還高據年度排行榜第八名,這本書的總銷售量,賣得只比聖經、毛語錄少。

一般研究所學生寫paper,多半沒什麼人引用,能有100次citation,已經是曠世鉅作的論文了。我這本《半導體元件物理》,你們猜,被引用幾次?500次、1000次、2000次……都不對,到2000年就已經超過24000次了。

既然提到Amazon排行榜,你們一定對排行榜第一名也很有興趣,我們來看看工程書籍賣第一名是哪本書。噫!真巧,也是我寫的書。

學生

老師教過的學生很多,有次老師拿出一張紙,上面寫了很多人的名字,那其實是一張『點名單』。古代沒什麼電腦,老師就只是發一張空白紙下去叫學生簽名,有來上課的學生就把自己的名字寫在那張白紙上。 那張點名單上,簽的名字有曾繁城、施振榮……等,每個都是現在大老級的人物(台積電副董、宏碁董事長)。

現在大學的電子學考試,大概就出5題計算題,考兩個小時。老師的題目則是20題選擇題,不要以為出選擇題就比較簡單,其實老師出的題目全部都是計算題, 只是選項變成「(A)1.1mA (B)1.2mA (C)1.3mA (D)1.4mA」,跟計算題沒什麼兩樣。這樣的題目也是考兩個小時,等於題目是四倍多,所以學生都考得很慘。

其中有個學生叫盧超群,是臺大電機系的第一名學霸,他沒有被老師的題目考倒,有圖有真相,下圖是他的答案卷,所以老師就幫他寫推薦函。後來,盧超群董事長在1991年獲選IEEE Fellow,臺灣第7位。

盧超群的考卷
Reference: 《交大友聲雜誌》

我寫信不喜歡寫太長,我告訴Stanford這個學生Nicky Lu很優秀,希望Stanford給他獎學金,他不來Stanford不是他的損失,是Stanford的損失。這樣一寫很有效,他們馬上就要他來唸了。

Reference: 《交大友聲雜誌》思園記事——「飲水思源」又一典範,半導體教父施敏教授vs.得意門生盧超群董事長

科學園區的設立

在老師的演講中,有秀過幾張公文,是關於新竹科學園區的設立,因為老師是當時的工作小組的委員。 還有像是電子資訊大樓蓋設、毫微米元件實驗室改建,都跟老師的爭取有關係。老師也有很多跟李國鼎先生、孫運璿先生的合照,後二人被譽為「臺灣經濟奇蹟的推手」。

老師自己在1969年也創立了臺灣第一家半導體公司——環宇電子,做出臺灣第一臺計算機。不過這公司後來賣掉了,老師也因此失去了成為大富翁的機會,但是我想老師得到的東西遠遠比錢更有價值。

逝世

老師在2023年11月6日於美國安詳離世,享壽87歲。很可惜的,老師最後還是沒能因floating-gate的發明而獲得諾貝爾獎。

交通大學工程四館四~六樓是電子所教授的辦公室,其中五樓的ED504(工程四館五〇四)是施敏教授生前的辦公室。一般教授退休後,會把辦公室清空,讓後續的新進老師使用。然而從施敏教授退休,一直到2024年,老師都已經過世了,這一間房間還是保留著原樣,也許是新來的老師沒人敢接手一代宗師的辦公室吧。

施敏教授辦公室