这位芯片教父,让韩国半导体在世界崛起

PigSay 2022-08-28 阅读:133

新智元报道

编辑:Aeneas 桃子

【新智元导读】韩国半导体产业的发展离不开一位教父级人物——金钟基。

提到韩国半导体发展,不得不提及一家公司——三星。

正是这家公司奠定了韩国半导体行业在全世界中的地位。

其实,还有一个推动韩国半导体行业发展的「教父级」人物鲜为人知。

他,便是金钟基(Kim Choong-Ki,音译)。

金钟基现为韩国高等科学技术学院(KAIST)的名誉教授,是韩国第一位系统教授半导体工程的教授。

他有一个在业内更为广泛熟知的名字:韩国的「黑手党教父」。

韩国的半导体行业中,有一群影响力极大的人都出自他麾下,这群人被称为「金氏黑手党」。

虽然金钟基本人没有认领过这个称号,但所有的韩国半导体工程师都会这样对自己的学生谆谆教诲:「金氏黑手党」无处不在。

半导体教父

从1980年代中期,韩国的芯片制造业开始高速发展。

曾在韩国科学技术研究院(KAIST) 师从金钟基的工程师,逐渐开始担任半导体领域的顶级职位,包括政府机构官员、大学教授和研究员。

到了21世纪初,韩国已成为全球半导体市场的主导力量,仅存储芯片就满足了60%以上的国际需求。

而金钟基以及他的众多门徒,此时已经改变了整个韩国的经济,并且正在全世界范围内显现出了他们的力量。

韩国经济因半导体而取得的巨大成功,在很大程度上归功于金钟基。

金钟基和学生及家人在韩国德丘山顶庆祝他的 60 岁生日

他中等身高,在30多岁时就已经头发花白,是韩国第一位系统教授半导体工程的教授。

1975年,韩国刚刚开始生产第一批晶体管,2008年,金钟基从教学岗位上退休。这30多年间,金钟基培养了100多名学生。几乎可以说,韩国前两代半导体专家,是在他的手下诞生的。

三星福利基金会在1993年授予他著名的 Ho-Am 奖,以表彰他「为韩国半导体行业奠定了坚实的基础」。此后,他被韩国媒体誉为行业「教父」。

然而,即使在今天,金钟基在韩国芯片界之外,仍然鲜为人知。这个不起眼的半导体「黑手党」老大,究竟是什么来头?

芯片教父的诞生

金钟基于1942年出生于首尔,当时韩国是日本帝国的殖民地。

他的母亲是小学老师,父亲 Kim Byung-Woon 是 韩国标志性纱线和面料制造商Kyungbang的一名纺织工程师。在Kim Byung-Woon的出力下,公司建起了第一家纺纱厂,他对工程的了解和随之而来的名声,给幼年的金钟基留下了深刻的印象。

「他每天都会参观工厂,」金钟基回忆道。「他告诉我,他只要听一听,就能知道哪些机器出了问题,还能知道是什么原因。」这些经验为金钟基的职业生涯埋下了一颗种子——他后来称之为「 工程师的头脑」。

在学生时代,金钟基就像一个最典型的韩国学生:听话,沉默,像个书呆子。尽管他的家人敦促他加入他父亲的纺织行业,但他却选择了从事电气工程。他先后在首尔国立大学、美国的哥伦比亚大学完成学业,并在晶体管理论专家Edward S. Yang的指导下获得了博士学位。

金钟基在哥伦比亚大学,师从晶体管理论专家Edward S. Yang攻读博士学位

博士毕业不久,在1970年的夏天,Fairchild Camera and Instrument 聘请金钟基在该公司位于加州帕洛阿尔托的研发实验室工作。

自二战以来,Fairchild Camera 一直是世界领先的成像设备开发商,雷达相机、无线电罗盘和 X 射线机都在这里诞生。1957 年,该公司成立了飞兆半导体部门,用硅制造晶体管和集成电路。

这是一项非常有创新性的举措,因为当时大多数半导体设备都使用锗。该公司研发了数十种产品,包括第一块硅集成电路,这个发明在后来推动了硅谷的崛起。

1971 年,金钟基的父母到加州帕洛阿尔托看望他

作为Fairchild研发实验室的新人,金钟基被派去研究其中一种新型芯片:电荷耦合器件。

就在前一年(1969年),贝尔实验室的George E. Smith和Willard Boyle提出了 CCD 的想法,他们后来因此获得了诺贝尔奖。

不过,第一批CCD设备的实现,是由金钟基和他在Fairchild的同事们完成的。这些设备后来变成了用于数码摄影、射线照相和天文学的商业产品。

金钟基是如此精通于CCD技术,以至于公司的其他工程师经常在下班时到他的办公室来请教他。「很快他们就开始称我为 CCD 教授。」他回忆道。

金钟基还协助开发了一种 CCD 区域图像传感器,该传感器极大地改进了低光检测和第一个两相 CCD 线性图像传感器,这保证了易用性和高质量的图像再现。

「Fairchild的——或者说金钟基的——CCD 使高分辨率相机的广泛应用成为可能,」哥伦比亚大学的 Yang说。他补充道,如果没有这些功能性设备,「CCD 就不会获得诺贝尔奖。」

金钟基在Fairchild 的经历改变了他。在韩国和哥伦比亚的学校教育中,强调的是书本上的理论知识。但金钟基在Fairchild的经历,巩固了他最初受到父亲启发的信念——真正的「工程师思维」不仅需要理论知识,还需要实践技能。

除了做实验之外,他还养成了阅读公司内部技术报告和备忘录的习惯,其中一些后来被带到了KAIST,并且写入了教材。

金钟基在飞兆半导体研发实验室的同事称他为「CCD 教授」

在Fairchild,金钟基还学会了如何与其他工程师沟通。刚加入Fairchild时,他说话温和而内向,但他在Fairchild的导师鼓励他自信而清晰地表达自己。据几位教职员工称,后来加入的金钟基成了KAIST中「嗓门最大」的教授,如果他不在,整个校园会显得特别安静。

金钟基在Fairchild迅速升到了很高的职级。但在他任职五年后,他就回到了韩国。挚爱的父亲去世了,作为长子,他觉得自己需要承担起照顾母亲的责任。他在Fairchild经历的种族歧视,也让他的自尊心受到了伤害。然而,最重要的是,他找到了一个理想的工作地点。

金钟基的新雇主是韩国的第一所科技大学KAIS,并且现在仍是最负盛名的大学之一。韩国政府于 1971 年在美国国际开发署的资助下成立了该研究所,并邀请斯坦福大学工程学院传奇院长、硅谷之父Frederick E. Terman为其起草蓝图。Terman强调,KAIS 的目标应该是「满足韩国工业机构对训练有素、具备创新性的专家的需求,而不是增加基础知识储备。」

这里简直是金钟基传播他的「工程师思维」哲学的理想场所。

韩国的创始性实验室

金钟基在KAIS的实验室从成立的第一时间,就吸引了数十名雄心勃勃的硕士和博士生。

实验室受欢迎的原因很明显:韩国学生渴望了解半导体。政府、GoldStar和三星等电子公司都在宣传这些设备的重要性,无论是制造收音机、电视机、微波炉还是手表,都需要用到半导体设备。但除了CMOS手表芯片等基本集成电路之外,该行业尚未大规模生产自己的芯片,这在很大程度上是由于缺乏半导体专家。

从此以后的20年,可以说韩国有抱负的半导体工程师接受实践培训的唯一途径,就是加入金钟基的实验室。这一情况直到1990年代中期才改变。

并不是说,KAIST对半导体培训的垄断使得金钟基成为无与伦比的导师。

金钟基最厉害的地方在于,他介绍了一种对韩国来说全新的教学风格和工程学理念。例如,他坚信对于培养「工程师的思维」,理论和实践同等重要。这个观念曾让他的学生感到困惑,在他们看来,工程学主要是一门学术学科。尽管他们精通数学,阅读能力也很强,但他们中的大多数人从未认真研究过设计和施工方面的工作。

金教授给学生上的第一堂课,就是教会他们如何使用自己的手。在开始项目之前,他会让他们打扫实验室、修理和升级设备,以及寻找必要的零件。通过这种方式,让他们学会如何自己解决问题,以及如何在没有教科书的情况下即兴发挥。

这些学生对「成为工程师意味着什么」的看法发生了深刻而永久的变化。他们中的许多人承认他们至今仍在重复金钟基的格言。例如:「不要选择别人已经扔进垃圾桶的科目。」「科学家首先考虑 原因,但我们工程师必须首先考虑如何。」「错误的决定比缓慢的决定还要可怕。」

在金教授的学生们看来,他善良、幽默、不专制、一丝不苟、勤奋。但他们也承认他很严格,有时候脾气会很暴躁,甚至有些可怕,尤其当他觉得他们懒惰或马虎的时候。传说某些学生会从屋顶通过梯子进入实验室,就为了绕过金教授的办公室。

他最大的不满之一,就是学生未能正确平衡理论和实践。他责备那些过于注重智力研究的人。另一方面,他也会责备那些花费太多时间建造东西的人,暗示他们也该用下自己的脑子——「你为什么不在你脖子上的硬螺母里用一些有延展性的东西呢?」

金钟基的开放性不仅影响了自己的学生,还影响了无数其他人。他喜欢与其他KAIST教授展开合作,甚至共享实验室空间;他喜欢访问其他部门和大学,喜欢举办研讨会,只是为了获得新的想法和观点——这在韩国学术文化中,一直都是很不寻常的行为。

Chin Dae-Je于1989年在三星开发了16 兆位的DRAM,后来担任韩国信息和技术部长官。在他的自传中,他讲述了自己2018年在首尔国立大学读研时,怎样受到金钟基的指导。

金钟基的合作范围从学术界扩展到工业界和政府部门。1980 年代初期,他在政府资助的韩国电子技术研究所领导半导体研发,该研究所在他的领导下开发了 32 千位和 64 千位 ROM。

他在KAIST举办的备受欢迎的半导体研讨会,启发了 GoldStar(1995年后改名LG)、现代电子(2001年后改名海力士)和三星,在90年代,这些大公司开始在KAIST赞助自己的培训计划。金钟基与这些公司的密切合作,还帮助在KAIST发起了其他由行业资助的开创性计划,包括高性能集成系统中心和集成电路设计教育中心,这些均由金钟基的前学生Kyung Chong-Min执导。

同时,韩国的半导体行业也受益于从金钟基的培养下涌现出来的训练有素的劳动力。

金钟基(前排,戴橙色领带) 还担任韩国电光中心主任,该中心由政府资助,旨在开发热成像、光纤和激光技术

韩国半导体的崛起之路

可以说,金钟基的KAIST实验室与韩国半导体行业同步发展,可分为三个阶段。

第一个阶段(20世纪60年代中期起)

政府通过制定法律和制定产业发展计划、建立研究机构、敦促企业和大学更多地关注半导体技术。

直到80年代初,三星和其他电子公司才开始认真制造半导体设备。因此,金钟基10年前创办的实验室,培训出来的工程师恰恰满足了行业的需求。

他的第一批学生主要致力于使用PMOS、NMOS和CMOS技术设计和制造半导体。这些技术虽然在全球行业标准中并不领先,但在当时的韩国已相当先进。

1976年从KAIST毕业后,Chung Jin-Yong为SK海力士开发了DRAM

再加上当时行业中工作岗位稀缺,从金钟基实验室出来的学生大多在政府研究机构任职。在那里他们开发了最先进的实验芯片。

唯独有位学生不同,他便是Lim Hyung-Kyu,金钟基第一批硕士研究生之一。

他在1976年被三星派到KAIST学习,领导着三星各种存储设备的开发,最重要的是20世纪90年代的NAND闪存。

第二个阶段(始于1983年)

当时,三星宣布从DRAM开始将大力发展半导体。

这一举动,促使现代 (Hyundai) 和金星 (GoldStar) 等竞争对手也加入发展半导体行列。

可想而知,韩国半导体行业一时间迅速扩张,KAIST和其他大学为其发展提供了大量人力资源。

在金钟基的实验室里,学生们开始探索新兴技术,包括多晶硅薄膜晶体管(用于LCD面板)、红外传感器(用于军事)和快速热处理(RTP)——可以提高效率并降低半导体生产成本,并在著名的国际期刊上发表了他们的研究成果。

1982 年,KAIST工程教授金钟基(中,灰色)与硕士毕业生合影

从KAIST毕业后的学生们纷纷涌向三星、金星LG 和现代海力士等公司。随着政府影响力的下降,一些在政府研究机构工作的第一期校友也进入了公司工作。

与此同时,越来越多的金钟基以前的学生还去了大学任职教授。

比如,1991年毕业后,Cho Byung-Jin现代汽车公司用了4年时间开发DRAM和闪存,之后成为新加坡国立大学和KAIST的明星教授。

金钟基的第一位博士生Kyung Chong-Min于1983年加入KAIST任职,到2018年退休时,Kyung培训的半导体专家比金本人还多。

第三个阶段(从2000年开始)

2000年起,整个工业界掌握了半导体发展的主导权。学术界涌现出更多的专家和重要的研究成果,而政府的贡献却微乎其微。

从KAIST实验室毕业的校友们继续领导韩国半导体行业的发展,其中一些人还升任高级管理人员。

比如权五铉(Kwon Oh-Hyun),1977年获得KAIST硕士学位,在2010年代的大部分时间里担任三星电子的CEO。

当时三星公司不仅在存储器,而且在移动电话,电视和家用电器方面占据了世界市场的主导地位。

权五铉(Kwon Oh-Hyun),韩国三星电子前CEO兼副会长

此外,其他校友在半导体研发中发挥了关键作用。

LG Display的Ha Yong-Min精通平板、笔记本电脑和手机的TFT-LCD 和 OLED 屏幕;

Park Sung-Kye,被称为「海力士的宝藏」,开发了公司的大部分内存产品。

与此同时,在学术界,金钟基已成为效仿的榜样。许多学生采用了他的方法和原则来教授和指导下一代学生成为该领域的领导者。

2007年春,金钟基快年满65岁时(韩国学术界的强制退休年龄),韩国科学技术学院选举他为首批杰出教授之一,从而延长了他的终身任期。

除了Ho-Am Prize,多年来他还获得了许多其他奖项,包括「为改善公民福利和促进国家发展所做出杰出贡献」的国民勋章;2019年,他被授予国家最高荣誉之一的杰出科技功勋人物称号。

传奇与遗产

对于当今韩国的年轻半导体工程师来说,金钟基是一个传奇人物——是韩国在芯片领域取得优势背后伟大的无名和英雄。

当前,韩国在半导体世界市场的地位受到了威胁。

近几十年年来,韩国,最具代表的三星,一直与台积电激烈竞争,至今台积电仍旧是其最强大的对手。

目前,韩国政府忽视了人才在推动21 世纪芯片开发方面的作用。在金钟基开始培养第一批半导体工程师近50年后,该行业再次面临严重的劳动力短缺。

专家估计,每年行业需要数千名新的工程专家,但目前仅有几百名。

尽管企业呼吁增加工人数量,大学呼吁推行促进学术教育和研究的政策,但政府几乎没有采取任何行动。

在职业生涯的末期,金钟基开始关注在韩国扎根的那种「工程师思维」的局限性。

他在1997年接受采访时表示,

韩国的经济发展依赖于逆向工程,并追随发达国家的脚步。这种快速跟进的方法依赖于一种「如何阅读地图」教育体系,该体系教学生确定一个已知的产品目标,并制定实现该目标的路线。而地图是谁画的,当然是先进国家。

因此,我们现在必须改变我们的教育政策,教学生如何绘制地图。

参考资料:

https://spectrum.ieee.org/kim-choong-ki