我和我的祖国 | 吉利久: 七十年的回忆

编者按:百余年来,北京大学始终与国家和民族同呼吸、共命运。特别是北大的广大离退休老同志在劈波斩浪中开拓前进,在披荆斩棘中开辟天地,他们的功业载入史册,他们的精神历久弥新。这里是北大一批老同志的回忆文章。他们的回忆,从不同的侧面,勾画出北京大学的发展历程,记述了许多鲜为人知的故事,是了解北大历史,乃至中国高等教育史的珍贵史料,也为我们理解北大传统、传承北大精神提供了一本生动的教科书。这是一封穿越时空的来信,更是一份矢志报国、不懈奋斗的青春宣言。

人物小传:吉利久,1939年9月出生于北京,北京大学信息科学技术学院教授。1957年进入北大物理系读书,毕业后留校工作,从事集成电路设计的研究与教学工作,2002年10月退休。

我生在北京、长在北京,小的时候一直住崇文门外。上大学后,把户口迁到北大,才成了海淀居民。

少时经历

新中国成立时我刚满10岁。年纪虽小,但已经记事儿了,也应该算是经历了北京解放前后的变化和新旧社会的对比。

1948年,特别是下半年,有些国民党军进驻了北京(当时叫北平),城里又停电,到了晚上一片漆黑。再加上物价飞涨,买粮排队,士兵满街走,真是兵荒马乱,弄得老百姓人心惶惶。学校也停课了,我们只好待在家里。

北京和平解放后,城里的国民党军撤到郊外接受改编,解放军进城。军管会贴了布告,维护社会秩序,安定民心,让老百姓安心过日子。接下来就是粮店有粮了,家里有电了。生活平稳下来,我们又可以去学校了。

恢复上课不久,区里就在学校门前的马路上竖起了两块牌子,上面写着“学校附近,噤声慢行”。老师们对政府关心学校都很感动。有一回上自习,同学们又吵又闹。老师进了教室就说:大家安静点吧,街坊们都“噤声慢行”怕吵了咱们,可咱们要是这么吵,多给学校丢人。

1949年秋季开学,我上五年级。音乐老师教我们唱《义勇军进行曲》;美术老师教我们做五角星灯笼:用细高粱杆做骨架,再贴上红纸。这些都是我们为迎接新中国成立做的准备。

记得10月1日开国大典是下午开始的。我们年纪小,没去天安门,就在学校附近,唱着国歌,提着自己做的五角星灯笼,庆祝新中国成立。

新中国成立没多久,街道就响应政府号召,办起了识字班教大家认字。旧中国留下来的除了贫穷,还有落后,很多人不识字。别看那时我是个小孩,在街上看布告还有人问我上边写的什么,说他自己是“睁眼瞎”,感叹要是能认字该多好。当时收音机里经常广播这首歌:“黑咕隆咚天上出呀么出星星,黑板上写字放呀么放光明。”这是在鼓励大家学文化。

离我家不远的区文化馆开设了一间阅览室,里边有报纸、图书,这是为方便大家学文化。阅览室还有儿童读物、小人书,我放学路过这里,经常进去看点课外书。有一次看到一本,书的名字叫《梁山伯与祝英台》,一开始我还以为是印错了。我看过小人书《三打祝家庄》,那是“梁山泊”,不是梁山伯,而且祝家庄也没人叫祝英台。等看了书的内容,才知道原来不是一码事。这也是我第一次知道这个南方的故事,知道了“蝴蝶双飞”的由来。

再有就是宣传卫生知识,提高老百姓的健康水平。街道组织大家把胡同里的垃圾堆、脏土堆清除掉,每天下午,有车来收垃圾。到了夏天,街道就宣传饮食卫生,让大家改掉“不干不净,吃了没病”的落后习惯;还组织大家在院子里“翻盆倒罐填树洞”,清除蚊蝇滋生条件,预防脑炎、痢疾传染。

还有一件就是由妇幼保健站免费给孕妇发豆浆。记得有一次我替婶子去领豆浆,保健站的大妈就说咱们现在还穷,只能发豆浆,等以后富裕了咱就发牛奶,让咱们的孩子生下来就更壮实。

现在想想,所有这些都是在提高全民族的素质。新中国刚成立就开始了这项伟大的工程,很是得民心。

1951年夏天该升初中了,可是我小学书念得不好,没考上市立的中学,只考上私立大同中学(后改为二十四中),需要交学费。到了第二年,我又交了学费。开学没多久,就接到北京市的通知,所有私立中学全部改为市立,已经交的学费全部退还。这件事让我父母既高兴,又感动。因为当时还在抗美援朝,国家也不富裕,还能这么为教育花钱,真是让人感动。过了两年,学校又盖了大楼。我们也从平房教室搬进了楼房,教室不但宽大明亮,而且有暖气,楼道里还有厕所。

初一、初二我的学习还是不怎么好。到了初三,好像开了点“窍”,学习主动了一些,成绩也上去了,考高中就不那么费劲了。高中的成绩也一直不错。

1957年春节一过就到了高三下学期,该准备高考了,要填报志愿。那时我想学工科,当然第一个想到的就是清华。在为高中生组织的开放日活动中,我还参观了清华。

参观清华的第一感觉就是真大,学校里边还有铁路(后来铁路改线,移到校外)。中午吃饭的时候,看到食堂门口贴着一副对联:上联“一九五六去矣,人民大米君又吞下多少”,下联“一九五七来也,青春力量君将献出几何”。这副对联写得既诙谐风趣,又不落俗套。我真是佩服这些工科学生的文采。

我在高考检查身体的时候出了麻烦,血压的高压为138mmHg,按规定工科要在135mmHg以下,我高出了3mmHg,不能报考工科了。我们班主任是物理老师,安慰我说:没关系,正好报北大物理,不受影响。

求学北大

我们那年高考的数学题比较难,打蒙了不少同学。我的运气不错,考上了名牌大学名牌系:北大物理系。

1957年9月16日,我骑自行车从家里带上行李到北大报到。上午就把学籍注册、食宿手续都办完,还办完了助学金的申请。我大学六年的伙食费和日常生活费都靠的是助学金。

上午办完手续,下午就去逛校园。以前没来过,这是我第一次进北大。一见到未名湖就被吸引住了,真是湖光塔影,垂柳依依,绕湖一圈,全是美景。再往西就是办公楼和大图书馆(现在是档案馆)。在华表的南面是物理北楼(现在是国学研究院,挂的牌子叫“大雅堂”)和物理南楼(现在是“财务部”),也是古典建筑,是当时物理系的所在地,我们的教室、实验室就在里边,太漂亮了。这也正好印证了坊间所传,“北大没有清华大,清华不如北大华”。真为我能在这么好的环境里生活几年而高兴。

回到宿舍,与新同学一接触,又让我大开眼界。他们分别来自广东、湖南、江西、浙江、上海、安徽、陕西、山东,真是四面八方。听他们说说各地的方言(听不懂就让他们写),听他们讲讲家乡的风土人情,使我这个从来没有离开过北京的人增长了不少见识。

与同学一接触,就让我感到了压力。班里有陕西数学竞赛第一名、北京数学竞赛第四名,还有好几位准备留学苏联没去成的高才生。有的同学来自知识分子家庭,父母都是教授、医生、工程师,比较有文化,有两个同学的哥哥也在北大,或者是北大毕业的。

我跟人家没法比,母亲没上过学,父亲也只念过几年私塾。同学们聊起来津津乐道的都是世界名著,我连书名都叫不上来。我读过的长篇就是《三国演义》《水浒传》。外国的长篇只读过苏联小说《钢铁是怎样炼成的》,那还是因为高中时我们班要命名为“保尔班”,要求每人必读。可是书里的人名那么长,句子又拗口,看着真费劲,用了一个多月才算读完。在这种环境里,我有压力是必然的。

系里给我们开了迎新会,黄昆先生也讲了话。我旁边来迎新的高年级同学向我介绍说,黄先生是国际知名教授。后来我才知道黄先生在半导体界的威望,以及对北大物理系基础课教学的贡献。1956年黄先生主持的五校联合半导体专门化班已经成了培养全国半导体骨干的摇篮。

黄昆先生1951年回国,到了北大就给物理系开设本科生的普通物理课,而且还是连讲两年,每周上三次课,可惜我没有赶上。不过教我们普通物理的老师也非常棒,听说当年给黄先生做过助教,概念清楚、功底深厚,我们也受益不少。

迎新之后一开始上课,我就感到有好多不习惯、不适应的地方。一是没有固定教室,成天背着书包跑图书馆、跑教室,找座位上自习。二是同学之间很少聊天,各忙各的事,宿舍就是个睡觉的地方,没有中学同学那么亲热。三是读翻译教材费劲,这是因为我以前读外国书太少的缘故。我们的两大主课——普通物理、高等数学,用的又都是从俄文翻译来的教材,读着真费劲。比如普通物理的课本中有:“一种和用毛皮摩擦过的玻璃底带电性质相同(叫作正的),另一种和用玻璃摩擦过的毛皮底带电性质相同(叫作负的)。”其中“玻璃底带电”“毛皮底带电”的“底”字,怎么看怎么别扭,查了字典才知道相当于“的”,可是到现在我也没弄明白为什么要用“底”字。

再有就是睡不好觉。我们年级的男生有一半住在13斋宿舍(已改建)。这是一座二层小楼,楼梯在中间,正对着水房和厕所,东西各有一大间住房,是“筒仓”式的结构。每大间用两个半高隔断分出三小间,每小间住9个同学,总共住27人。我没住过校,不懂得挑床位,一进门就把行李放在了最靠门口的下铺。好家伙,其他26个同学出出进进都要从我床头过。当时还没有塑料拖鞋,都是木板的,声音很大,弄得我整个晚上都睡不好。

各种原因导致我书没念好。出师不利,第一次物理测验得了个3-,算是勉强及格。我像是挨了一闷棍。拿过卷子仔细一看,有一道题老师判错了,不然我可以得3分。我当即决定马上就去找老师,走了一半又回来了,觉得太没劲了,找完了才3分,还是好好总结一下吧。

回想一下,这一闷棍对我挺有好处,把我从中学打进了大学。身边有那么多高才生干吗不向人家学习:人家有很强的适应能力,到哪儿都能活得挺好;人家会安排时间,学习效率那么高;都有很好的学习方法,而且善于总结。经过一个多月的调整,我渐渐地缓过劲来。到了期末,就有点进入状态了,学习好像也不那么被动了。

三年级我们分专业,当时叫专门化。物理系有物理学和气象学两个专业,物理学专业里有理论、光学、金属、磁学和半导体5个专门化。我报的志愿是半导体专门化,原因有二:一是黄昆先生是半导体教研室主任,慕名而去;二是1956年国家制定了《十二年科学技术发展规划》,半导体、计算机列在其中,还是重点。现在看来这个规划真是很有远见。我很幸运,成了半导体班的学生。

物理系的教学是很认真的。五年级时,黄昆先生给我们上固体物理课,期末复习那节课给我留下了深刻印象。记得那是一个晚上,在哲学楼阶梯教室,两个小时的课,非常精彩,结束时大家纷纷鼓掌。一门理科课能讲到让学生鼓掌是很不容易的。后来听说黄先生为这次复习课备课一个星期。

我们上学那会儿,获取信息的途径虽然不多,但利用得很充分。一日三餐,食堂都有广播,可以知道国内外大事。图书馆有各种报刊,看书的间隙就可以去看。到处都有读报栏,宿舍楼道的墙上也有。我回宿舍常在楼道里看看报,遇到精彩的文章,就一直看完,也学了不少知识。有一次在读报栏,我看到一篇关于数学的文章,开头就是“数来源于数,量来源于量”,我没弄懂什么意思。再仔细一看,上面标有读音:“数(shù)来源于数(shǔ),量(liàng)来源于量(liáng)。”终于看明白了,原来一个是名词,一个是动词。字用得那么巧,一下子就把我吸引住了,没想到数学文章也能写得这么活泼。

我们大学本科六年,最后一年是毕业论文及答辩。我的论文题目是《光电导衰退测量载流子寿命》,除了物理推导、公式计算之外,还要搭建设备、制备样品、测量数据,工作量比较大,成天泡在实验室里。那几年物理楼有规定:星期六下午6点至晚上12点、星期日中午12点至下午6点锁门。我就在大楼锁门之前把自己锁进去,等开了门再出来,争取了不少做论文的时间。

在职四十年

大学毕业了,我很高兴留在物理系工作。去农村劳动锻炼一年之后,我被分配在黄昆先生领导的固体能谱研究室。

百年校庆时,57级半导体班同学看望黄昆先生及夫人李爱扶时的合影,后排右一为吉利久

我在固体能谱研究室工作虽然不到两年,但感受到这里的严谨学风:“分析问题从第一原理出发,注重概念准确”,这使我受益不少。当时每周有一次例会,分别报告自己的工作,或者报告阅读的文献。文献多数是英文的,可我们学的是俄文,只在大学五年级才上了一年的英文课。没办法,只有硬啃了。单词卡记了一摞又一摞,连走路都拿出来背,那两年真是比上学的时候还用功。

1969年,学校在昌平校区(当时叫200号)成立电子仪器厂,从数学系计算数学专业、电子系(当时叫无线电电子学系)计算机专业、物理系半导体专业抽调教员,研制百万次通用数字计算机及其集成电路。我们是学半导体的,就参加建立半导体工艺线的工作。

用了一年多的时间,工艺线建成了,并且成功制作了双极型晶体管和小规模集成电路,真是不容易。

这是一条小而全的工艺线,从拉单晶硅、切片抛光、制光刻版、外延、封装、测试、老化等外围工艺,到薄膜生长、图形光刻、掺杂扩散等核心工艺,几乎包括了全套的半导体工艺。虽然精度和效率都不高,但对工艺研究和工艺教学还是有用的。我就是在建线过程中,熟悉了集成电路的工艺,到现在一闭眼还能想得出它是什么样子。

记得是在1972年,工艺线成功制作了50位PMOS动态移位寄存器集成电路。其中的器件是P沟道MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)。MOSFET与以前的双极型不同,是单极型器件,分PMOS和NMOS。关于这种器件的构想,早在20世纪30年代就有了,可是直到60年代,国际上才把比较容易的PMOS制作出来。

大概又过了四年,我们的工艺线成功实现了难度比较大的N沟道硅栅MOSFET工艺,这在当时是比较先进的,对国内的集成电路工艺起到了推动作用。记得上海的上无十四厂等集成电路大单位都派人来交流学习。

1978年,学校成立了计算机科学技术系,系里有计算机专业和我们的微电子学专业,这好像是国内第一个以“微电子学”命名的专业。

1981年我得到一个去加拿大不列颠哥伦比亚大学(UBC)进修两年的机会,方向是半导体器件物理。去了一段时间,我了解到那里的IC(集成电路)设计,包括电路计算、芯片布图,都用上了计算机,技术水平虽然比不上硅谷,但还是比国内先进。在去UBC之前,我也做过一点IC设计,都是手工的,手工计算、手工画图,不仅效率低,而且容易出错。因此,我就想把进修方向由器件物理改为IC设计,不过这需要经领导同意。我就给王阳元老师写信,说了这个想法。王老师回信表示支持我改为IC设计方向,因为正缺少做IC设计的人手。

1983年回国后,我就参加到IC设计组的工作中,主要任务是确定项目和开设课程。开课比较好办,自己能开的就自己开,开不了的就到外边请人。第一年的IC逻辑仿真与验证课,就是请中科院计算所的老师讲的。学校里能上机练习的就在学校上,学校里上不了的,就用外单位的设备。第一年的IC版图编辑和验证,就是在中科院微电子所(当时是109厂)做的上机练习。然而,确定项目的任务,就比较困难了,因为我们IC设计的基础比较薄弱,也没有相应的设备,很难申请到项目,所以没能赶上“七五”计划的“班车”。

1987年北京市科委实施高技术实验室计划,我们的申请获准,在北大成立了“北京市软件固化高科技重点实验室”,研究软硬件协同设计方面的课题,并且得到了经费支持。这是IC设计得到的第一笔经费,添置了ICCAD(集成电路计算机辅助设计)等设备,总算有了IC设计的基本条件。我们非常感谢北京市科委给予的大力支持。

根据当时的工艺水平和ICCAD系统的功能,IC设计组选定ASIC(专用集成电路)设计方法研究为课题,并开展单元电路建库的设计研究,为国内IC厂家建立支撑条件。后来这个课题得到“八五”科技计划的支持,成为“八五”项目。为了更好地发挥我们的物理基础,我们把IC设计由纯数字电路向数模混合方向调整了一下,到了90年代中期,就开始承担数模混合IC设计方面的任务。

经过差不多10年的时间,IC设计组逐渐形成了一些特色。到了21世纪,在“十五”计划期间,所承担的任务就比较饱满了,有些项目还比较重要。但我心里也更不踏实了。那年我61岁,退休在即。承担重点项目的主力是博士生,再过两年就要毕业,社会上有那么多IC设计公司拿着高薪到学校来招人,我能把这些骨干留下来吗?项目能完成吗?我实在没有把握,只有请领导帮忙了。

我非常感谢微电子所领导的鼎力支持,不仅留下了骨干,还让我在退休后(2003年)又招收了一届博士生,使得IC设计团队得以壮大。有了这样的团队,完成任务就有了保障,而且还有了“后劲”,得以继续发展。2002年我安心地退休,把挂在我名下的项目转给年轻人,让他们站到前台唱主角。

之后,又从国内、国外引进人才,把IC设计向SoC(系统集成芯片)设计发展,充分利用纳米级工艺条件的优势,使得所设计系统的水平再提升一步。

2012年,学校支持建设的微纳电子大厦落成,为集成电路的器件研究、工艺研究、设计研究提供了更好的条件,也取得了更多高水平的研究成果。每当有老同学、老朋友来访,我都要带他们看一看我们的新楼,看一看微电子研究院各研究团队的介绍。他们纷纷称赞我们的师资力量、实验条件和研究成果。

十几年的业绩表明,这些年轻人干得比我们好。当年我们写的文章,能在国际顶级会议、顶级杂志上发表的只是凤毛麟角;设计的电路,也很少能形成批量应用。既没能“顶天”,也没有“立地”,这一直是我的遗憾。现在,“顶天”“立地”这两个目标,学生们都替我们实现了,不仅发表了很多高水平的文章,而且所设计的芯片也得到了大批量的应用。这让我感到非常欣慰。

我国的芯片水平与国际相比还有一定的差距,缩小这个差距的使命落在年轻人的身上。我相信,新一代的微电子人凭借他们的聪明才智和踏实努力,一定能取得更多成果,为我国的芯片事业作出更大的贡献。

吉利久老师

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