2018年9月8日，林本堅因開拓浸潤式微影系統(tǒng)方法，持續(xù)擴展納米級集成電路制造，將摩爾定律延伸多代，榮膺2018年未來科學(xué)大獎——數(shù)學(xué)與計算機科學(xué)獎。
對于林本堅獲獎，軟銀遠景基金合伙人同時也是未來論壇理事會輪值主席的陳恂帶著有點小激動的心情說：“大概從2006年開始至今，世界上所有的高端芯片——包括咱們?nèi)耸忠徊康氖謾C里的核心芯片，人工智能芯片，5G芯片，比特幣挖礦芯片，無一不是浸潤式光刻科技制造的。說沒有浸潤式光刻科技就沒有IT的今天，毫不夸張。
世界上第一個提出這個科技的就是林本堅。咱們的科學(xué)家委員會能夠找出林本堅這樣在工業(yè)界作出世界級、決定性貢獻的華人科學(xué)家真是令人佩服。這樣的人在中國，絕無僅有。一個創(chuàng)新決定了人類信息科技幾十年的軌跡。林本堅就是那種典型的科學(xué)家風范-大家見到就知道了。幾十年如一日，樸素平實?！?/section>
林本堅是虔誠的基督教徒，待人和善，說話的時候語調(diào)總是慢慢的輕輕的，以前的同事和晚輩都稱他“Burn爺爺”。但是，當面對自己的工作和研究時，這個和善的老先生就會無比堅定。
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林本堅從小生長在越南西貢，父親是當?shù)赜⑽母咧械男ｉL，高三那年，他獨立一人來臺就讀新竹中學(xué)。出于對物理的喜愛以及工作機會的思量林本堅在隔年考臺大時選擇了電機系，進而與電磁波結(jié)緣（所有的光都是電磁波）。
從臺大畢業(yè)后，林本堅又前往美國俄亥俄州立大學(xué)攻讀博士學(xué)位?；叵朊绹那髮W(xué)經(jīng)歷，林本堅笑說不只高手云集，課業(yè)也重?！爱敃r教我物理的是楊振寧的弟弟楊振平，要求很嚴格。過去在臺大我從沒熬過夜，沒想到在那邊要熬夜趕功課?！?/section>
快畢業(yè)時，林本堅詢問導(dǎo)師求職的方向。由于林本堅以全相學(xué)（Holography）為博士論文，對方建議他循著一本光學(xué)月刊背后所登載的贊助公司，一家一家寫求職信。愛好攝影的林本堅本來最中意的是柯達（Kodak），沒想到求職信杳無回音，反而是另外兩家—IBM T.J. Watson Research Center與貝爾實驗室（Bell Labs）找上門來。起初，林本堅還很納悶，IBM一個電腦公司需要光學(xué)做什么？入職后才發(fā)現(xiàn)，原來芯片產(chǎn)業(yè)所有的零件和芯片都需要光學(xué)來做小型和微型化。林本堅自己也沒想到一做就是二十二年，談到IBM的扎實經(jīng)歷，最讓林本堅印象深刻的是同事間不吝分享、討論的氛圍?！坝惺颤N想法就可以找同事來談。同事也會用很open的態(tài)度跟你分享他的看法與知道的資訊?！?/section>
盡管如此，林本堅在IBM的道路并非一帆風順。林本堅早年在IBM半導(dǎo)體部門做深紫外光光刻研究時，公司的發(fā)展主流，卻是另一項X光微影科技。不但人力資源遠超過他的團隊，而且，負責X光光刻的主管，同時也是林本堅的頂頭上司。他在公司處境之尷尬可想而知。
這位以好好先生著稱，人們幾乎沒見過他發(fā)過脾氣的「Burn爺爺」，竟不甘忍氣吞聲，以幽默的方式，公開與上司唱反調(diào)。
某天，X光微影研究有了重大進展，他的上司發(fā)給每人一件T恤「X ray works」（X光有用）以資慶賀，林本堅竟是在下面加了三個字，成了「X ray works - for the dentists」（X光可用，是在牙醫(yī)診所），還用磁鐵掛在他辦公桌后面的檔案柜上，昭告所有路過的同事。（值得一提的是，深紫外光，成了半導(dǎo)體過去三十年的主要光源，X ray則至今仍未商用化。）然而形勢比人強，林本堅還是在50歲時，申請?zhí)崆巴诵輨?chuàng)業(yè)。林本堅本想憑借自己的科研經(jīng)驗創(chuàng)業(yè)，因而成立領(lǐng)創(chuàng)公司（Linnovation，Inc.）。然而創(chuàng)業(yè)后，林本堅才發(fā)現(xiàn)專利在美國維持不易，小公司的發(fā)明更常常被大公司占便宜。當原有競爭對手被一個更大的公司并購后，林本堅開始擔心?！拔议_始希望出現(xiàn)一個大公司把我的公司買下，不過一直沒有大公司出現(xiàn)。”
后來，臺積電的副總蔣尚義打電話給林本堅，希望他帶領(lǐng)由光罩和光刻兩個部門合并后新成立的光刻制像科技發(fā)展處。林本堅認同蔣尚義的安排，雖然沒有公司來買下自己的公司，但臺積電這家大公司邀請他去服務(wù)也是不錯的選擇?！拔蚁脒@也許是個機會，而且臺積電本來就是我的顧客，我了解臺積電的潛力，跟妻子和心中的主溝通完后，我就決定去了?！绷直緢詮拇伺c臺積電結(jié)了緣。
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2002年，全球芯片產(chǎn)業(yè)進入發(fā)展瓶頸期，摩爾定律也因此止步不前。摩爾定律是由英特爾（Intel）創(chuàng)始人之一戈登·摩爾（Gordon Moore）提出來的。其內(nèi)容為：當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔18-24個月便會新增一倍，性能也將提升一倍。換言之，每一美元所能買到的電腦效能，將每隔18-24個月翻一倍以上。這一定律揭示了信息技術(shù)進步的速度。
1.集成電路芯片上所集成的電路的數(shù)目，每隔18-24個月就翻一番。2.微處理器的效能每隔18-24個月提高一倍，而價格下降一倍。3.用一個美元所能買到的電腦效能，每隔18-24個月翻兩番。以上幾種說法中，以第一種說法最為普遍，第二、三兩種說法涉及到價格因素，其實質(zhì)是一樣的。三種說法雖然各有千秋，但在一點上是共同的，即“翻番”的週期都是18-24個月，至于“翻一番”（或兩番）的是“集成電路芯片上所集成的電路的數(shù)目”，是整個“電腦的效能”，還是“一個美元所能買到的效能”就見仁見智了。芯片產(chǎn)業(yè)所遇到的問題主要出自光刻技術(shù)。光刻技術(shù)決定晶片上的最小圖形尺寸，可以說是芯片生產(chǎn)中最重要的一道步驟。當時，業(yè)界已經(jīng)把光刻機的工藝做到了用193納米波長的光來成像。若根據(jù)摩爾定律把最小圖形繼續(xù)縮小，下一代光刻機所用的波長就應(yīng)該縮短到157納米，因為光學(xué)的波長越短，越高解析度的影像就可以轉(zhuǎn)接到晶圓的光阻上，讓刻出的電路更精細，芯片上就可以承載更多的電路。芯片里容納的電路可以越多，效能也就越強。
當時的光刻機以干式光刻技術(shù)為主，干式光刻是以空氣作為鏡頭與晶圓間的介質(zhì)，讓光罩上的圖形在晶圓上成像。然而，從193納米到157納米，微縮比例不到20%，達不到摩爾定律的要求。而且業(yè)界雖然研發(fā)多年，卻卡在鏡片材料的制造周期上，始終無法達到所需的規(guī)格，而且光阻的透明度也很難提高。
由此造成157納米工藝無法按著摩爾定律要求的期限內(nèi)完成。依照當時的進度發(fā)展，全球芯片產(chǎn)業(yè)甚至摩爾定律都將陷入停滯狀態(tài)。
正所謂時勢造英雄，當時已在臺積電擔任光刻技術(shù)研發(fā)負責人的林本堅，早已注意到這個瓶頸。他換個角度思考，發(fā)現(xiàn)可以在原有193納米干式光刻鏡頭上發(fā)展浸潤式光刻，改用水代替空氣作為介質(zhì)，注入為浸潤式設(shè)計的鏡頭與晶圓上的光阻之間，把進入光阻的光波長縮到134納米。因而提高44%解析度的影像就可以轉(zhuǎn)接到晶圓的光阻上，讓刻出的電路更精細。就是這個思考讓林本堅相信，改變原本的193納米干式曝光為浸潤式，就可以讓工藝前進兩代半甚至三代。
同年，林本堅受邀到美國參加一場以157納米波長為主題的研討會，本來大會邀請林本堅是去討論157納米工藝的。結(jié)果林本堅直接拋出了“運用水作為193納米浸潤式的介質(zhì)，可以超過干式的157納米”的論點，整個會場就像被扔下了一顆炸彈，所有人的思路都被打開了。大家直接拋棄157納米議題開始討論193納米浸潤式。
不過，臺下的芯片業(yè)者也都提出了自己的疑問，有人提到水會不會產(chǎn)生氣泡？水會不會污染設(shè)備？是不是要做防水？怎麼做？水遇熱會膨脹，折射率會改變，怎麼解決？科技既然是林本堅提出來的，那解決問題的重任自然也就落到他身上。
但解決了問題還不夠，“最重要的是做量產(chǎn)機器的廠商愿意投入才行啊。配套的廠商總共在157納米光刻機研發(fā)上投入了不下十億美元，更有廠商建好了157納米鏡頭材料的工廠?！绷直緢缘睦碚撊舯粧裼?，等于宣告其他的人前功盡棄。臺積電高層蔣尚義曾回憶，“（當年）確實有大公司的高層首長表達嚴重關(guān)切，希望我能管管他（林本堅），不要攪局?！?/section>林本堅提出的浸潤式光刻技術(shù)在臺積電高層張忠謀、蔣尚義的大力支持下，開始放手一博。一批曾和林本堅一起奮斗的臺積電首長記得，起初反對方常在國際研討會上與臺積電針鋒相對，質(zhì)疑以水做為介質(zhì)易產(chǎn)生污染，且水中的氣泡會影響曝光等等。
對外界疑慮有備而來的林本堅，決定更徹底解決，便帶著團隊做該做的實驗，寫該寫的論文。他自己也完成三篇論文，投稿到國際期刊，連還未被提出的質(zhì)疑也一并設(shè)想、響應(yīng)。
除了技術(shù)的理論，林本堅的溝通也做得徹底，當時他跑遍美國、日本、荷蘭與德國等地，一一拜會業(yè)界，勸說他們繼續(xù)投入157納米是浪費錢浪費時間，促使艾斯摩爾與尼康等國際大廠轉(zhuǎn)向。 “原本一個美國大廠的代表說他們絕不用這科技，結(jié)果一年后，他們也用了。”
林本堅在臺積電研發(fā)的期間帶領(lǐng)團隊從130納米、做到90納米、65納米、40納米、28納米、20納米、和16納米，并開始研發(fā)10納米、7納米、和5納米。他的創(chuàng)新和推動不但讓全球芯片工藝得以往下推進了6、7代，臺積電也因此躋身一線大廠、主導(dǎo)業(yè)界規(guī)格。臺積電董事長張忠謀曾稱，假如沒有林本堅及其團隊，“臺積電的光刻技術(shù)不會有今天這規(guī)模?！?/section>
2015年底，林本堅從臺積電退休，隨后應(yīng)邀加入清華大學(xué)，擔任講座教授。他原規(guī)劃退休之后，只做兩件事，就是傳福音及幫助人得到更豐富的生命、后來一想，教書也是幫助人得到豐富生命的好方法，“我在產(chǎn)業(yè)界服務(wù)了46年，學(xué)到很多，也希望能教給下一代。除了教導(dǎo)專業(yè)知識外，他點出，學(xué)生在校常只為自己的成績競爭。因此希望能激發(fā)學(xué)生創(chuàng)意，教導(dǎo)他們解決問題以及團隊合作的能力。這是他想教給清華學(xué)生的一項重要能力。林本堅一生獲獎無數(shù)，曾10度獲美國IBM杰出發(fā)明獎、美國IBM杰出貢獻獎、2008年當選美國國家工程學(xué)院院士……，更在2014年獲選為臺灣中研院院士，成為臺灣最高學(xué)術(shù)殿堂首位企業(yè)界院士。如今，林本堅又獲得2018年未來科學(xué)大獎數(shù)學(xué)與計算機科學(xué)獎，獎金100萬美元。2018年9月8日的新聞發(fā)布會上關(guān)于林本堅獲獎的消息一公布，中國科學(xué)院計算科技研究所研究員，先進電腦系統(tǒng)研究中心主任也是未來論壇青年科學(xué)家理事包云崗代表未來論壇和未來科學(xué)大獎與林本堅進行了電話采訪，采訪內(nèi)容如下：
包云崗
林本堅
包云崗：首先要恭喜您獲得未來科學(xué)大獎，因為我本身是做芯片設(shè)計的，聽到您獲獎的消息我和我的同事們都非常高興，因為這不僅是對您個人的獎勵，整個芯片行業(yè)都非常激動。不知您此刻有何感想呢？
林本堅：謝謝，謝謝，我自己也很激動。其實有點意外，沒想到會把獎給到我。我是蠻高興，雖然我也接受過很多獎勵，但未來科學(xué)大獎還是比較特別的。首先，這是來自大陸的獎項。其次，是對我從事的事業(yè)的肯定。我只是做了我該做的事情，得獎讓我覺得我的事情做對了。
包云崗：光學(xué)對芯片產(chǎn)業(yè)真的非常重要，整個產(chǎn)業(yè)能夠按照摩爾定律繼續(xù)發(fā)展和制造技術(shù)有很大關(guān)系。但是現(xiàn)在有種觀點，認為摩爾定律正在終結(jié)。大家感到擔憂。不知道在這種后摩爾定律時代，您覺得我們應(yīng)該怎樣創(chuàng)新？
林本堅：我們過去是被光刻嬌縱慣了，因為光刻技術(shù)每一代負責微縮70%，其他創(chuàng)新的腦筋因此而變懶了。摩爾定律是從尺寸上不斷微縮，但是微縮是有極限的，有一天達到1納米甚至原子級別，那之后怎麼辦呢？摩爾定律講的是新一代芯片的效能比上一代更強、價格變便宜、電路也比原來更多，就一定會有人購買。
雖然尺寸不能再縮小，但還是可以想辦法讓芯片賣得更便宜或者可做的事情比原來更多，這樣一樣可以有賣點。你們是做芯片設(shè)計的，那這個重擔就落在你們身上了。從經(jīng)濟角度來看摩爾定律還是可以繼續(xù)延續(xù)的。
包云崗：您說的很對，在我們設(shè)計領(lǐng)域就有這樣一個研究，發(fā)現(xiàn)同樣一個軟件，讓不同的程序員在同一個芯片上編程性能差六萬八千倍。如果用摩爾定律來換算的話，有20年的代差。現(xiàn)在就有人研究，用同一個或者不同的晶體管由不同的程式師來程式設(shè)計，以此實現(xiàn)效能上的代差。確實有些空間可以發(fā)掘。芯片產(chǎn)業(yè)在大陸還是一個軟肋，對于大陸發(fā)展芯片科技，有什麼可以改進的地方或者做得更好的地方嗎？
林本堅：大陸其實有很大的潛力，大陸有市場、有好的學(xué)校、有好的人才。我最近出了一本書，名為《把心放上去：林本堅的「用心則樂」人生學(xué)》，書的主題就是把心放上去。大陸現(xiàn)在有錢有人有市場，只要把心放上去，只要齊心協(xié)力去做就一定會成功。
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04 學(xué)術(shù)研究與企業(yè)科研的區(qū)別
包云崗：您在企業(yè)里做出了這么了不起的科技，您在企業(yè)里做過科研，也在學(xué)術(shù)做過學(xué)術(shù)研究。你覺得這兩者有什麼不同？
林本堅：這個我的書也有講過，我現(xiàn)在在學(xué)校里當老師，學(xué)校強調(diào)分數(shù)和成績。這樣的話，學(xué)生之間就存在競爭關(guān)系。遇到心胸不夠?qū)拸V的同學(xué)，他/她會防范其他同學(xué)，不與其他同學(xué)分享和交流。
我在學(xué)校里給同學(xué)們做作業(yè)或考試，沒有一個人得到一百分。但是，如果把他們正確的地方加在一起，就能達到一百分。這說明什么？他們其實各有長處，如果大家做到了充分交流，那大家都能得一百分。我們做研究的時候，需要團隊合作，所以一定要創(chuàng)造交流分享的氛圍。在企業(yè)里，好的老板應(yīng)該知道怎么安排團隊，不要重復(fù)別人的工作，讓好的人做擅長的位置，并且?guī)ьI(lǐng)大家互尊、互信、互助。
訪者介紹：包云崗，中科院計算所研究員，先進計算機系統(tǒng)研究中心常務(wù)副主任，中國計算機學(xué)會理事、普及工作委員會主任，中科院青年創(chuàng)新促進會理事。研究方向是計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，曾獲首屆“CCF-Intel青年學(xué)者”獎，中國計算機大會特邀主旨報告人。
[1] 臺灣電磁產(chǎn)學(xué)聯(lián)盟，原標題《專訪林本堅留心做正經(jīng)事業(yè)》[2] 今周刊，原標題《半導(dǎo)體大躍進功臣林本堅：先退再進才容易成功》[3] 電子工程世界，原標題《林本堅:跟張忠謀學(xué)溝通 扭轉(zhuǎn)半導(dǎo)體規(guī)則！》[4] 湯財文庫，原標題《專訪第一位出身產(chǎn)業(yè)的中研院院士半導(dǎo)體大躍進功臣林本堅：先退再進 才容易成功》[5] 臺灣清華大學(xué)光電工程研究所官網(wǎng)，原標題《改寫半導(dǎo)體發(fā)展史 臺積電前研發(fā)副總林本堅院士將任教清華電機系暨光電所》[6] 摩爾芯聞，原標題《林本堅17年前的勇敢決定,造就臺灣最大半導(dǎo)體聚落》
