《半导体的故事》译者的话 姬扬

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导读

2014年年底，中国科学技术大学出版社出版了英国诺丁汉大学John Orton 教授的The Story of Semiconductors的中译本《半导体的故事》。本文介绍了该书的内容和特色，也提到了国内常见的与半导体科学技术有关的读物。

往者不可谏 来者犹可追

题记：2004年，Oxford University Press 出版了英国诺丁汉大学 John Orton 教授的 The Story of Semiconductors。2014年年底，中国科学技术大学出版社出版了该书的中译本《半导体的故事》。下面这篇“译者的话”不仅介绍了该书的内容和特色，也提到了目前国内常见的一些与半导体科学技术有关的课本和书籍。此外，我还简述了翻译这本书的缘起、过程和感想，顺便也谈谈自己对中国半导体科学技术领域的历史、现状及未来的一些粗浅看法。

姬扬

2014年9月26日

现在是信息发达的时代，从衣食住行到休闲娱乐，从学习考试到工作研究，我们生活的各个方面都离不开信息的处理。现在是交通便利的时代，我们不仅乘着飞机遨游世界，坐着高铁漫游中华，还要驾着“嫦娥”上九天揽月，骑着“蛟龙”下五洋捉鳖。现在是能源紧缺的时代，石油的开采很可能已经达到历史的峰值，天然气、煤炭以及传说中的“可燃冰”也只能再支撑几百年，对太阳能、风力、水力与核能发电的需求日益高涨。所有这一切都受益于半导体科学技术，并对它的进一步发展提出了更高的要求。然而，普通人对半导体的了解还非常少，即使青年学生也是如此。虽然我们每天用手机聊天、导航或者打游戏，用电脑寻友、交易或者查资料，但是对于支撑这些系统的半导体器件的了解往往少得可怜。部分原因可能在于现在的大学教材有些深奥、有点过时，也可能在于没有通俗易懂的科普读物。英国诺丁汉大学奥顿教授写的《半导体的故事》也许有助于改变这个现象，能够让更多的青年学生对半导体科学技术产生兴趣，鼓励他们投身到这个激动人心的领域。

本书是关于半导体科学技术发展的高级科普图书。这是一部重点描述了许多重要的半导体器件的诞生和发展过程的历史，截至2000年左右。这本书不像标准教科书那样仅仅关注半导体物理与器件技术，而是把历史和科学有机地结合起来，在相关应用的具体背景下讲述器件的发展。正文重点描述了半导体科研的历史沿革以及个人和研究小组的具体贡献，同时用独立的专题介绍了相关的科学概念和技术细节。

全书共10章，47个专题，近300张图片（包括以插页形式提供的40余张珍贵图片，既有著名的科学家，也有珍贵的原型器件和先进的仪器设备）。首先概述了半导体研究的对象、范围和早期历史，以猫须探测器为例介绍了半导体的早期应用，说明了材料、物理和器件这三者的相互作用在半导体研究中的重要性。然后是第一个晶体管的诞生、少子法则的确立以及硅基半导体的迅猛发展和巨大成功。接下来是化合物半导体的发展，重点介绍了微波器件、发光二极管和激光器、红外探测器以及它们在光通信领域掀起的革命浪潮。最后以太阳能电池和液晶显示器为例介绍了多晶半导体和非晶半导体。本书还穿插介绍了半导体对基础物理学研究的贡献，包括量子霍尔效应、低维结构、介观物理学以及多孔硅等等。

本书面向半导体科学技术感兴趣的读者，既可以作为大学和研究生阶段半导体物理和器件课程的辅助读物，也有助于半导体专业人士了解本学科历史发展的更多细节。

奥顿教授多次在书中强调，本书并不是标准的教科书，重点关注的是历史而不是未来。“忘记历史就意味着背叛”，为了更好地开创未来，必须了解历史。然而，科学研究的历史并不仅仅意味着搞清楚谁发现了什么，正确地理解相关的科学内容也是非常重要的。奥顿教授不仅用很多独立的专题介绍了具体的物理概念和器件工艺，还经常提醒读者去查阅标准的教材或更新的综述文章。借此机会，我也介绍一些与半导体物理和器件有关的中文书籍(包括外文教材的中译本)，虽然不免挂一漏万，但是希望能够对读者有些帮助。固体物理学方面主要是黄昆的《固体物理学》和基泰尔的《固体物理导论》，内容更深的是冯端和金国钧的《凝聚态物理学》。我国第一本半导体教科书是黄昆和谢希德的《半导体物理学》(科学出版社，1958年)。国内采用最多的教材可能是刘恩科的《半导体物理学》(主要面向工科特别是电子科学和技术类的学生)和叶良修的《半导体物理学》(主要面向理科特别是物理系的学生)。国际上的标准教材当然是施敏（S. M. Sze）的《半导体器件物理》、《半导体器件物理和工艺》以及《现代半导体器件物理》，国内都已经有了译本。近年还翻译引进了一些国外教材，例如《半导体材料物理基础》、《芯片制造：半导体工艺制程实用教程》和《半导体物理与器件》。科学出版社从2005年起开始出版《半导体科学与技术丛书》，现在已经有20多本，从各个方面介绍半导体科技的前沿发展。科普性质的书就很少了，印象深刻的有郑厚植的《人工物性剪裁》和朱邦芬的《黄昆——声子物理第一人》。最近，上海世纪出版集团翻译出版了克雷斯勒的《硅星球：微电子学和纳米技术革命》，清华大学出版社出版了张汝京主编的《半导体产业背后的故事》，这两本书都有助于简要了解半导体器件和工艺以及一些历史。

借此机会谈谈科技文章的翻译。我们大多有这样的感觉，中文科技文章往往很拗口、很难懂，英文科技文章常常很通顺、很清楚。我认为至少有两方面的原因。首先，英文文章其实也很拗口、很难懂，只不过我们读得多了就适应了——作为中国人，我们要读各种各样的中文文章，而只读与自己专业有关的那些英文文章；普通英国人读英文科技文章想必也会觉得很拗口、很难懂。其次，现在的中文科技文章确实写得不够认真，也许因为它们几乎不能给作者带来任何好处——我有机会读过《物理学报》20世纪80年代初的几篇文章，比30年后出版的一些文章强得太多了；科学书籍大多也是如此，现在的书装帧好得多，以前的书内容好得多，各有所长，各擅胜场。现在通行的科学语言当然是英语，但是我们应当看到，英语占据统治地位的时间还不到100年，而且，随着中国经济的日益发展，中国对科学技术的贡献也会越来越多、越来越重要，再过20年，最多30年，科学世界的工作语言肯定会发生巨大的变化。可能的前景不外乎两种：一种可能是中式英语（Chinglish）占主流，另一种可能是汉语成主导。从个人角度来说，我很不喜欢第一种可能性，所以就想为后一种可能性做点事情。

这几年来，我根据自己的兴趣和工作性质翻译了几本科技书，这本也是其中之一。一方面是因为我自己对半导体科技的发展历史有些兴趣，另一方面也是因为多年来教授半导体物理相关课程而发觉现有教材的一些缺失之处。《半导体的故事》是我在国际半导体物理大会（ICPS2010）的书展上发现的。现有的半导体物理或器件教材中对器件的实际应用和来龙去脉讲述不多，而这本书却做得很好。读过几遍之后，自己获益良多，也曾将相关内容介绍给青年学生和工作人员，并希望有人能够翻译它，让更多的人接触它。近几年来，中国科学院半导体研究所与国内多所大学尝试举办“黄昆班”，以便吸引更多的大学生从事半导体科学研究工作；2012年中国科学院大学成立以后，研究生院希望把以前的一些课程做得更好一些，并且用数字化教学的方式传播(比如“精品数字课程”项目)，以便提高研究生的理论水平。今年年初，我在整理相关课件的时候，觉得这些培养工作都需要更有吸引力的教材或者教学辅导材料，就又想到了这本书，再加上觉得“求人不如求己”，翻译这种小事还是不用有劳大贤了吧。

相对于以前翻译的其他几本书来说，《半导体的故事》这本书的物理内容对我来说是最熟悉的了，但是翻译起来感到最困难。套用英国作家乔治•奥威尔在《动物庄园》中的标语“所有动物都平等，一些动物更平等”，这本书让我真切地体会到“所有英语都难译，一些英语更难译”。一个重要原因似乎是本书作者的母语就是英语，而其他作者大多是第二外语，尽管是运用娴熟的第二外语。类似的经历我以前也有过一次，当我刚到以色列做博士后的时候，靠着国内练就的中式英语，一两个月以后我就可以和周围大多数人进行有效的交流，但是，组里唯一来自英国的博士后却让我吃了半年多的苦头，周围的人总是安慰我：“别担心，我们有时候也听不懂。”为了不让面向青年学生的高级科普读物变得过于艰涩，我不得不对原文的语句结构做很大调整，从而让译文读起来顺口一些。另外，我对索引部分也做了一些删减。为了让读者了解译文和原著的差别，我特意把奥顿教授为中国读者写的话与译文放在一起，读者可以“窥一斑而知全豹”——正文的差别应该比这还要大一些，但是内容应该没有差别。庄子说：“筌者所以在鱼，得鱼而忘筌；蹄者所以在兔，得兔而忘蹄；言者所以在意，得意而忘言。”我也希望这个译本能够为中文读者充当“筌”和“蹄”的角色，帮助您了解半导体物理、材料和器件发展的全貌——毕竟原著在国内还不那么容易得到，而且读起来可能会花费您更多的时间。

不管怎么说，这本书的翻译让我了解到自己能力的极限。再说，如果真的不想让中式英语成为科学的主导语言，那么只是把英文书籍翻译过来显然是不够的，终归是需要用汉语描述前所未有的开创性研究成果。此外，自己碰巧已经在其他某个地方达到了自己能力的极致，能够不再羡慕翻译的杰作《哥德尔 艾舍尔 巴赫——集异璧之大成》（商务印书馆，1996年）：原作和译本都各尽其妙，相得益彰。最后，我也逐渐认识到同事和亲友们多年来的建议和忠告的正确性。所以，我还是认清形势，老老实实地从事更有前途的职业去吧。比如说，把自己的本职工作做得更好一些。

由于本人的精力和能力所限，翻译难免有些疏漏之处，请读者谅解。如有翻译不当之处，请多加指正。来信请寄jiyang@semi.ac.cn。

最后再谈谈我国半导体物理学研究的前景。我在中国科学院从事半导体物理学研究工作。经常有人问我：“中国的半导体研究怎么这么落后？”不客气的可能还会接着问：“国家给你们投了那么多钱，都干什么用了？”实际上，我国的半导体研究并没有一般人想象的那么落后。1956年我国制定《十二年科学技术发展规划》的时候，就提出了要大力发展半导体科学技术，当年就创办了五校联合半导体专门化，开始大规模培养半导体科研人才。这样逐渐开始建立起半导体研究和生产的体系，形成了基本的框架，服务于国民经济建设和国防事业。在“文革”开始前，中国半导体事业已经有了相当程度的发展。

必须承认，我国的半导体研究确实比较落后。原因当然有很多：“文革”耽误了一段时间；改革开放和经济大潮又让很多人发现了新天地，不愿意从事艰苦的基础研究和枯燥的工艺开发；随着教育产业化的发展以及老一代科研人员的退休，许多学校的半导体专业都萎缩了；科研模式的变化也有一定的影响，除了为军工服务的一些研究所以外，科学院和大学里的研究工作从以前的团体作战模式逐渐变化为科研个体户模式，原先有着整体规划的教研室和课题组都逐渐消亡或者已经名存实亡了。但是，最关键的原因是投入不够、规划不足。“不谋万世者，不足谋一时；不谋全局者，不足谋一域。”对于半导体研究这种高投入的领域，没有长远的规划，没有充分的投入，当然不会有如意的结果。如本书所言，晶体管在最终主宰市场之前，它的性能、稳定性都比真空管差得多，全靠美国政府特别是国防部门投入的巨大资金才挺了下来、并取得了最终胜利。而当时中国的财力、人力和物力很大部分投入到“两弹一星”这样保障国家根本安全的领域，对半导体的投入不足以支撑中国半导体事业的发展。这样，一步慢就步步慢，差距也就越来越大了。

那么，是不是说中国的半导体研究就彻底没有希望了呢？完全不是，现在我国的经济已经有了巨大的进步，完全有能力而且也有必要投入半导体研究。2006年，国务院颁发了《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》，“量子调控国家重大研究计划”对半导体物理基础研究有了一定的支持，国家科技专项更是重点支持产业发展，与半导体直接相关的就有“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品专项”(简称“核高基专项”)和“极大规模集成电路制造装备与成套工艺专项”，其他专项的成功也都强烈依赖于半导体科学和技术。国内也逐渐出现了一些亮点工作，例如清华大学和中国科学院合作发现的量子反常霍尔效应、复旦大学制作的半浮栅晶体管等等。今后，不仅这样的成果会越来越多，肯定还会涌现出更新更好的工作。

科研的进步和产业的发展并不仅仅是投入资金和购买设备，更重要的是培养人才。只有吸引优秀的有志青年学习半导体知识，投身于半导体行业，才能进一步推动我国半导体事业的发展。为了实现这个目标，大学院系有必要更新教学内容、重新规划教学模式，科研和产业单位有必要重新设计项目课题的研究方式、重新协调科研与生产的关系。“十年生聚，十年教训。”20年后，无论是科研还是生产，中国都应该拥有世界上最先进、最强大的半导体事业。

感谢奥顿教授耐心地解答了我在翻译过程中提出的很多问题，有一些体现在以“译者注”形式出现的脚注里，更多的则是不加注明地融合在译文中。感谢奥顿教授专门为中国读者写了一篇序。感谢日本东北大学遊佐刚教授在翻译日本人名和地名方面提供的帮助，他根据上下文把英文名字译回日文，再由我照猫画虎地译为中文。感谢科学出版社钱俊编辑在翻译准备过程中提供的帮助。感谢中国科学技术大学出版社在整个出版过程中提供的各种帮助。

感谢半导体超晶格国家重点实验室和中国科学院半导体研究所多年来对我工作的支持，感谢国家自然科学基金委员会、中国科学院和国家科学技术部的支持，感谢国家科学技术部对本书翻译出版工作的支持。

感谢全家人特别是妻女多年来的鼓励、支持和帮助。

姬 扬

2013年9月30日

后记：工作之余，除了译书之外，我还读些书。每当我翻开《庄子•养生主》、读到

吾生也有涯，而知也无涯。以有涯随无涯，殆已！

未尝不废书而叹也，仿佛听到庄生在吟唱：

作者劳而译者忧，不读书者无所求，饱食而遨游……

补记：2014年诺贝尔物理学奖颁发给三位日本科学家赤崎勇、天野浩和中村修二，表彰他们在蓝光二极管的研发方面做出的贡献。他们的故事和相关的器件都在这本书里有详细的讲述（第7章，特别是第7.4节）。

姬扬

2014年10月07日

补记：今天是2014年11月14日，我上网写博文已经整整7个月了。刚刚得到出版社的通知，《半导体的故事》这本书的所有编辑工作已经完成，正在印刷厂印制。再有10天左右就可以拿到书了。下面就是我去年9月份为这本书写的“译者的话”。

《半导体的故事》[英] 约翰•奥顿 著，姬扬 译，中国科学技术大学出版社 2015

http://blog.sciencenet.cn/blog-502977-843423.html

姬扬

2014年11月14日

PS:

《半导体的故事》纠错表1http://blog.sciencenet.cn/blog-1319915-944418.html

扩展阅读：

真实的费曼，永远的费曼 | 姬扬

中国半导体科技和产业的未来 | 返朴

什么是天才 | 现代物理知识杂志

中美技术战争的主战场 | 袁岚峰

背景简介： 本文作者姬扬，中国科学院半导体研究所研究员。本文可见于作者的科学网博客（http://blog.sciencenet.cn/blog-1319915-843450.html），作者授权风云之声在微信发布。

责任编辑： 孙远

聚焦：半导体物理学进展

半导体科学技术是事关提升国家竞争力的核心技术，几乎无处不在地发挥着其重要的作用。追溯历史，半导体科学技术之所以能成为当代如此重要的技术，正是20世纪四五十年代以来，国际上一些有远见卓识的科学家、企业家重视开展半导体物理研究的结果。以晶体管、集成电路和半导体激光器为代表的半导体科学技术引发了信息、通信和计算等领域的一场革命。同时，半导体物理研究也促进了整个凝聚态物理的大发展。

20世纪80年代以来，凝聚态物理研究在诸多方面取得了十分出色的研究成果。例如，整数、分数霍尔效应及后来的自旋霍尔效应、量子反常霍尔效应等的发现，拓扑绝缘体、马约拉纳费米子、外尔费米子等的发现。这些发现反映了科学家对固体中的新奇量子效应和元激发的新奇量子属性有了更为透彻的认识。半导体物理作为凝聚态物理的一个重要的分支学科，不仅参与了发现上述重要物理现象的过程，而且，事实上所发现的新奇量子效应和元激发的载体大多数本身就是半导体。然而，与凝聚态物理其他分支学科相比，半导体物理研究除了要有对新物理现象的探索外，还要有如何将所发现的新现象、新原理转化成新功能材料和器件的追求。事实上，关于这方面的探索研究是提升原始创新能力的关键。

我国半导体科学技术事业始于20世纪50年代。从1956年4月起，科学规划委员会陆续集中600多位科学家和工程技术专家，制定了《1956—1967年科学技术发展远景规划纲要》，提出了《发展计算技术、半导体技术、无线电电子学、自动学和远距离操纵技术的紧急措施方案》。同时，高等教育部决定将北京大学、复旦大学、南京大学、厦门大学和东北人民大学（后来的吉林大学）有关专业的教师和学生集中到北京大学物理系，成立了中国第一个五校联合专门化班，由北京大学黄昆教授、复旦大学谢希德教授分别任主任和副主任，教授半导体物理课，开启了我国半导体物理的教学工作。同期间，他们合作撰写了我国第一部半导体物理学专著——《半导体物理学》，于1958年8月第一次正式出版，其后再版6次，到2012年6月被纳入“半导体科学与技术丛书”之一第七次再版。后来，为了适应半导体物理学自身的发展和教学授课的需要，北京大学叶良修教授于1983年11月出版了《半导体物理学》，该书多次再版，增添和细化了学科的教学内容。

20世纪七八十年代，随着互补金属氧化物半导体（CMOS）微电子集成芯片和半导体激光器的问世，我国半导体事业也进入了快速发展期，开拓了不少新的领域，如光电子等。作为半导体科学技术创新源泉的半导体物理，本应得到更多的重视，但遗憾的是现实并非如此。我国固体物理学、半导体物理学的创始人黄昆先生1977年到中国科学院半导体研究所任所长以后不久就发现当时存在的这种不正常现象。他在1990年的回忆中就谈道：“在我国的一个很长时期内，形成了越有重要应用的学科，越是撇开基础研究不搞的不正常局面……”长期以来，这种现象造成了我国半导体科学技术缺乏原创动力。黄昆先生所指出的情况至今虽有所改善，但是依然存在。彻底扭转这种局面需要真正重视半导体物理的基础研究，同时要求从事半导体物理的研究队伍和从事半导体材料与器件的研究队伍在相互交叉的过程中形成合力，才有希望大幅度提升我国半导体科学技术的原始创新能力。

2014年2月8日，中国科学院数学物理学部常委会十五届六次会议将“半导体物理”作为中国学科发展战略咨询项目上报中国科学院学部学术与出版工作委员会。2014年5月20日，经国家自然科学基金委员会-中国科学院学科发展战略研究工作联合领导小组审议通过立项，同年9月1日咨询项目正式启动。为期两年的学科发展战略研讨项目无疑是一项十分艰巨而又有重要意义的工作。为了确保半导体物理学科发展战略研讨的顺利进行，成立了由甘子钊、沈学础、陶瑞宝、于渌、朱邦芬、李树深、夏建白、高鸿钧等院士和郑厚植、常凯组成的顾问专家组，于2014年10月23日和24日在北京西郊宾馆召开了项目组全体人员正式会议。会上由郑厚植院士介绍半导体物理进展战略规划立项背景及过程，并确定了如下原则：第一，半导体物理是没有国界的，要遵循学科在国际范围内的发展原貌，真实反映学科进展；第二，此次战略研究与今后的立项没有直接关联；第三，我们要从全局出发，积极研讨，以高度的责任感来建议优先支持方向。

近30年来，无论是半导体物理学科发展的广度还是深度均超越了我们研究人员现有的认知。如果立足我们现有认知和研究工作去思考发展战略，很担心会出现“一叶障目”“王婆卖瓜”的错误导向。因此，我们一致认为发展战略研讨的要点首先是全面、充分地把握近30年来半导体物理学出现的新概念、新前沿、新突破以及它们可能引发的新机遇。

为此，我们提出了如下撰稿思路。第一，以传统半导体物理学科规划为框架；第二，以重要热点文章作为重要进展的源泉；第三，以国际半导体物理大会（ICPS）作为重要进展的风向标。这次战略研究是要介绍半导体物理在30年内的重要进展，要把握住所有涌现出的重要新概念、新理论，不回避半导体物理与其他凝聚态物理分支的交叉，但要在阐述重要学科交叉处展现半导体物理经久不息的生命力。同时，虽然我们不涉及半导体材料、器件学科的传统内容，但在介绍半导体新物理概念时会涉及新材料和新原理器件。

尽管如此，我们仍认为学科发展的战略决策不应由少数人来做选择和决策，我们所希望的是我国从事半导体物理的广大研究人员能从我们的战略研究报告中得到启示，寻找到他们的创新思路。

本文摘编自《中国学科发展战略：半导体物理学进展》前言，作者为中国科学院院士郑厚植，标题和内容有调整。科学创造未来，人文温暖世界。在科技引领发展的时代，与您共同关注科技史、科技哲学、科技前沿与科学传播，关注人类社会的可持续发展。科学人文在线，创造有价值的阅读！ 欢迎关注、点赞、留言、转发、参与赠书活动，联系邮箱：houjunlin@mail.sciencep.com。

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