校友专访

北工大《校友风采》系列访谈(二十五) 张大成 校友

时间:2020-01-02 14:14:56  浏览:

回首四十年, 一个工大学子到

北大教授的成长之路

访(7933)班 张大成

校友简介

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张大成,理学博士,教授,北京大学微纳电子学系副主任。

1979年9月起就读于北京工业大学无线电电子学系,半导体物理与器件专业。2000年和2004年在北京大学分别获微电子学与固体电子学硕士和博士学位。主要从事硅基MEMS加工技术研究,精通硅工艺及设备和实验室管理。

1984年7月,北京工业大学毕业后,在北京市半导体器件三厂工作,1989年,破格获得工程师职称,曾任我国第一条4英寸进口集成电路生产线主任工程师。1993年受聘于北京大学微电子工艺实验室,1994年,正式调入北京大学。1999年,获教授级高工职称;2001年,转系列获教授职称,成为北大极少数从实验技术系列转为教师系列的职工。

目前,主要负责北京大学微电子工艺平台建设、工艺技术开发、用户技术支持等工作。在微电子和硅基MEMS工艺研发、工艺环境建设、工艺设备选型方面有35年的丰富经验,作为国家科技攻关重大专项“大规模集成电路装备和工艺”实施方案编写组主要成员,是同行公认的MEMS工艺和微电子装备专家。

简介

学术成就

在国内首次提出以标准工艺和研究实验代工为基础,与器件研究开展专业化分工,强强合作的MEMS研发方式;并将所负责项目的成果与先进的研发和管理理念相结合,把北大微电子工艺实验室建成国内第一个能同时进行CMOS、Bipolar和多种MEMS工艺实验的环境;工艺污染得到有效控制,实验室能力达到每年800批,处理14000基片,比建设初期提高60多倍,远超过国内外同行,达到了世界一流实验室水平,得到来自国外同行的充分肯定。所开发的多套MEMS标准工艺和关键工艺为来自国内外百余家,900多个MEMS器件项目提供技术方案咨询、设计方案优化和加工技术支持;其中,压阻标准工艺已成功实现产业化,首次在国内进行了压力计芯片的批量制造,累计生产超过400万芯片。自2000年起连续承担863计划中于MEMS工艺研发相关项目,因项目成果显著连续三次得到滚动支持。作为负责人,还承担了973、NSFC和863等一批与MEMS工艺有关的国家级科研项目,科研经费累计超过2000万元。近年来利用在实验室建设和工艺技术开发中积累的经验为工程物理研究院、淮海工业集团、航天科工集团、西北工业大学、中国科大等一批科研院所和工业集团的微纳工艺环境建设提供了微纳工艺超净间建设规划设计和工艺设备配置计划咨询。为我国的MEMS传感器基础研究和产业化技术开发做出了重要贡献。

前言

1984年,自工大毕业后,经过自己的拼搏和努力,张大成一路由工厂的一名普通技术人员,逐步成长为名校的知名教授;从一名普通工程师到高级工程师,再到教授级高工,直至由实验技术系列跨转到教师系列,成为一名受学生爱戴和尊敬的博士生导师。张大成教授这一路可以堪称“独一无二”的非常规职业发展路径,听来是如此的令人赞叹和称奇。

正如张大成所言:在北大的历史上,像我这样的经历可能真的挑不出几个。感叹之余,也让我们深深的领悟到,人生之路,惟有拼搏才会结出成功的果实。如今,作为一位受人尊敬的名校教授,国内微电子领域的权威专家,张大成教授依旧自然、谦和,异常低调。作为一名北工大79级的大学生,曾经的时代骄子,在感叹时代变迁的同时,始终不忘来处,言语间充满对母校北工大的感恩与怀念。

就让我们在他从工大出发,由一个本科生,一路拼搏,逐步成长为北大知名教授的励志人生中,去体会一位老工大人的卓越风采吧。

正文

1

工大毕业,绕道儿去了北大

校友总会

感谢您接受我们的邀请,并专程回母校接受我们的采访。据我们所知,您是79级工大毕业生,毕业之后,中间经历了很多的曲折,通过自己的奋斗最终在北大立足,并逐步成长为一名微电子领域的知名教授。作为工大人,我们也是倍感自豪,同时,也代表工大师生对您所取得的成就表示诚挚的祝贺。这一路走来,您的经历背后,应该有很多我们不能想象的故事,非常希望您能和我们分享您不一样的人生经历和感悟……

校友总会

您是工大毕业之后就去了北大么?

张大成

没有。我实际上是在工厂下岗失业以后,以临时工的身份进的北大。这个说起来很有意思。当年,我们79级毕业时,都要一颗红心两手准备,服从国家分配。我们班同学几乎都去了工厂,我被分配去了北京市半导体器件三厂,一直工作到92年底。当时,觉得从技术和管理上已经没有什么太大的发展空间,就利用国企搞合同制、双向选择的时机,我就选择不签合同,当然这也就等于失业了。记得此前几个月,一位北大的老师到我所在的车间买实验室设备的零件,说起北大的工艺实验室缺工程师。失业一段时间后想起了那个老师的话,就找到她问北大微电子是否还要人?她说要啊,实验室没有搞设备维修的,也很缺搞实验技术的年轻技术人员。生活总是要过下去,为了生存,我就以临时工的身份开始了在北大的职业生涯。没有正式编制,人事关系放在北京市人才交流中心,聘用关系落在北大微电子学研究所附属的一个公司。具体工作是在实验室做设备维修工程师。由于在工厂做的是集成电路制造工艺和设备,同时,也得益于在工大的工科教育背景,接触过工艺实验室,这些积累在北大微电子工艺实验室都用上了。后来,因为在设备维修和工艺开发方面的表现得到认可,北大微电子所希望我能够正式成为其中的一分子。我接受了这个工作机会,在1994年成了燕园的人,这应该算是进了北大的门。

校友总会

您在工厂的锻炼和成长经历对您的职业生涯来讲意味着什么?

张大成

我1984年7月参加工作,在工厂做集成电路制造工作。当时厂内正在建设一条进口设备为主的三吋生产线。足够强的动手能力让我得到了工厂领导重视和信任。在1985年10月工厂选拔我和另外一个年轻人出国去日本参加设备培训。在那个年代,工作了一年多就派你出国是一件很不一般的事。用领导的话说,这得通过多少努力得罪多少人才能做到。1987年我在工厂已经做到国内第一条进口四吋集成电路生产线的主工程师。因工作业绩不错,1989年被破格提前一年从助工晋升为工程师。这说明,只要有能力,不管在哪儿都会有发展的机会。进入北大微电子后,所里承担的国家计委攻关项目中有工艺开发工作。做工艺就少不了设备,因为我在工厂练就了很好的设备维修手艺,项目工作需要的重要进口设备凭自己的技术很快修好了,保证了项目任务完成,个人价值得到了初步展示。而设备维修对我而言就是本行的一部分,这种能力的表现给后面的职业发展带来一系列转机。

校友总会

您在工厂的时候就已经成为高级工程师了?在您进入北大以后,又经历了一个怎样的过程?

张大成

到北大做临时工时还是工程师职称,1994年在北大晋升高工职称。工作一段时间以后,由于在设备维修和工艺开发方面取得了一系列不可替代的工作业绩,项目负责人觉得我能力不错,就让我更多的参与了项目工作,并在1996年被任命为工艺实验室副主任。初到北大工作时,王阳元教授是微电子学研究所的所长,他在1996年当选中国科学院院士。按北大的学生地说法,就是中国微电子领域的教父,确实很厉害。他是现在国内最牛的集成电路企业“中芯国际”的创始人、第一任董事长。1995年,王老师争取到了“微米纳米加工技术国家级重点实验室”的建设项目,我自然成为这个以设备引进装调和微纳工艺开发为主项目的主要成员。重点实验室建设期间,我忙里偷闲参加了1996年的研究生招生统考,成了王老师的学生,用了三年半拿到了硕士学位。在那期间,重点实验室以最短的建设时间顺利通过验收,工作重点转向工艺平台建设,我也开始承担一些微电子机械系统(MEMS)工艺研究项目,开发了一系列对行业发展有影响的关键工艺和标准工艺,并在1999年以良好业绩到点顺利晋升教授级高工。看到了我们能力和业绩,王老师当时对我说,你要想在北大呆下去就得成为博导,要成博导就必须有博士学位,你应当赶紧继续读博士。所以,真有幸遇到王院士这样的好老师。我的科研项目工作也就成了做博士论文的内容。

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2002年黄昆(前左2)先生生日留念,其中有王阳元院士左1,后以最年轻候选人当选科学院院士的黄如(后左2)教授

又是一个四年,我在2004年拿到了博士学位,并获得了2007年北京市优秀博士论文。虽然已经有了正高职称,学生们也称呼你老师;但我内心很清楚,真正的教授还需要更多的执着、努力和业绩。天道酬勤,不懈的努力终于以比较显著的成果支撑我在获得正高工职称两年后成功申请转职称到教师系列,真的成了北京大学的教授,在我40岁时完成了从工程师到教授的蜕变;完成了一个北工大本科生到北大教授的“长征”。

在这个过程当中,我被任命为微电子所副所长负责北大微电子工艺实验室。之后,在这个领域就一直没停下来,先后任微电子学研究院副院长、常务副院长、微纳电子学系副主任。这一趟下来,成了北大微电子的五朝元老,服务了四位院长,其中两位当选中科院院士,至到今天已有20多年。

校友总会

您真的很了不起。从一个所谓的“临时工”,凭借自己的不懈努力成为北大的知名教授,听起来挺传奇的。而且,您不是靠拼学位、拼论文,拼到北大去的,似乎走了一条特别的、非常规路线?

张大成

我当时能进北大的确不是靠这些,确实跟别人走的不是一条路,这里面有一个特别有意思的事情。社会上一路念书的人,或很多做科研的人,大家都要走写文章的独木桥;而我的不一样就在于到北大去做临时工。燕园里有的是教授,也不缺实验员,真正缺少的是懂设备维修的工匠。这也是国内各高校普遍缺口较大的一个岗位,我想工大也应是这样。这是一个需要技术积累的岗位,实验技术系列的人看似不少,但真正能修设备的工匠没几个。而我恰巧在这方面有所专长,与燕园的教职工群体形成了很好的互补。

校友总会

您当时在修设备,或者说在技术上有自己的擅长,这个与您后来的教学和科研是一种怎样的关系?会有直接的帮助么?

张大成

对,肯定有直接的关系。过去的积累对于后来的事情极其有帮助。因为我曾经在工厂做集成电路制造工艺和设备维修,也得益于在工大的教育背景。我在工厂的进口生产线见识了国外的设备和操作规程,生产线追求工艺重复性、一致性、成品率等目标,与利用实验室环境验证科学研究的思想有深层次的共性,没有成品率或重复性的保证,产品就无法实现,研究方案就难以准确验证,实验就是瞎做。我后来在实验室做设备维修和工艺工程师,正好利用了这些技术能力的积累,也从不一样的角度为教学科研提供了更有质量和效率的技术途径,使自己能有更宽广的发挥空间。

2

幼时兴趣,成为一生不弃的爱好

校友总会

校友总会:感觉您对设备、维修这种涉及动手能力的事情似乎有种天赋?您是从什么时候开始对这些东西也有兴趣的?

张大成

我觉得跟小时候的生活经历密切相关。因为父母都是技术出身,在设计院做工程师,自然会有些潜移默化的影响。小学时好奇心强,又不需要整天上学和参加补习班。那个时候受邻居的一个老工人影响,我就开始玩一些钣金、钳工、木匠之类的活儿。到了高年级又开始玩无线电,家里的各种钳工、木工和电工的工具差不多配套齐全。现在看,这个还得感谢我父母。因为,那时候买个差不多好的万用表要36块钱,是当时一个学徒工两个月工资。所以,从小学开始,父母觉得我愿意玩这个那就支持你玩吧。我想,大概他们觉得你将来好歹有点儿手艺啊。所以,从小的各种兴趣就在不断的被满足状态下成了以后敲开北大教授之门的手艺、能力和思想。

校友总会

这样看来,从小时候的兴趣,到您从工厂后来去北大;从最初的“临时工”到成为知名教授,实际上都是缘于一直以来的兴趣爱好。

张大成

是的。也因为有这些经历,大学毕业之后到工厂去做设备装调和维修时自然会比别人更熟悉,也上手快。包括一些超净间环境动力的大型设备,我也比多数人懂,工人们自然信服我,领导也觉得你有能力。所以,才会在那么多技术人员里选派我出国去日本培训了四周。1987年,我又出国参加了一个大功率晶体管制造工艺培训项目。这些经历让我对工艺、对设备的有了进一步了解。出国所看到的,以及从小玩木匠、钳工和无线电所经历的,都构成了后来在实验室工作的重要基础。

到北大后,我虽然是做设备维修,但是在配合项目做工艺开发的时候,还做了一些非常漂亮的工艺开发,对项目的顺利完成起到了重要作用。当然,工艺开发也是属于科学研究,正是因为让大家看到了我的能力,加上参与了一些科研项目工作,业绩摆在那儿,所以,被所长指派做实验室副主任,并最终能够跨转到教授系列。

3

入学工大,延续兴趣为导向的“自由”生活

校友总会

看来您从小就好玩这些东西。您上学的时候偏科么?当年您的高考成绩怎么样?

张大成

我高考328分,排班上第四名,其他科都很好,但语文考了41分,很悲剧。但凡语文能及格,就差不多够清华北大的分了。当年高中的一个同学高考345分就上了北大。我也不是偏科,就是比较凭兴趣学。高兴了,学好了,可能满分就拿回家了,也许某个时候可能分数又掉下去了。我属于兴趣型,不像现在的学生,大量刷题,必须把题印在脑子里那样的苦学。中学那会儿,学习是没有太多压力,给了我很多玩的机会,而且在玩儿的过程中学习了自己感兴趣的东西。我从1976年《无线电》杂志一复刊就开始订阅,持续了近二十年。我把每年的12期订成一本,翻看了无数遍,都被我翻烂了。即使看不太懂也翻,其中卖电子产品的广告也觉得好看。一直到上大学,到工厂工作,杂志一本不少。到北大还订了几年,因为学校邮局经常把杂志送丢,我还坚持了两年到发行日时自己到邮局买。

校友总会

您在工大读书期间,也是延续了过去的风格,还是一直在玩中学么?

张大成

对,大学的学习依然是没有太多压力,到大学后又没人管你的成绩,就越发自由了。所以,学习成绩不太好,但兴趣却一直没丢。我还记得当时业余时间做过扩音机、把邮购来的喇叭拿到工大南楼的实验室去测谐振频率,就玩这些东西。所以,在工大我基本就是一半玩儿,一半学习。以致上大学的第一个学期数学就不及格。因为挂科,辅导员老师来做家访时我还在家里鼓捣那些无线电的玩意儿呢。

校友总会

在您的记忆中,当时的校园文化氛围是一个什么状态?

张大成

那时候就是一个学生,体会不到太多,脑子里似乎也没什么文化的概念,就是来念书了,特别简单的感觉。我会觉得,这个学校挺好、挺自由、挺高兴,虽然很多课程没有真正学明白,还是就这么把五年念下来了。

校友总会

您觉着工大当时的学习氛围怎么样?您是那种特别用功的学生么?

张大成

我不是用功学习的人,但确实很多用功的人。之所以第一学期的数学就不及格,就是因为让自己太自由了。高中的时候,有人盯着你做习题、交作业,到了大学没人盯你这事儿。当时每个班都有自己的教室,我们同学晚上都上教室学习了,我大多时间就躺在宿舍的床上翻自己订阅的杂志,干自己喜欢的事。

校友总会

当时是一种厌学么?这种状态有其他的同伴么?

张大成

基本没有,我确实是比较特别。肯定不是厌学,就是觉得没人管了,也不太愿意看某些课本的内容,因为多数课本并不能对为中小学体验的那些有疑惑的感性认识给出直接解释。大学一开始的学习就完全追着兴趣走了。有时候跑图书馆去看书,也是去看关于电子学、通讯和无线电之类的那些书,带着疑惑去看书学习,得到的知识会更深更扎实。总之,确实是没好好学课本,结果,第一学期数学就给考砸了,辅导员就来做家访了。

校友总会

这对于您来讲是一种挫败和教训了,辅导员做完家访后就没办法玩儿了吧?

张大成

肯定得重视一下,就赶紧复习吧,最起码不能让自己再不及格啊。因为,补考再不及格,以后的麻烦就更大了;所以觉得要赶紧念书,把为人生的第一次补考过了。当时想如果再影响放假,想玩什么都不可能了,因为业余爱好的事多数都要在放假时候做。

校友总会

当时就您一个补考么?

张大成

我印象中就我一个,补考前数学老师还为我做了一次辅导。我就记得在一个教室,一个老师,盯着我一个人在那补考。

校友总会

对于您来说,您觉得工大给予您的是什么?

张大成

因为是工科学校,跟我过去爱好的东西一直有关联。到了工大之后,我可以更广泛地去接触一些技术方面东西。工大有不少实验室,也都可以去看一看。图书馆也是满足求知欲的重要环境。所有这些都是让你的兴趣得到进一步满足,继续往上成长的一个环境。所以,到工大后,进一步开阔了眼界,使读大学成为一个很开心的过程。

校友总会

其实,若反过来看,是否正是因为您没给自己设限,尤其这种对爱好始终不弃的执著,才让您真正能够培养出自己独有的特长。

张大成

对,只要兴趣没错,你就在不经意间的成长了。一切都是以兴趣为引导,带着你就把一些事做成了。不管是在工厂,进北大,最后都能取得一些成绩。

4

难忘教训,怀念工大学生时代

校友总会

就读工大的时候,你记忆中那时候的老师是什么样的?

张大成

我觉得当年那些老师的水平真的很高。多数是文革前的大学生,学的扎实,也都很有学术成绩,包括我们物理系的(老师)。我们两年多的普通物理都是跟7961上,当时只有我们班是跟物理系一起上。有很多好老师都出自北大物理系,水平确实挺高。记得我们的几个专业课老师当时在国内也都很有名气,包括教半导体器件的李学信老师,做大功率器件的高光博老师等。当年咱们工大在北楼的实验室做CCD图像传感器,在国内领先。南楼那个实验室,高国老师同一帮工程师和实验员做微波中功率晶体管,用户都排队等货。

校友总会

大学五年,回过头来看,您觉得工大的学习氛围如何?给您留下的比较深刻印象是什么?有哪些至今还记忆犹新的事情?

张大成

有两件事记忆深刻,也可以成为教训。我们7933班是一个非常团结的集体。同学都是高中直接上来的,很单纯,大家在一块儿很欢乐,思想意识比较统一,现在也觉得是幸运的事。我们班在运动方面成绩不错,跟当时有些体育特长的802班有一拼。记得有一次校运动会,两个班总分一样,我们认为自己应该是冠军,结果闭幕式宣布成绩时我们第二。因为对成绩评定有异意,结果,我就和几个同学带头拒绝领奖,还集体撤离闭幕式,以实际行动作了无声抗议,引起了很大麻烦。现在反思这个事儿,当时我作为始作俑成员之一还真是有点过分。后来我们班挨了无数批评,不管辅导员还是班干部们都去做检讨。而且,还是把奖状给领了回来。另外一件事有些事发偶然。一次政治课间我回自己班教室取课本,发现一只鸟误飞进教室,就抓住了还带回上合班课的公共教室。上课后拿出来给班长看,结果没抓牢鸟就在教室里飞了。我的天!这真是闯祸了。你想象一下,正上着课呢,学生放出一只鸟来满教室飞,在当时的那个氛围下这是一个不能被容忍的行为。当时把老师都气哭了。后来,我就开始了认真的写检讨和在班上做检讨的过程。因为这是很严重问题!属严重破坏课堂纪律的行为,如何处分都有理由。最后,在班上同学们“团结”一致的“据理力争”下,没给我很重的处分。现在想来,也是学校治病救人政策的体现。所以,现在回忆起来这两件事,是个人主义思想的深层次体现,虽然够不上不可饶恕,但是真的很不合理,算是个做学生时候的教训吧,也是今后成长的一个高起点。

校友总会

您作为一个教授,假如有一个学生放只鸟扰乱了课堂,您会怎么处理呢?

张大成

学生带一只鸟到课堂里,当然是很荒唐。如果我是那老师,不知道什么会如何表现,会不会给气疯了?至少要和学生们分析一下原因,讲一下道理。我确实几次和我的学生说起这件事,希望他们能够以此为例体会人生。

校友总会

经过了五年工大的学习生活,您觉得这段岁月和您后来的职业成长是一种怎样的关系呢?

张大成

实际上是一直连贯的关系。因为小时候的各种业余爱好度玩得挺邪乎,好像很少有孩子像我这样,木工、钳工、钣金和无线电全都玩,因此感性认识比较多,动手能力很强。上大学给了你一个充分自由学习的机会,在工科学校可以接触到各种实验室,去图书馆去翻找跟我的兴趣有关系的书。主要还是没有死读书吧。上大学后,就有机会去给过去好多似懂似不懂的事儿去追求个答案,去求证。

校友总会

在大学期间,您是否想过将来的理想工作是什么?

张大成

那会儿没感觉。坦白讲,我觉得我能上工大,能念大学,以后能当个工程师,就不错了,没有那么远大的理想。而现在看,可能主要是还是不清楚自己有什么本事,做学术、做技术能到什么水平,完全没有概念。但是,一直知道自己喜欢做的事儿是什么,而且,一直没有放弃。

5

由己推人,反观现行教育

校友总会

您自身是在比较自由、民主的环境下成长起来的,包括您所处的北大这个崇尚自由、民主的校园文化下,这些经历和客观的环境会对您对待学生的态度和看法有直接的影响么?您平时上课是如何对待学生的?

张大成

我从1997年开始做硕士生导师,2001年开始承担北大微电子的研究生三门必修课程之一,集成电路工艺。对学生培养我一直接受北大那种非常自由民主的思想,包括学生不认真学习专业课时也不会反应强烈。可能每个人并不一样,我觉得岁数越大可能很多事情会想得越开。

说道北京大学的自由民主,没有到燕园里去深入亲身体会,你可能没法体会那个感觉。在这个环境里,如果你是一个自觉且有追求的人,就是一个非常好的发展空间,没有限制,条件优越,可以让你做的非常好。但是,如果你的自觉性跟不上,对自己放纵了,基本上很快会毁在这园子里。所以,这种自由民主不是每个学生都能够接受、消受和理解的。

校友总会

和您在工大感受的自由有什么不同?

张大成

不一样。在工大感受的是从必须学习和考试的高中生变成一个没人逼着你学习考试的大学生的自由;北大是学术争鸣和科学研究环境的自由。这是相对于不同人群和不同层次的自由。工大还是比较有组织性、纪律性的,可能是理工科的学校的共性特征。

校友总会

从您自身的角度,您认为兴趣对一个人的成长发展有什么样的影响?

张大成

直接相关,会有特别大的影响。我做科研50年,从小玩的那些业余爱好就是在做科研。曾经为了学做灭火器,我去买明矾,在家里把几种化学品混起来,然后一堆泡沫就从瓶子里喷出来了,家里一片狼藉。可能当时不懂真正的原理,但确实开始玩这些可以带来强烈感性认识的实验了。这种感性认识给你留下了求知欲,当你遇到了对这些事情的理论解释时,瞬间就会记住,而且基本不需要很用功就记住了。我觉得这是一个涉及面很广的认知和教育问题,值得人们去深入研究。

校友总会

您如何看待现行的教育,您觉得尤其是高等教育中哪些地方是需要改变的?

张大成

培养什么样的人?如何培养人才?是不断被提出来的问题。总体上看,在整个学生教育过程中出现的各种问题都是需要研究探索和改进的问题。今天的教育普及让大家都能念书,结果就会出现太有目的性反而念不好书的问题。而我们的学生现在面临越来越严重的问题,比如,心理负担,学习压力和学习障碍等。造成这些问题的原因很多,比如,同样是学计算机,一方面是不同地方学生入学前基础知识面差距太大造成部分学生跟不上,学不进去,进而可能产生心理障碍等问题;另一方面是我们教育体系的问题。比如,现在高考变三综合了(物理、化学、生物三科),这基本意味着高考和以高考为目标的学习难度都会降低。入大学前的平均知识掌握深度的降低就意味着上大学后学习难度的增加,压力和负担自然会提升。

对理工科学生来讲,物理、数学、化学都是基础。现在大学的课堂上我们甚至要补过去中学时的课本内容,而在有限的课时里,为了让学生听得懂,就只能整体降低难度,无法讲的更广更深。这样的教育体系怎能不影响大学阶段整体的教育水平?当然,我们可能需要更多研究如何让学生更感兴趣所学专业,让他们用兴趣带动学习的积极主动性,而不是研究如何直接向他们灌输更多的专业知识。

校友总会

您觉得科学家和工程师的区别是什么?

张大成

工程师是把那些科学原理应用的人。实际上我们现在的大学教育培养的都不是工程师,充其量是技术员。因为,学习的仍然是如何考试,很少学习如何去解决遇到的问题。我的研究生入校以后,一定会跟他们说两件事。第一,燕园非常自由和民主,没人管你,可以特别自由的发挥。但你要注意,不要自由到没边,控制不住自己的行为,如果那样你就很容易垮塌下去了。无论什么时候,自由都是有限度的,这里的自由应该是让你做科研时的自由发挥,不是素质和品质的自由,更不是在学校的管理上可以自由。第二,你们从今天开始从学考试转向学知识。以往,你们学的是如何考试,怎么拿分?知识成了练就考试能力的道具。到了大学以后,这个情况依然延续,还是在学考试。而上了研究生,对不起,从今天开始没课本了,只有参考书和文献,需要自己找答案,自己去验证。这才真正是学生要学的内容,这样的学习才能把学生打造成工程师。如果大学教育不能让学生进入大学后尽快从学考试转变到学知识,我们的教育就需要以民族复兴为目标仔细想解决办法。

6

深耕数年,中国标准成为国际标准

校友总会

据我们了解,您在微电子行业是曾经制定过行业标准的人,您能给我们讲讲这是个怎样的过程么?

张大成

这个事要说到我们的微米纳米加工技术国家级重点实验室工作。我的研究内容是微电子机械系统(MEMS)加工技术。我在北大最早工作就部分覆盖MEMS加工技术。说到标准,要得益于我在工厂的工作经历,在那里我见到了产业化技术,一个需要规范和标准的技术。我们实验室1996年成立,我的独立技术研究工作都是那时开始,所有科研项目都在MEMS加工技术方向,主要是关键技术和标准工艺开发。我提出了以标准工艺为芯片研制服务,形成工艺和器件双方高起点强强合作的MEMS研发理念。我开发的标准工艺开始被业内认可,应用越来越广泛。我们实验室也因标准工艺和和标准化服务,用户数量成为国内外同类实验室难以超越的标杆。2005年,耶鲁大学校长帅一行人到北大来做访问,其中一个行业内著名教授,美国工程院院士看过我们的实验室后向校长做了汇报。后来耶鲁的校长在《时代周刊》上发表了一篇文章《来自中国的挑战》,其中有一段话写到“北京大学微电子所有两条不同的半导体生产线……即使在美国也没有一所大学能够与之媲美”。2005年底的《参考消息》转载了这条消息。凭着大量的工艺研究和服务业绩以及其他同事的成果,我们获得了2003年北京市科技进步奖和2006年国家技术发明二等奖。这是我们国家MEMS领域第一个国家奖。我把对我们实验室的这段评价结论延续至今,使北大的微电子工艺平台一直保持着世界一流的水平。另外,我在之前1997年给美国通用汽车做一个研究项目完成后,他们给的评价是“我们的研究结果超出了他们的想象”。这两段来自国外的正面评价,对我们的获奖起了非常重要的作用。

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2007年参加全国科技大会领奖后留影

我在应用基础方面的深入研究,对这个行业的技术链划分做出了贡献,形成了一种专业化强强合作的发展模式雏形,使整个行业能更好发展。我的坚持和获奖奠定了我在这方面的能力。在此基础上,我对技术服务工作中的共性基础问题进行了深入研究,为使标准工艺的能力充分发挥,并发展成产业化技术,提出了一系列微结构力学特性检测方法,以及配套的片上试验机,并对这些方法进行了实验验证。这些试验方法实际就是业内人员进行专业化技术合作的界面和共同语言。这些领先的工作业绩和其他几个单位的成果就成了国内MEMS领域最早的一批国家标准。因为标准分国标、行标、企标,现在国家比较鼓励共性基础国家标准的建设。我做的都是共性基础标准,就是在科研和生产中用什么样的方法获取一些典型微结构的特性。我做了包括弯曲断裂强度、拉伸断裂强度,冲击断裂强度和微小面积健合强度试验方法相关的一系列标准。其中微小面积键合强度试验方法标准得到国家微机电标委会的推荐,2012年代表中国在到国际电工委员会(IEC)的微机电分委会(SC47F)做了技术报告,得到了国际同行的认可,2013年开始了这个IEC标准的提案工作。我也因此成了IEC SC47F的中国代表团专家组成员。经过五轮审查,这个标准(IEC 62047-25)于2017年8月在IEC官网正式发布。这是IEC微机电领域第一个由中国提案的标准。我因此获得了2017年的IEC 1906(杰出贡献专家)奖,中国有近万名IEC专家,当年只有16名中国专家获此奖项。开始关注并参与制定标准意味着我国开始从跟踪仿制走向技术自己,是未来科研工作追求的重要成果之一。

校友总会

您的成果非常令人鼓舞,很自豪!那么这些是在咱们已有的基础上,还是在国际基础上做到的现在这个程度呢?您又是如何看待自主创新的问题呢?

张大成

这个问题很好。我们国家科研确实存在模式和方式、方法落后的问题。因为我们过去太穷,技术太落后,所有科研申请或建议都会被问一句话,外国人怎么做的,有没有对标的东西。坦白讲,我很讨厌听这样的话,这是一种非常不自信的表现,也是创新能力建设的严重障碍,对基础和应用基础研究而言,杀伤力尤其强大。

就我自己的工作和业绩而言。我以深入的研究形成了对MEMS行业的理解,以认真和坚持一直做关键技术和标准工艺研发,以此构成的平台为科研和产业化技术开发服务,最终拿了国家奖。而且,这也是我负责的实验室能够拿到比较好业绩的很重要原因,我的这种思想起到了影响行业的发展作用。能够获得这样的成绩与我是微电子背景,跨行到MEMS,又有产业经历关系很大。参照着集成电路产业的发展轨迹、研究着MEMS芯片加工技术的特征、加上对产业链构成的思考和理解,形成了对MEMS产业链建设的理解,引导着我走出了比较正确的路。如果不是北大的自由,如果被问到外国人是怎么做时就不自信的退缩了,这些成果也就没有了。

关于自主创新,我一直都会对学生讲,我们做科研一定要做最好的自我,绝对不做最好的跟随者。这就是我做科研时很重要的基础思路和态度。当然,这跟我的研究环境有关,因为我们重点实验室起步时就建设了世界一流的MEMS加工技术研发环境。这要感谢我的导师王阳元院士的战略眼光,在MEMS技术还不成熟的年代就创建了重点实验室;加上我对MEMS行业的研究和理解,导致了我国MEMS领域的第一个国家奖和第一个IEC标准的诞生。这些原创的业绩和标准不可能靠跟踪或模仿国外工作就能拿到。我做的标准是我在20年前申请的一个专利技术,是微小面积的键合强度检测方法。因为能够成为促进行业发展的共性基础标准,我公开了这个专利把这个技术变成了国家标准,之后又把国家标准再提案成IEC标准。这是一个有技术含量的原创标准。靠跟着别人的文章做科研,几乎没有可能产生这样的成果。

校友总会

在当今面临的大时代背景下,中国确实需要更多的基础性科学研究,但我们也有一种提法叫“弯道超车”,希望在更多领域,能够尽快追赶上世界先进水平。您怎么看这个问题?

张大成

就中国的经济和政治能力来说,用弯道超车确实不够恰当,因为我们在各种国际汽车赛事上的成绩都很差。如果要比喻中国经济的发展,用女排方式更合适。第一你还没有足够好的车。第二,我们也没有世界一流的车手。第三,所有赛场的规矩都是人家定的,你怎么超?就剩下追了,没有被落下就不错了。赛场上超不了,公共道路上就更不能超了。大家遵守的是相同的限速,你若硬超,不是违规并线就是超速行驶,这样的超车是有损自己形象的违法行为。

当你可以自己定一个规矩,拿我们的车,用我们的赛道,我们定的赛道规矩来比,那就真牛了。我们中国现在缺的就是这种能力。在各个领域我们就是要做出标准,使我们中国人的影响力有所体现。

校友总会

您做的真的很了不起,让自己制造的中国标准称为世界标准,很不容易。我们的国家真的需要在各个方面都有一些突破。

张大成

对,就要这种原创。你要有最原创的东西跟人家比,你才能比得过,按着别人的标准走,你永远是在追。得有跟人不一样的东西才能有话语权。否则,你就只能充当劳动力,挣辛苦钱。我们若现在还只能挣辛苦钱就支撑不了中国的发展。这是我们现在需要下大力气解决的问题,我们要有决心干这种事。

校友总会

站在创新引领的角度,您觉得如何判断一个科研方向,或是一个行业的未来发展?

张大成

这个还是要看关注点,可用我研究的方向为例说明。因为我本身做过集成电路行业,而且我也很关注这个行业的发展形势,按照我对MEMS技术构成和制造方法的长期研究,我相信这个行业一定会大面积汇入集成电路这个有低成本规模制造能力的行业,形成新增市场,这是产业化技术发展特征决定的方向。因为,新增的方向往往意味着有太多的机会,今天的智能智慧和互联网技术发展对MEMS传感器的需求有超出想象的发展空间,就像1990年代手机的出现带动了很多行业的大发展。当手机差不多人手一部时,新增市场容量不足,这个行业就发展乏力了。MEMS作为新增市场产品会带来巨大商机,去年产值就有500亿美元,若每年有百分之十几到二十的增长率,这么大产值的产品绝大部分将从今天的集成电路生产线和MEMS代工厂出来,也就是用我们现在研究这些方法制造出来。这就是我对MEMS行业的理解,总有一天会以集成电路的大规模的代工方式完成行业发展的蜕变,因为1987年集成电路就是以代工为突破的产业链重构带动了产业实现了一次跨越发展。

7

我之自豪:从工大出发,在北大做成了一些事——打造世界一流的大学实验室

校友总会

回望您职业经历,成长历程,您最大的感触,或者说您觉得特别欣慰的是什么?

张大成

我是工大毕业后,经过工厂的历练,从北大的临时工做起,最后成了北大教授,这应是我作为工大学生颇感自豪的事吧。此外,我应当是第一个以北工大学历入职北大,并做到教授的工大毕业生。

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北大前任党委书记朱善璐(中)陪同某国家机关负责人做实验室参观导游

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与王阳元院士(左2)接待北大校长周其凤(中),副校长林建华(右1)到实验室调研工作

如果说,为什么能够走到今天,我觉得第一个就是兴趣。用我父母的话说,我小时候的玩具就没留下过完整的,全都拆了。拆完了看着各种各样的机械结构很好玩,试图看懂它们的工作原理就是一种研究,就算装不回去了,这些结构已经印在你脑子里了。这就是感兴趣的结果,有了兴趣的带动,这股钻研精神就挡不住了。再一个,就是我是没有什么追求的人,就在这种兴趣的带领下做了;况且,有兴趣的人通常不会懒,坚持不懈,就研究成了。还有一点就是工作以后我愿意对行业发展、对教育有更多研究和思考。正因这些思考使我在进行科研的路上能保持正确方向,才有了更多突破的可能,有了今天的成绩。这种思考也是随着个人成长,兴趣没有停滞不前,而是不断拓展的表现。说我有多努力谈不上,兴趣的不断拓展就带着我不断向前。就如我把北大微电子工艺实验室管理成今天这个样子,确实花了非常大的精力,但我似乎没觉得很累,就是兴趣引导的作用。

另外,我在工大学的是微电子,到工厂做的是微电子,到北大做的还是微电子。现在做的MEMS技术研究,实际上是微电子技术的跨学科延伸。我负责微电子工艺实验室工作,还是微电子的重要组成部分。我从到工大上学起,四十年就没脱离过这个业务,所以,才能做成今天的成绩,对这个行业有这个程度的理解。

校友总会

在您的职业生涯中,您觉得最为自豪的一件事会是什么?是如何取得这个成就的?

张大成

比较自豪的就是我管的这个实验室。就像那耶鲁校长所说,“在美国还没有一所大学能够与之媲美”。2005年我就做到了,而且今天依然保持着这个能力,这也是我很自豪的原因。这个实验室是北大校园里面最有显示度的实验室之一,接待过从诺奖获得者、国家领导人、各行业专家到高中生暑期学堂。无论谁来参观,从不临时搞卫生,实况视频随时可看,什么时候看都一样。能做成这样也是一个自己心中的一个目标牵引。记得1996年当年为建设国家级重点实验室去美国和欧洲考察时,在世界一流的加州大学伯克利分校微电子工艺实验室参观时,那里的实验室管理者特别自豪的跟我说,这个实验室是唯一一个在美国高校能自己养活了自己的实验室。那时候我就下定决心,我的实验室也得做成这样。

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诺贝尔物理学奖获得者Fert教授来访北大微电子工艺实验室

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给全国优秀中学生暑期学堂的学生介绍北大微电子

回来以后,就结合客观实际,仔细研究大胆探索实践,实现了北大微电子工艺实验室的自食其力。而且,我的实验室每年只有210个工作日,每日九个半小时的超净间时间,一年大约1900工时。相对国际同类实验室,我们完成的实验量是他们8000多工时实验室的5倍以上。这就是我理想中的实验室,一个可以作为行业标杆的教学科研环境。

8

自得其乐做自己喜欢的事

校友总会

老师的价值观往往会给学生一些引领和影响,对此,您平时有些什么样的思考?比如,您的财富观、成就观是什么样的?

张大成

首先,我对财富没有太多的追求。但凡有点财富观,我就不在北大干活了。因为2000年时一个很成功的北大校友请我去给他做CTO,给七位数工资加股权,在那个年代是绝对的诱惑。我没有太多家庭负担、没有什么经济压力、也不追求什么奢侈品。所以,对我来说,财富没有那么强烈的吸引力,在衣食无忧的前提下轻松自由的做自己喜欢的事是更美好的人生。这也许是一个错误的决定,但想到CTO的责任和在北大的自由发展,也就没有什么可后悔的了。

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每年一度的学生毕业聚会

然而,在个人成长和追求个人成就这件事上,我有自己的标准。我对学生这么说:你在我这里做五年博士,你就应成为这个方向的专家,如果这个方向的事问到了你就应不用再问别人。你如果做不到这样,你出去就没戏了,因为人家要用的是你的专业能力。当然,这个要求有点高,不是每个学生都能做到,只要做到的都成了行业的佼佼者。

另一个方面,我会告诉学生,从你做研究生开始,就开始了职业生涯。你可以把论文工作过程当作人生中一次可以失败的彩排。虽然,和你将来在职场干的事相似,但失败不会影响你的职业发展,甚至还有帮助。所以,你就在这好好操练吧。按中国老话说,师傅领进门,修行在个人。如果,你自己不能觉悟这个道理,不能够自律和上进,将来出去也成不了事儿。

9

寄语母校:发挥工大特色

校友总会

您作为一个资深的行业领域的科研型专家,针对科研、人才培养等方面,您站在北大的视角和高度能给一些什么样的建议。另外,您认为如何能从一个追随者变成一个规则制定者?希望您能为工大师生提一些视角和建议。

张大成

你这个问题问到了我的痛点。刚才讲北大这个地方崇尚自由,如果你不在这个环境里混,很难理解这种自由。你可以到校长办公室,踢门进去,发了脾气走人,不会有问题。在这么一个环境中放飞自我的时候,强调的是个人英雄主义,而这里面也会有明显的问题。我们现在都在思考一个问题,学校如何对国家的发展做贡献,如何面向国民经济主战场干点有针对性的事情。国家需要很多支撑发展的技术,但北大的科研太多单打独斗,在某种程度上影响了对国家贡献的发挥。我现在就是这种单兵作战方式,基本上一个光杆司令,带着几个学生做科研,没有团队。在这种情况下,你想对这个行业发展有所贡献是有难度的事,意味着我自己要面对的可能是若干个来自其他研究单位的强大团队。如果工大能够组织好各种资源和人才,有可能瞬间就能把我给灭掉(超越)。这是比较普遍存在的现实,工大应当努力发现其中的机会,结合自身和北京市的优势,找到合理的突破方向。

1、关于人才引进和如何发挥科研优势

首先,看学校特点是什么?其次,面向国民经济主战场的时候,你能够发挥的特长是什么?这个问题涉及太多方面的输入,想明白不是很容易的事。工大有自己的特点,理工科的背景,尤其是工科的背景,而且,又是北京市重点支持的学校。在工程技术方向上有所专长,如果在面向北京市发展问题上加强具体工程技术专业方向的顶层战略研究,有机会做出对地方发展有贡献的业绩。在某些行业上,工大在国内也绝对不弱。在这些方向上有组织的有规划的进行攻关式突破,也是工大可能的发展机会。总的来讲,工大在某个行业里头有很显著的成果,但还是整体偏弱。针对自身的特点,有计划有组织的创造环境,引进一些高水平人才,有几个“尖子”突破了,整体水平就上去了。在今天的形势下如果没有突破,谈发展就太难了。在师资培养和引进人才方面,除了实在的人才引进之外,还可以通过合作方式解决人才紧缺问题。为我所用,不一定为我所有,也是一种有效的解决方案。可以先找到“为我所用”的人材,把你带起来,到一定水平时候,再去考虑是否可以“为我所有”。很多国内高校也是类似的做法,通过有组织、有计划性的分析自身发展特征,形成特色团队带动整体发展。目前,所有学校都面临太多任务和业绩的压力,疲于奔命的领导者很难静下来认真考虑战略发展问题,发展规划更多来自浅层思考或当务之急。我认为工大要充分利用自己的区位优势,北京发展这么快,还有京津冀协同发展,你说这里面有多少机会?关键是领导和专家要真正坐下来,排除本位思维,以更高的视角考虑和研究发展问题,做一些别人都没有做到的事,才能真正显示你功力所在。把一些具体方向上的战略规划做透,干成一些事完全有可能性。

2、关于人才培养上。有一件事我觉得工大可以思考,就是在工大的学生教育里面能不能有一些工程师思想的灌输。我一直在跟学生说,我自认我不是什么先生、教授,我是中国最好的工程师。今天中国最缺的是真正有水平的工程师。如果看一下科学技术的发展历史,你就会发现有很多定律和算法不是来自科学家,而是工程师们在面临实际问题时研究出的解决方案。我们在教学上能否去教一些科学技术发展史,让学生们知道那些有创意的工程师是怎么成长的,给工程师的概念正名。给工科学生灌输科学技术发展历史,就是把书本上干巴巴的文字和概念变成了故事,让学生知道这个知识点的来龙去脉和相关逻辑关系,知道怎么用这些知识,学会遇到问题时如何启动创新的开关。这是一个如何教,怎么学的问题,解决这个问题比讲概念、讲定义、讲推导和讲做题更重要。

另一方面,我觉得现在工科学生的语文能力必须在大学再次培养,应该开设必修课。因为,靠作文套路考上大学的学生在写课程报告等作品时就没了套路,把自己的理解和思考变成大白话是否给自己写明白了都说不清;没有合理的逻辑架构和文字编辑,别人基本看不懂,垃圾文件就这样诞生了。技术报告不是小说,没有专业化的文字能力训练,到社会上怎么混?要教学生如何把自己的理解和思路以简单准确的文字让别人看懂才是写作的首要目标。我自己写邮件时都会反复推敲,这个结构和文字对不对?是不是用最简短的文字让收件人快速明白,不会产生误解?在指导学生科研的时候,我也常会推荐他们看一些哲学方面的书,包括毛泽东的论著。那里面的白话哲学是绝对指导科研的最好教材,其内容都是从非常具体的实践中提炼出来的科学解决办法。我会跟学生说,你要没有这种实实在在的调查研究的精神就做不好科研,这就是作科研的最起码的逻辑。

总之,无论是一所大学的发展,还是一个学科的定位,站到高才能看的远,你的眼界和格局,决定了对一件事情的战略研判,决定了对未来影响。要做到站到高才能看的远并非容易的事,需要学习和觉悟。学到的知识可以应对考试,但不是能力;只有通过自己的思考和实践,知识才会在觉悟的过程中变成有价值的生产力。我们今天的教育太注重知识的传播,基本忽略了思考和实践的训练,使教育的努力大打折扣,没有达到教育对社会发展应有的效果,学生和家长的投资也没有得到应有的回报。工大可以考虑在如何给学生创造更合理有效的思考和实践环节,当他们走上社会时,让聘用者感到工大学生更高的觉悟程度,有更高的价值创造能力

校友总会

您的实验室里有工大学生么?您如何来评价他们的表现?在您的认知里,您觉得工大学生有哪些特色和优势?

张大成

我的实验室有多名工大毕业的学生。总体来讲,工大学生能比较能踏实地去做一个事情,而且能把这件事做成。相对而言,工大的学生可能更“沉醉”于“无为”。就说我实验室的这些工大学生,如何发展更多取决于我们怎么培养;培养到位了,86级的工大毕业生到2008年就评上教授级高工了。

我觉得今天的学生们考大学或考研选的是职业和就业,不是选专业。所以从招生的时候就给学生的职业规划出来是学校的责任或竞争力所在。不管哪个阶层的考生,选了学校的某个专业方向,多数出去会到这个方向就业;因此学校需要把专业和职业的关系打造的尽可能通畅。想清楚学校的目标是为社会提供有价值的劳动力,你就会得把学生往那个目标上带,让学生出去以后能够比较容易地跟社会需求接上,这样的学校就是成功的,能够创造价值的学校。这需要学校自我能力的积累,还需要跟上社会变化中的普遍性规律,排除表象的干扰,做好规划才能逐步接近目标。无论如何规划和发展,做最好自我的原则不能放弃,不要做最好跟随者。

后记

一个人,若能始终不忘初心,一生被兴趣所牵引,为自己内心的向往而脚踏实地的一步一步付出努力,并在成长中不断超越自己,最终,成就自己的人生梦想,应该是一种极大的幸福和满足吧。

一直以来,无论顺境或逆境,张大成教授正是凭着对自己心之所向义无反顾的追求,凭借着一股不甘平庸,踏实肯干,积极进取的实干精神,终于,成功地走出了一条自强、自立,非同一般的个人成材之路。给我们留下了无限的启迪和思考,更为广大青年学子不拘一格的成才之路树立了一个精彩的典范。

无论是执著创立中国最好的微电子工艺实验室,还是率领团队醉心于科研而做出“国际标准”,或是,高标准,严要求的教育对待学生,张大成教授始终都以“一流的”的水准来衡量和要求自己,并带动周围的人共同奋进。在看似波澜不惊的态度里,却深藏着他对事业的无限热爱和极致追求。

几十年恒守初心,矢志创新学术,专心教书育人,张大成在追求自由发展的路途上取得了非凡的职业成就,成为现今微电子领域当中集大成的学者和专家。作为人才济济的北工大79级大学生群体中的一个优秀代表,一个卓有成就的科学家,一个从工大出发,逐步成长起来的名校教授,张大成的成功足迹早已悄然镌刻在他的母校,北工大将近60年发展历史的荣誉簿上。

访谈|北工大校友总会

撰稿| 聂金全 龙英

排版| 相朋坤 雷滟锋

统筹审核|聂金全