科研之路
1958年，我毕业之年，集成电路在美国发明，揭开了信息时代微电子芯片创新的序幕。从此我就与集成电路结下了终身之缘。
到2019年，集成电路已经发明61年，它已如同组成人体的细胞一样，和软件一起成为信息社会的基础元素，无处不在，成为人们生活和产业发展中不可或缺的必需品。集成电路的科学技术水平和产业规模已成为衡量一个国家综合实力的标志之一，是当之无愧的国之重器。
从教61年来，我体会最深的两句话是：科学研究的本质在于创新，教书育人的灵魂在于启迪。在我的科研之路上发生了很多事，在此我想重点回忆六件事。
硅栅N沟道1024位MOS动态随机存储器的研发过程
1969年，我们聚焦于研发大规模集成电路。那个时期，我在反复思考一个问题：选择什么样的课题才能对国家微电子产业发展有更大贡献，并能立足国际微电子技术发展前沿？带着这个问题，我和同事们开展了深入的调查研究。在调研过程中，图书馆常有一个角落的灯光亮到凌晨两三点。经过近半年时间的调查研究和数十次的专业讨论，大家一致认为：硅集成电路存储器由于其稳定、可靠并可以低成本大批量生产的特性，必将替代磁芯存储器；而在半导体存储器中，当时又以硅栅N沟道技术性能最好，集成密度又高，因此硅栅N沟道技术必然能成为对产业最有影响力的微电子前沿技术。我们最后选定了这个方向，决心研制硅栅N沟道1024位MOS动态随机存取存储器（DRAM）。我担任该课题领导小组组长。
经过6年多坚持不懈的奋斗，我们采用了多种途径来消除技术瓶颈的困扰，在无数次失败的基础上总结科学规律，终于克服了设计掩膜版制作、硅栅薄膜生长和氧化层离子沾污等多项技术难题，1975年研制成功了国内第一块3种类型（硅栅P沟道、铝栅N沟道和硅栅N沟道）1024位MOS动态随机存取储存器，独立自主地开发出了全套硅栅N沟道技术，被称为我国MOS集成电路技术和产业发展过程中具有里程碑意义的事件。它比Intel公司研制成功硅栅N沟道MOS DRAM只晚了4年，因此获得了1978年全国科学大会奖。研究的过程非常艰辛，有人说是这用“汗水”浇灌成的，我说是用“鲜血”凝成的，因为每研制成功一块电路，我的十二指肠就会出血一次，最严重的一次是我从实验室走廊被直接送到北医三院去急救。
我们获得初步成功和成果之后，没有孤芳自赏。为了提高全国集成电路产业技术水平，我们组织了3期短训班，无偿地将苦苦奋斗了6年得到的科研成果的设计版图转给20多个单位。不仅如此，我们还派出小分队去相关公司讲课、辅导，帮助同行解决技术上的困难，让他们以最快的速度使我国MOS集成电路技术和产业水平上了一个新的台阶。北京大学微电子学研究所也因此一直被认为是硅栅N沟道技术的主要发源地和开拓者。
奋战“1024”的革命精神和科学分析精神一直是我们微电子学研究所的光荣传统，也是我们此后不断取得科技攻关胜利的宝贵精神力量。“1024”精神就是面对国家的急需，不怕困难，迎难而上，分析困难，解决困难，是大无畏的革命精神与理性地提出问题、分析问题和解决问题的科学精神相结合的典范。
多晶硅薄膜物理和MOS绝缘层物理研究
在总结硅栅N沟道1024位MOS动态随机存取存储器研制经验基础上，我认为还有两个技术的科学规律没有被充分理解与掌握，需要我们进一步加强研究。于是，我们开展了对多晶硅薄膜物理和MOS绝缘层物理的系统研究。
在多晶硅薄膜研究方面，我们首先针对多晶硅薄膜氧化层增强氧化现象对集成电路成品率和性能影响这一关键因素进行研究。对多晶硅薄膜存在晶粒间界的物理特征，提出了是晶粒间界在氧化过程产生的应力导致了氧化增强现象的观点。为此开展的TEM（透射电子显微镜）实验证明了这个推测理论的正确性，我们还总结提出“应力增强氧化”模型，进一步据此推导出了指导多晶硅薄膜氧化的工程方程和特征参数。
MOS绝缘层物理研究则是另一个来源于实践过程的研究课题，当时在1024位MOS DRAM研究过程里栅氧化层中离子沾污引起的硅表面反型和阈值电压不确定，导致我们1024位存储器常常做不出来，这促成了我们多位教授（主要是谭长华、许铭真、吉利久等）之间的合作，系统研究氧化层中离子沾污的测试方法和它的规律，这些工作的深入研究使北大微电子所MOS绝缘层物理研究室跃进了世界水平的行列。
研究科学问题要善于抓住事物的本质特征，例如多晶硅薄膜的本质特征是存在晶粒间界，然后以此出发，提出问题，分析问题，并解决问题。这是对一个从事教学和科研的人员的基本素质要求。
ICCAD三级系统和集成电路产品开发
20世纪80年代初，我国加大发展集成电路产业的力度，为此首先要发展设计业。谁掌握集成电路计算机辅助设计（ICCAD）工具（被称为“皇冠上的明珠”），谁就掌握了主动权。当时我国政府曾与法国谈判，试图通过技术引进来解决软件工具的源程序问题，但由于“巴黎统筹委员会”对华禁运高新技术，使我们下决心自己组织力量来开发大规模集成电路计算机辅助设计系统。
这是一项战略性的任务。时任电子工业部部长李铁映同志专门邀请我出来担纲。1986年，我受命担任全国ICCAD专家委员会主任和全国ICCAT专家委员会主任。为确保成功完成这项使命，在电子工业部和微电子局的领导下，我组织总体组，设定了以研制成功满足产业发展和国防建设需要的具有自主知识产权的集成化、实用化的大型ICCAD系统为目标；组织了全国包括高等院校、科学院和工业研究部门各单位从事ICCAD软件工具开发研究与应用的优秀人才，联合攻关、集中开发；同时，组织力量，引进国外先进技术和人才，制定了国内外相结合的工作方针。
在全国联合攻关会上，我说：“国家的需要就是我们科技人员报效祖国的方向，现在就是我们报国的最好时机。我们一定要急国家所急。我们一定要科学分析，锲而不舍，集中力量打歼灭战，解决问题。”“不解决这个问题，我‘决不罢休’！”
经过6年的奋斗，我们成功研制了全国第一个按软件工程方法开发的大型集成化的超大规模集成电路计算机辅助设计系统，该项目获得国家科技进步一等奖。这使我国继美国、西欧、日本之后进入能自行开发大型ICCAD系统的先进国家行列，不仅打破了西方国家对我实行的封锁，而且为我国集成电路设计业奠定了重要的技术基础。这一成果使我国扬眉吐气，从此能够在平等基础上与西方国家谈国际合作与交流。这是我最自豪的一件事。
1992年，江泽民主席等中央领导亲自听取我们的成果汇报。时任机电部副部长曾培炎同志指着我对李铁映同志说：“你当年把他请出来主持这项工作，现在他圆满地完成了任务。”
参与特种应用集成电路的研究
现代战争是信息化战争，微电子是信息化装备的基础，建设自主的微电子预研体系则是一项基础工程。1988年，中国电子科学研究院组建电子预研管理机构，成立了先进微电子技术专家组，邀请我担任组长。在此基础上，1990年国防科工委成立了微电子技术专业组，我同时担任国防科工委科技委兼职委员和微电子专业组组长，组织开展先进微电子预研系统建设。
当时国家建设亟须一种“1750”的先进技术，也是国外对我们封锁的技术之一。为此，国防科工委给我们下命令，必须两年内研究出来该技术。我们在庐山召开会议，面对国际的封锁，大家群情激奋，我说：“军威是国威的集中表现，能够参与我国的先进装备建设，是我最兴奋、最有激情的事，也是我们科研人员的报国之机。”为此，我们组织了两个攻关小组，都立下了军令状，下定决心，排除万难。最终我们如期攻克了这个难关，及时满足了装备的需要。
这也是我非常自豪、非常兴奋的一件事。扩展集成微系统研究，创建国家级微米与纳米加工技术重点实验室
发展未有穷期，奋斗永不言止。20世纪90年代初，以硅马达的研制成功为标志的微机电系统（MEMS）开始发展。这是一个新的硅集成微系统发展方向，不仅可以与精密机械系统相结合，而且是可以广泛地与光学、生物、医学、生命科学、化学、物理学和数学等多学科交叉发展的一门新兴技术学科。北大是一所多学科综合性大学，具有发展这一学科的优势。在学校支持下，我与同事们一起向国家有关部门申请获批，1996年在北大建立了国家级重点实验室，我任主任。
实验室一开始定位有四原则：（1）必须是国际先进水平的；（2）组织力量，自力更生，解决关键的“卡脖子”问题，旨在从根本上提升我国MEMS研发水平；（3）向国内外开放，培养人才，特别要开放给博士生，让他们有自己动手的机会；（4）注重科技成果向产业转移，促进产业发展。
经过10年的奋斗，我们终于建立了我国第一个与集成电路兼容的MEMS设计和加工平台，开发了三套具有自主知识产权的工艺加工技术，发布了第一套MEMS CAD设计软件。
耶鲁大学校长理查德在参观我们实验室后回到美国，在《纽约时报》发表文章说：“我在北京大学参观，看到他们有可以从事两种工艺研究的两条生产线[1]，他们的装备和技术的先进性，即使在国外大学里面也很难找到与之相媲美的。”
2006年，“硅基MEMS技术及应用研究”项目获得国家技术发明奖二等奖。
创建中芯国际
1999年，在党中央国务院对高新技术发展高度重视和国民经济高速发展的形势下，我国微电子产业建设迎来了一个新的快速发展时期。在总结国际集成电路产业的发展规律以及我国集成电路产业几十年来发展历程的基础上，我认为我国集成电路产业发展的关键在于：在机制上要有所创新，要突破传统模式，走开放改革之路；要利用国内、国际两种资源，面向国内、国际两个市场，引进组织国际化的一流爱国团队和技术，共同创建我国具有世界先进水平的集成电路制造企业。
1999年年底，适逢张汝京博士等一行来国内考察建设集成电路生产线的可能性，经过信息产业部有关人士的介绍，我们当即约定会面。和张先生见面后，我首先阐述了建设集成电路生产线的建议和可行性，随后在他们考察的基础上，我们第二次在深圳听取了他们的报告，共同讨论合作建设的方案和措施。这真是“天时、地利、人和”，就是这短短两次的会谈，成就了中芯国际集成电路制造有限公司（简称中芯国际）的创建。
2000年1月，中芯国际召开了第一届董事会，决定总部设在上海。2000年8月，中芯国际在上海浦东张江正式破土动工，13个月后，2001年9月25日即建成投产。2003年，中芯国际一厂被世界知名的《半导体国际》评为全球最佳半导体厂之一。
在北京市政府的大力支持下，2002年9月，我国第一个晶片直径300mm的集成电路制造厂在北京亦庄兴建，仅用了2年时间。2004年9月25日，300mm纳米级的集成电路制造厂正式投产。时任北京市委书记刘淇和市长王岐山同志亲自参加了投产典礼。国务院总理温家宝和国务院其他领导，以及著名科学家周光召院士、师昌绪院士等，先后都来视察300mm厂的生产情况，对我们倍加赞赏。
中芯国际最核心的理念是贯彻了改革开放的精神，开创了一个与国际接轨的运作模式，不仅在资本、技术、市场、人才等各个方面能够充分利用国内外两种资源，同时也为逐步培养我国本土人才和进行自主研发提供了一个技术与产业化的平台。《中国集成电路产业全书》的主要编委们经过认真讨论，一致认为中芯国际的创建在我国集成电路产业发展中具有里程碑意义。
从创立中芯国际开始，我一直担任其国内企业的董事长和法人代表，后又任其国际企业的董事长。张汝京博士开始任国际企业董事长和所有公司的CEO。2009年，在与中芯国际共同经历10年风雨之后，我辞去了中芯国际董事和董事长职务，改任中芯国际名誉董事长和首席科学家。在我离开董事长岗位时，中芯国际董事会给我赠送了一个特意制作的纪念鼎，上面刻着：“王阳元教授，作为创始人之一，于2000—2009年期间，在创立和建设中芯国际集成电路制造有限公司的过程中，无私奉献，建立了不可磨灭的历史性功绩，为中国和世界集成电路产业和科学技术的发展做出了卓越的贡献。”
[1] 实际上不应叫作生产线，翻译问题，应是两条实验线。——作者注
