《半導體元件物理學》每年被引用逾五萬次

施敏院士在半導體研究有卓越表現。(陽明交大提供/林志成臺北傳真)

研之有物:格物窮理!中研院的25堂數理科學課(時報出版)

施敏寫過最經典也最暢銷的一本教科書,相信全世界學習半導體的人都有念過,就是:《半導體元件物理學》(Physics of Semiconductor Devices),是所有相關領域專業人士必唸的聖經本。

施敏坦言,寫書其實與貝爾實驗室有密切關係。貝爾實驗室的政策,要求每一位研究員每年都要在實驗室內開設或選修一門課。當時施敏想:如果要開課,就來開半導體元件物理學好了,講講元件物理吧。在他開始去圖書館找資料時,他發現貝爾實驗室雖然有全世界半導體的教科書,但是幾乎都只討論「電晶體」,而沒有討論其他元件。於是,施敏開始撰寫講義,並在上課時發給同事。

因爲課程迴響不錯,有同事建議他將講義改編成一本書,並介紹他認識在Wiley出版社的編輯。施敏寄了一百多頁的講義給編輯,結果第二天編輯就打電話過來,表示非常有興趣。於是,施敏就開啓了寫書的旅程。施敏說,那時候差不多是1967年,距離發明電晶體已經20年,全世界和半導體元件有關的文章大概是2,500篇,他全部印下來一篇一篇讀。

撰寫這本書的過程非常辛苦,施敏表示他沒有寫書的經驗,只能慢慢將講義轉換成書稿,寫書的過程大概花了他三千個小時的時間。寫書期間,施敏還答應了臺灣的交通大學董浩雲的講座,隔年要親自到交大任教一年。

施敏說當他剩下差不多五個月截稿時,有責任感的他開始加緊腳步。最後三個月,他每天晚上七點從實驗室回家,此時小孩已經睡了;隔天早上六點他就到實驗室繼續寫書,就這樣連續三個月沒有見到他的小孩。

終於,施敏在1968年7月順利完成英文版書稿,但他也累壞了。訪談中施敏提到,當時覺得渾身不舒服,醫生說他過度疲勞,需要調養身體。雖然寫書非常辛苦,但不意外地,出版之後銷量很好,施敏的書整理了半導體元件中最重要的知識,很快地翻譯成各國語言,包括日文、韓文、西班牙文、俄文以及中國版和臺灣中文版。

隨着半導體領域的快速發展,施敏繼續撰寫了第二版、第三版,甚至最新的第四版(2021年)。施敏表示,從1947年發明電晶體到他1969年出版第一版,過去每年只有約一百篇半導體元件的文章。然而,在1981年他寫第二版時,全世界每年已有三千篇相關文章。到了2006年他和伍國珏(Kwok K. Ng)合寫第三版時,每年已有八千篇文章。最近的第四版是2021年出版,這段期間每年平均有五萬篇以上的半導體文章。

知識量的爆炸,更考驗寫書人的功力。施敏表示,一般學生根本不可能有時間讀完那些文獻,所以他寫書的最大貢獻就是幫大家從資料大海中整理約一千篇的精彩文章,爲學生提供了很好的參考來源。因爲如此,施敏說,他這本書在工程和應用科學領域被引用的次數已經超過65,500次(2023年7月)。

有趣的是,施敏的第三版書,在臺灣被學生們稱爲「炕肉本」。因爲臺灣中文版的第三版封面是故宮博物院的肉形石,很生動地表現出浮閘記憶體的多層結構,施敏笑着說:「肉形石很漂亮,最上面的皮就像控制閘,下面一層脂肪就是氧化層,中間的瘦肉就是浮閘,再下面一層脂肪又是一個氧化層。最下面看不到的基座則代表半導體基版。是不是很像浮閘記憶體呢?」(三之三:摘自《研之有物》)