Как Ким Чон Ки помог стране стать полупроводниковой сверхдержавой

…Их называли «мафией Кима». Конечно, самому Киму такое именование и в голову бы не пришло. Но то, что говорили южнокорейские инженеры о его бывших учениках, было чистейшей правдой: те были повсюду.

К середине 1980-х годов, когда в Южной Корее значительно ускорилось производство чипов, инженеры, учившиеся у Кима в Корейском институте передовых технологий (KAIST), заняли ведущие должности на предприятиях полупроводниковой отрасли, в университетах и государственных институтах. В начале XXI века Южная Корея стала величайшей державой мирового рынка полупроводников, именно она удовлетворяла 60% международного спроса — и это только на микросхемы памяти. 

По всему миру протеже Кима удостаивались лестных слов за невероятные успехи в преобразовании экономики страны, которая в 1959 году довольствовалась сборкой радиоприемников, а к началу 80-х кое-как развернула производство устаревших чипов памяти.

От немалой части страна обязана своим успехом господину Ким Чон Ки. Он был первым в Южной Корее профессором, начавшим систематически преподавать полупроводниковую инженерию. С 1975 года, когда страна только-только освоила производство примитивных транзисторов, по 2008 год, когда он ушел на пенсию, Ким подготовил более 100 студентов, де-факто создав два первых поколения южнокорейских специалистов в сфере полупроводников.

Фонд Samsung Welfare Foundation оценил вклад Кима, наградив его в 1993 году престижной премией Ho-Am за «создание прочного фундамента корейской полупроводниковой промышленности». С тех пор в южнокорейских СМИ его называют не иначе как «крестным отцом» отрасли. Однако за пределами Южной Корее Ким практически никому не известен. Кто же этот серый кардинал полупроводниковой «мафии»? 

Сначала было фото

Ким Чон Ки родился в Сеуле в 1942 году, во времена, когда Корея была колонией Японской империи. Его мать работала учителем начальной школы, а отец, Ким Бён Вун, был инженером-текстильщиком в компании Kyungbang, крупном корейском производителе пряжи и тканей. Ким-старший участвовал в строительстве первой прядильной фабрики компании, и его инженерная смекалка не раз удивляла сына. «Он ежедневно совершал обход фабрики», — вспоминает Ким. «Он говорил, что может по одному звуку определить, какие станки неисправны и что с ними случилось». Именно здесь берет начало главная движущая сила всей дальнейшей карьеры Ким Чон Ки — в будущем он будет называть ее «инженерное мышление». 

В детстве Ким Чон Ки был образцовым южнокорейским школьником: прилежным, послушным и молчаливым. Несмотря на то, что семья настойчиво уговаривала его пойти по стопам отца в текстильную промышленность, он выбрал электротехнику. 

По окончании обучения в Сеульском национальном университете Ким Чон Ки под руководством Эдварда С. Янга, специалиста по теории транзисторов, получил докторскую степень в Колумбийском университете в Нью-Йорке. Вскоре после этого, летом 1970 года, компания Fairchild Camera and Instrument пригласила Кима в свою лабораторию в Пало-Альто, Калифорния.

Еще со времен Второй мировой войны компания Fairchild Camera была ведущим мировым разработчиком оборудования для визуализации, включая радарные камеры, радиокомпасы и рентгеновские аппараты. В 1957 году компания основала подразделение Fairchild Semiconductor для производства транзисторов и интегральных схем из кремния. В то время это была настоящая новинка, поскольку в большинстве полупроводников использовался германий. Это подразделение произвело на свет десятки продуктов, включая первую кремниевую интегральную схему. Новичок в научно-исследовательской лаборатории Fairchild Ким был направлен на работу с одним из новых видов полупроводников — прибором с зарядовой связью (ПЗС).

Всего за год до этого, в 1969 году, Джордж Э. Смит и Уиллард Бойл из Bell Laboratories предложили идею ПЗС, за которую впоследствии получили Нобелевскую премию. Однако именно Ким и его коллеги из Fairchild реализовали первые коммерческие ПЗС, широко использовавшиеся в цифровой фотографии, радиографии и астрономии. 

Ким настолько хорошо разбирался в технологии ПЗС, что другие инженеры компании регулярно заходили к нему в офис в конце рабочего дня, чтобы посоветоваться. «Вскоре они стали называть меня Профессором ПЗС», — вспоминает он.

Помимо прочего, Ким помог разработать ПЗС-датчик изображения и первый двухфазный линейный ПЗС-датчик изображения, который, по его словам, гарантировал «простоту использования и высокое качество воспроизведения изображения». «ПЗС Fairchild — или лучше называть их ПЗС Чон Ки — обеспечили широкое применение камер высокого разрешения», — утверждал Янг. Без этих функциональных устройств, «не было бы Нобелевской премии за ПЗС».

Время, проведенное Кимом в Fairchild, изменило его самого не меньше, чем технологию производства камер. Учеба в Южной Корее и Колумбийском университете в первую очередь состояла в усердной подготовке по книгам и освоении теоретической базы.  Но опыт работы в Fairchild укрепил его убеждение, впервые внушенное ему отцом, что настоящее «инженерное мышление» требует практических навыков не меньше, чем теоретических знаний. Помимо проведения массы экспериментов, он взял за правило читать внутренние технические отчеты и служебные записки, хранившиеся в библиотеке компании. Некоторые из них он позже перевез в KAIST и использовал в качестве учебных пособий.

Кроме того, работая в Fairchild, Ким научился правильно взаимодействовать с коллегами и руководить другими инженерами. Если в начале карьеры он был тихоней и интровертом, то в Fairchild наставники побуждали его выражать мысли ясно и уверенно. В дальнейшем Ким стал «самым разговорчивым» профессором в KAIST, по словам нескольких коллег-преподавателей, а его отсутствие создавало впечатление, что весь кампус притих.

Ким быстро поднялся по служебной лестнице Fairchild. Но всего через пять лет работы он вернулся в Южную Корею. Его горячо любимый отец умер, и, будучи старшим сыном, он чувствовал большую ответственность за заботу об овдовевшей матери. Расовая дискриминация, с которой он столкнулся в Fairchild, также задела его гордость. Но важнее всего было то, что дома он нашел идеальное место работы.

Тогда институт носил имя KAIS (буква «Т» была добавлена только в 1981 году), новое место работы Кима являлось первым южнокорейским НИИ и по сей день остаётся одним из самых престижных. Правительство Южной Кореи основало институт в 1971 году при финансировании Агентства США по международному развитию и пригласило Фредерика Е. Термана, легендарного декана инженерной кафедры Стэнфордского университета и «отца» Силиконовой долины, разработать программу его развития. Терман подчеркнул, что деятельность KAIS должна быть направлена на «удовлетворение потребностей корейской промышленности и прочих учреждений в высококвалифицированных и склонных к новаторству специалистах, а не на пополнение мировых запасов базовых знаний». Для Кима же это было идеальное место, чтобы развить свою новообретенную философию « инженерного мышления».

Лаборатория, положившая основу полупроводниковой промышленности  Южной Кореи

Лаборатория Кима в KAIS стала привлекать десятки амбициозных магистрантов и докторантов практически с момента его назначения весной 1975 года. Первопричина популярности лаборатории была очевидна: южнокорейские студенты жаждали знаний о полупроводниках. Правительство превозносило важность этих устройств, равно как и электротехнические компании вроде GoldStar и Samsung, которым они были необходимы для производства радиоприемников, телевизоров, микроволновых печей и часов. Но промышленность до сих пор не могла наладить массовое производство собственных чипов, за исключением самых простых интегральных схем, таких как КМОП-чипы для часов — во многом из-за нехватки специалистов по полупроводникам. В течение 20 лет, вплоть до середины 1990-х годов, работа в лаборатории Кима была, по сути, единственным способом для начинающих специалистов по полупроводникам в Южной Корее получить практический опыт. KAIS был единственным в стране университетом, где имелись достойные преподаватели и подходящее оборудование.

Но не виртуальная монополия KAIST на обучение специалистов по полупроводникам сделала Кима лучшим наставником среди равных. Он внедрил новый для Южной Кореи стиль преподавания и освоения инженерного дела. Так, его убеждение в том, что «инженерное мышление» требует равного соотношения теории и практики, поначалу озадачило студентов, воспринимающих инженерию в основном как научную дисциплину. Несмотря на то, что они прекрасно разбирались в математике и были хорошо начитаны, большинство из них никогда не выполняли серьезной работы по проектированию микросхем.

Поэтому одним из первых уроков, которые Ким преподал своим студентам, было умение работать руками. Прежде чем они приступали к реализации собственных проектов, он поручал им уборку лабораторий, ремонт и модернизацию оборудования, а также поиск необходимых запчастей. Таким образом, студенты учились самостоятельно решать проблемы и импровизировать в ситуациях, к которым их не готовил ни один учебник. Их представление о том, что значит быть инженером, изменилось глубочайшим образом и на всю жизнь. Многие из них признаются, что и по сей день повторяют изречения Кима. Например: «Не вздумай подбирать то, что другие выбросили в мусор». И «Ученые в первую очередь думают, «почему», а мы, инженеры, должны в первую очередь думать, «как». А также « Неверное решение иной раз лучше, чем медленно принимавшееся».

Бывшие студенты Кима вспоминают его как доброго, обладающего чувством юмора, не авторитарного, скрупулезного и трудолюбивого человека. Но они также говорят, что он был строг, вспыльчив и даже страшен в гневе, особенно когда считал, что студенты ленятся или проявляют небрежность. Ходит легенда, что некоторые из его учеников проникали в лабораторию по лестнице с крыши, минуя кабинет Кима. Больше всего он огорчался, когда студенты не могли правильно сбалансировать теорию и практику. «Сперва сделайте что-то сами, а там и поговорим», — ругал он тех, кто слишком много времени тратил на  теоретические знания. С другой стороны, он любил повторять: «Почему бы тебе не пошевелить кое-чем мягким внутри кое-чего твердолобого, что сидит на твоей шее?» в качестве упрека тем, кто тратил слишком много времени на ручной труд, подразумевая, что интеллектуальная часть профессии — не то, чем стоило бы пренебрегать.

Мафия Кима

Многие из бывших учеников Кима сыграли важную роль в развитии полупроводниковой инженерии Южной Корее.

Кён Чон Мин. Первый докторант Кима в KAIST. В 30 лет стал профессором в своей альма-матер. Наибольшую известность ему принесла разработка микропроцессорных чипов в начале 1990-х годов, которые были полностью совместимы с чипами Intel 80386 и 80486. Кроме того, он создал и управлял двумя центрами по разработке микросхем.

Квон О Хён: Получил степень магистра под руководством Кима и докторскую степень в Стэнфордском университете. Работая в Samsung Electronics, он разработал 64-мегабитную память DRAM в начале 1990-х годов и внес вклад в развитие подразделения System LSI компании в 2000-х годах. В 2010-х занимал должность генерального директора и вице-председателя компании.

Лим Хён Кю. Изучал PMOS под руководством Кима, а затем стал первым зарубежным стипендиатом Samsung (в Университете Флориды). Он был наиболее известен как разработчик флеш-памяти NAND в начале 1990-х годов, и его часто называли «мистер NAND Flash». После ухода на пенсию из Samsung занимал пост вице-председателя конгломерата SK.

Су Кан Дэог. Получил степень магистра и доктора наук под руководством Кима. В компании Samsung Electronics он участвовал в различных проектах в области памяти, включая флэш-память NAND. В 2006 году был удостоен звания Samsung Fellow, высшей награды компании, за вклад и в надежде на будущие достижения.

Чо Бён Джин. Является автором более 300 технических работ. Какое-то время работал в компании Hyundai Electronics (сейчас Hynix), после чего 10 лет преподавал в Национальном университете Сингапура. В 2007-ом вернулся в KAIST и стал пионером исследований в области графена и термоэлектрических устройств.

Ха Йон Мин. Гуру технологий TFT-LCD и OLED в LG Display — работал над этой темой с момента окончания университета под руководством Кима и до настоящего времени. Благодаря ему LG Display стала основным поставщиком TFT-LCD и OLED-панелей для средних и малых электронных устройств, включая продукцию компаний Apple, HP, Dell и Lenovo.

Пак Сун Ке. Пак, которого иногда называют «сокровищем Hynix», разработал практически все типы микросхем памяти, включая высокоэффективные и более скоростные DRAM и самые маленькие ячейки флэш-памяти NAND. Также отвечал за разработку 96-слойной 3D NAND в конце 2010-х.

Чун Хан. Пожалуй, самый успешный из всех учеников Кима. Его компания i3system разрабатывает сложные инфракрасные датчики изображения для оборонного и коммерческого рынков. Благодаря его более чем 30-летней работе Южная Корея стала седьмой страной в мире, серийно производящей инфракрасные датчики изображения.

Своей прямотой Ким оказал влияние не только на собственных студентов, но и на бесчисленное множество других людей. Он сотрудничал и даже делил лабораторные помещения с другими профессорами KAIST, и ему нравилось посещать другие факультеты и университеты для проведения семинаров или просто ради новых идей и перспектив — поведение, которое было и остаётся очень необычным для южнокорейской академической культуры. В своей автобиографии Чин Дэ Дже, разработавший в 1989 году 16-мегабитную DRAM в Samsung и позже занимавший пост министра информации и технологий Южной Кореи, вспоминает, как искал наставничества Кима, когда в середине 1970-х годов он сам был студентом Сеульского Национального Университета (SNU). «Между SNU и KAIST царил дух соперничества», — вспоминает Чин, которого в альма-матер назвали «проблемным студентом» за то, что он учился у конкурирующего профессора.

Дух товарищества Ким распространял не только в академических кругах, но и на производстве и в государственных учреждениях. В начале 1980-х годов, во время академического отпуска, он возглавил исследование и разработку полупроводников в финансируемом правительством Корейском институте электронных технологий, который под его руководством разработал 32-килобайтные и 64-килобайтные ПЗУ. Популярность его семинаров по полупроводникам в KAIST вдохновила компании GoldStar (LG с 1995 года), Hyundai Electronics (Hynix с 2001 года) и Samsung спонсировать свои собственные учебные программы в KAIST в 1990-х годах. Тесное сотрудничество Кима с этими компаниями также помогло запустить другие новаторские инициативы, финансируемые в основном из средств промышленного сектора KAIST, включая Центр высокопроизводительных интегрированных систем и Образовательный центр проектирования интегральных микросхем, которыми руководил бывший студент Кима Кюн Чон Мин. А полупроводниковая промышленность, в свою очередь, выиграла от того, что на орбите Кима появлялись все более и более квалифицированные кадры.

Эволюция полупроводниковой промышленности Южной Кореи

Лаборатория Кима в KAIST развивалась параллельно с ростом полупроводникового сектора в Южной Корее, причем этот процесс можно условно разбить на три периода. В первый период, начавшийся в середине 1960-х годов, правительство руководило процессом, принимая законы и разрабатывая планы развития отрасли, создавая исследовательские институты и заставляя компании и университеты уделять больше внимания полупроводниковым технологиям. Samsung и другие электронные компании всерьез занялись производством полупроводниковых устройств только в начале 1980-х годов. Поэтому, создав свою лабораторию почти за десять лет до этих событий, Ким фактически готовил инженеров для удовлетворения еще не сформировавшихся потребностей отрасли.

Его первая группа студентов работала в основном над проектированием и изготовлением полупроводников с использованием технологий PMOS, NMOS и CMOS, которые, хотя и не были передовыми по мировым стандартам, были довольно продвинутыми для Южной Кореи того времени. Поскольку рабочих мест в промышленности было мало, многие выпускники лаборатории Кима занимали должности в государственных исследовательских институтах, где разрабатывали современные экспериментальные микросхемы. Исключением был Лим Хён Кю, один из первых кандидатов Кима в магистры, которого Samsung отправила учиться в KAIST в 1976 году. В дальнейшем Лим возглавил разработку различных устройств памяти в Samsung, и в первую очередь флэш-памяти NAND в 1990-х годах.

Второй период начался в 1983 году, когда Samsung объявила, что намерена решительно развивать полупроводники, начав с DRAM. Этот шаг подтолкнул конкурирующие конгломераты, такие как Hyundai и GoldStar, сделать то же самое. В результате южнокорейская индустрия чипов начала стремительное развитие. KAIST и другие университеты предоставили необходимую рабочую силу, а правительство слегка отошло от этого вопроса. В лаборатории Кима студенты занялись изучением новых технологий — в том числе тонкопленочных транзисторов из поликремния (для ЖК-панелей), инфракрасных датчиков (для военного применения) и средств быстрой термической обработки (которая повысила эффективность и снизила затраты на производство полупроводников) — и опубликовали свои результаты в престижных международных журналах.

Выпускники KAIST устремились в Samsung, GoldStar/LG и Hyundai/Hynix. Поскольку давление со стороны государства ослабло, некоторые выпускники первого периода, работавшие в государственных исследовательских институтах, также перешли на работу в корпорации. В то же время все больше и больше бывших студентов Кима получали университетскую профессуру. Например, после ухода из лаборатории Кима в 1991 году Чо Бён Джин четыре года занимался разработкой DRAM и флэш-памяти в Hyundai, после чего стал ведущим профессором в Национальном университете Сингапура, а затем в KAIST. Кюн Чон Мин, первый докторант Кима, присоединился к преподавательскому составу KAIST в 1983 году; к тому времени, как он вышел на пенсию (2018), Кюн подготовил больше специалистов по полупроводникам, чем сам Ким.

В третий период, начиная с 2000 года, промышленность взяла на себя руководство разработкой полупроводников. Институты выпускали всё больше специалистов и проводили масштабные исследования при минимальном вкладе со стороны правительства. Выпускники лаборатории Кима продолжали руководить разработкой полупроводников, некоторые из них стали высокопоставленными управленцами. Например, Квон О Хён, получивший степень магистра в KAIST в 1977 году, занимал пост генерального директора Samsung Electronics большую часть 2010-х годов, когда компания доминировала на мировом рынке не только памяти, но и мобильных телефонов, телевизоров и бытовой техники.

Другие выпускники сыграли ключевую роль в исследованиях и разработках в области полупроводников. Ха Йон Мин в LG Display занимался разработкой TFT-LCD и OLED экранов для планшетов, ноутбуков и мобильных телефонов; Пак Сун Ке, которого иногда называют «сокровищем Hynix», разработал большинство модулей памяти, выпущенных компанией. Тем временем в научных кругах Ким стал образцом для подражания. Многие его ученики переняли его методы и принципы преподавания, обеспечивая стабильный приток высококвалифицированных специалистов в области полупроводниковой техники на несколько поколений вперёд.

Весной 2007 года, менее чем за год до того, как Киму исполнилось 65 лет — а это обязательный пенсионный возраст в южнокорейских академических кругах, KAIST избрал его одним из своих первых почетных профессоров, позволив ему заниматься наукой пожизненно. Помимо премии Хо-Ам, за годы работы он получил множество других наград, включая орден «За гражданские заслуги» за «выдающиеся заслуги... в интересах повышения благосостояния граждан и содействия национальному развитию». А в 2019 году он был назван человеком с выдающимися заслугами в области науки и техники, что является одной из высших наград страны.

Наследие и легенда

Сегодня для молодых южнокорейских инженеров, занимающихся полупроводниками, Ким Чон Ки — это легенда, великий невоспетый герой, благодаря которому их страна поднялась на вершину производства микросхем. Но сейчас её доминирование на мировом рынке находится под угрозой. Несмотря на то, что в последние десятилетия Южная Корея яростно конкурировала с Тайванем, её самым грозным соперником, скорее всего, станет Китай, чей амбициозный план «Сделано в Китае 2025» отводит приоритет развитию полупроводниковой промышленности. С 2000 года эта страна была основным импортером южнокорейских чипов. Но недавние крупные инвестиции Китая в полупроводники и наличие высокообразованных китайских инженеров — включая специалистов по полупроводникам, прошедших обучение в США, Японии и Южной Корее, — означают, что китайские полупроводниковые компании вскоре могут стать фаворитами на этом рынке.

Проблема усугубляется еще и тем, что правительство Южной Кореи пренебрегло своей ролью в поддержке развития индустрии чипов в XXI веке. Спустя почти 50 лет после того, как Ким начал обучать первых инженеров по полупроводникам, отрасль снова столкнулась со значительным дефицитом рабочей силы. По оценкам экспертов, каждый год требуется несколько тысяч новых специалистов-инженеров, но страна производит лишь несколько сотен. Однако, несмотря на мольбы компаний о привлечении большего количества работников и требования университетов о проведении политики, способствующей развитию академического образования и исследований, правительство мало что делает.

Ближе к концу своей карьеры Ким начал беспокоиться о том, что «инженерное мышление», укоренившееся в Южной Корее, стало излишне косным. «Экономическое развитие Кореи зависело во многом от навыков обратной инженерии и следования за передовыми странами», сказал он в интервью 1997 года. Этот подход «моментального подражания», добавил он, опирался на систему образования, которая учила студентов «читать карты» — определять цель продукта и прокладывать курс к её достижению. «А кто рисовал эти карты? Передовые страны! Теперь мы должны изменить нашу образовательную политику и научить наших студентов самим рисовать себе новые карты».

Возможно, Ким не успел до конца реализовать свою амбициозную идею — воспитать целую страну творчески мыслящих инженеров, способных стать первопроходцами в области революционных технологий, которые могли бы обеспечить Корее лидерство на мировой арене. Но его преемники, вероятно, смогут пронести этот манифест через всю свою жизнь и приблизиться к его воплощению. От этого зависит будущее Южной Кореи.