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楊振寧先生本人不是半導體行業的“工程人物”,但他與半導體之間有一種深層的、物理學基礎上的聯系——就像地基與高樓的關系:他打下的理論地基,支撐了后來整個固態電子學、半導體物理的框架。下面我們分幾層來講。
一、從物理原理上——他奠定了“量子場與對稱性”的語言體系
半導體的一切,歸根到底是量子力學在固體中的表現:電子能帶、載流子輸運、能隙、雜質能級……
而楊振寧對物理學的貢獻,是把“對稱性”和“場”的思想確立為現代物理的共同語法。
1954 年他與米爾斯(Mills)提出的 楊–米爾斯規范場論(Yang–Mills theory),雖然最初用于描述基本粒子相互作用,但它揭示了一個更廣泛的思想:
“規律的本質,是局域對稱性。”

在半導體里,這種思想以另一種形式出現:
布洛赫波函數的平移對稱性 → 產生能帶;
晶格缺陷、應變、外場打破對稱性 → 改變載流子行為;
拓撲絕緣體、二維材料中的量子霍爾效應 → 依然是“對稱性破缺與守恒”的故事。
換句話說:
楊振寧給出了現代物理描述“電子世界”的語法,這種語法也正是半導體理論的底層語言。
二、從科學譜系上——他影響了一整代“固體物理的思維方式”
20 世紀 50–70 年代是半導體物理的黃金期:能帶理論、pn 結、電輸運、MOS 結構都在成型。
那一代做半導體的人,很多在量子場論和統計物理的訓練下成長,他們直接受益于楊振寧這一類物理學家的啟發。
比如:
楊振寧早期的統計力學與相變研究(如楊–李零點理論),對理解載流子濃度、相變、能帶重構提供了數學框架。
他主張的“從對稱性出發看物理”的方法,影響了后來的晶格群論、能帶對稱性分析、電子結構計算。
這些思想滲透進了半導體計算模型、能帶工程、甚至 EDA 的物理內核。
三、從學術傳承上——他是“固體物理精神”的橋梁人物
楊振寧在普林斯頓、芝加哥、香港中大等地長期指導學生,其中不少人轉向凝聚態、低維材料、量子器件方向。
他本人晚年對凝聚態物理、超導、拓撲物態的興趣也很濃——這些領域正是“半導體+量子物理”的交匯地。
現在你聽到的許多關鍵詞:“拓撲相、Berry 相、規范場在固體中的實現”,都是在楊–米爾斯框架的語言里長出來的。
可以說:
如果沒有楊振寧那一代人把“場論思維”帶進固體物理,今天我們理解二維電子氣、拓撲半金屬,都會更困難。
四、從哲學意義上——他提醒工程界:規律比現象更深
楊振寧喜歡講一句話:“物理學的美,是從對稱性中生出來的。”
這句話放到半導體行業里,其實是一個很好的警醒:

半導體工程師常被日常數據淹沒——厚度、摻雜、應力、閾值電壓……
但所有這些現象背后,都在遵循幾個最根本的“對稱與破缺”的法則。
懂這些規律,才能“預見變化”,而不僅是“調參數”。
這其實也是楊振寧思想對半導體行業最深遠的啟發:
他讓我們相信:工藝的極限,往往隱藏在物理的對稱性里。
五、總結一句話
楊振寧和半導體的關系,不在于他造過晶圓,而在于他提供了晶圓世界的語言。
他讓我們理解電子為什么能形成能帶,為什么能在對稱破缺的世界里流動、導電、發光。
沒有那種層次的物理思維,半導體產業就少了“底氣”——只有經驗,沒有原理。
如果把整個芯片產業比作一棟摩天大樓,材料科學、工藝工程是鋼筋水泥;電路設計與算法是裝潢與電力系統;楊振寧這一類理論物理學家提供的,是那根看不見的“力學規則”——告訴我們,這棟樓為什么能站得住。
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