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看国产光刻机如何造中国芯

时间:2019-08-02 阅读:
从老式的矮胖电视到如今轻薄的液晶电视,都不离开集成电路的发展,也就是我们平时所说的“芯片”。而光刻机是半导体芯片制造业中的最核心设备。以光刻机为代表的高端半导体装备支撑着集成电路产业发展,芯片越做越小,集成的电路越来越多,能使终端变得小巧玲珑。

随着信息社会的迅速发展,手机、电脑、电视等各种电子设备越来越“迷你”,从之前的“大哥大”到现在仅仅几个硬币厚的时尚手机,从老式的矮胖电视到如今轻薄的液晶电视,都不离开集成电路的发展,也就是我们平时所说的“芯片”。自从1958年世界上第一块集成电路问世以来,它的体积越来越小,性能却越来越强大。

而光刻机是半导体芯片制造业中的最核心设备。以光刻机为代表的高端半导体装备支撑着集成电路产业发展,芯片越做越小,集成的电路越来越多,能使终端变得小巧玲珑。

2002年,光刻机被列入国家863重大科技攻关计划,由科技部和上海市共同推动成立上海微电子装备有限公司(下简称“SMEE”)来承担,2008年国家又启动了“02”科技重大专项予以衔接持续攻关。经过十几年潜心研发,我国已基本掌握了高端光刻机的集成技术,并部分掌握了核心部件的制造技术,成为集光机电等多学科尖端技术于一体的“智能制造业中的珠穆朗玛峰”。

微观世界里“造房子”

浦东张江,SMEE总经理贺荣明告诉记者,制造光刻机就是在微观世界里“造房子”——光刻机是一个由几万个精密零件、几百个执行器传感器、千万行代码组成的超复杂思维系统,它的内部运动精度误差不超过一根头发丝的千分之一。打个比喻,就像坐在一架超音速飞行的飞机上,拿着线头穿进另一架飞机上的针孔。由于它技术的超高难度以及系统的复杂性,导致光刻机在全世界形成了超高的技术门槛。

据了解,以光刻机为代表的产品主要应用于四大领域,芯片制造、芯片先进封装、LED制造、下一代显示屏制造。另外还有类光刻机产品,包括激光封装、激光退火等设备,去年开始在试验,今年逐步开始小批生产,未来为移动穿戴、智能时代提供产品。

“17年前,世界上只有少数国家能够制造光刻机,且长期以来对中国实施技术限制。当时,我们国家长期依赖进口,这样下去不利于国家的战略安全和产业安全。”贺荣明说到。

2002年,为实现“用中国人的光刻机造中国芯”的梦想,贺荣明带着几位满怀梦想的“战友”来到张江,承担起制造振兴国家民族的微电子装备产业,开始了艰难的光刻机研发之路。

然而,由于国内的相关行业处于一片空白,无论是专业人员还是配套的零件供应链,都让贺荣明无从下手。在这样的情况下,贺荣明深知,“唯一的出路就是走创新之路。”

为了使研制过程能始终处于良好的受控状态,贺荣明一方面努力学习并借鉴世界上大型复杂工程项目的管理案例,始终不渝地坚持推进用系统工程管理思想和方法来组织推进光刻机项目实施,坚持用产品化、工程化思想来进行产品研发。另一方面,他将创新视为企业的生命和永恒的“发动机”,结合研发项目开展创新实践,有效运用创新方法体系解决了多项实际问题。

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先进封装光刻机、智能搬运机器人在客户清洁车间 SMEE供图

如今,通过十七年的“卧薪尝胆”,SMEE已经完全掌握了先进封装光刻机、高亮度LED光刻机等高端智能制造领域的先进技术。

根据市场需求“沿途下蛋”

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贺荣明与公司技术骨干攻坚克难 SMEE供图

贺荣明告诉记者,高端光刻机开发的周期非常长,难度也非常高,如果在整个过程中只是走研发的道路,而不及时考虑产业化,那么对整个项目的开发、人才团队的鼓励都会带来管理上的困难。SMEE的决策者们在决定以高端光刻机开发为主线的同时,每天都在考虑当离高端产品的开发还有一定高峰要攀登的时候,在“半山腰”、在“山脚”下,能不能把已经掌握或部分掌握的技术变成产品,去服务于行业。基于这个思路,SMEE就形成了很多“沿途下蛋”的产品。

贺荣明告诉记者,同样是光刻机,它在前道的产业化应用难度非常高,但是后道的先进封装对光刻机的应用越来越广泛,可以先行进入,所以SMEE就抓住了这个契机,开发了一款适用于先进封装行业的光刻机。此前,这种光刻机完全依赖于进口,而今SMEE 已经占领了80%以上的国内市场。据不完全统计,现在市场上高端智能手机上都有SMEE 自主研发的先进封装光刻机的功劳。这样一来,产品的研发形成了一种阶梯、波浪,“前面在不断瞄准高科技的发展,同时它不断把掌握的技术辐射为具有应用前景又能为国民经济、产业领域提供很好技术支撑的产品,这样两个目标形成一种互动、良性循环。既通过高科技的研发来锤炼人才,又通过产品的市场化来打造工程性人才,这种人才的分合汇聚组合让公司向两维领域发展(一维是技术高度,一维是产业宽度),不让公司变为纯粹的研发机构,同时也不让公司太功利化。这两者融合能为公司将来高端光刻机的发展提供良好的发展模式。”贺荣明表示。

贺荣明直言,企业运营的最大压力在于技术突破和人才团队的聚焦与持续发展。由于我国技术基础比较薄弱,不但要攻克技术上的难点,还要解决攻克过程中的管理问题。在供应链的打造和高科技行业上受到国外的限制等,使得我国整个技术门类还不健全,整个资源链还不完善,现在一方面以自主创新为主,一方面用更宽泛的国际视野面向全球整合资源。“我国高速发展,吸引了全球高科技人才、组织对我们充满期待,这样迎来了利用国际资源解决自身瓶颈,使得SMEE在坚持自主创新的同时全球化、国际化。”

用中国人的光刻机造中国芯

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清洁车间里开现场办公会 SMEE供图

经过十几年的发展,SMEE形成了一支逾1000人的年龄结构合理、学科门类齐全、专业技术扎实的优秀人才队伍以及与产品化、产业化相适应的经营管理团队。其中博士和硕士超过40%,团队中拥有国家万人计划专家、国家中青年科技创新领军人才、上海市科技领军人才和上海市技术学科带头人等多人。已通过ISO27001信息安全、ISO9001质量管理和ISO14001环境管理等体系的国际认证,是国家级企业技术中心、国家技术创新示范企业、上海市高新技术企业、“国家光刻设备工程技术研究中心”的依托单位、首批“上海品牌”认证企业等。

从跟踪国际专利到不断掌握拥有完全自主知识产权的高端光刻设备的总体设计技术、集成技术和关键单元技术,SMEE形成了系列完整的产品,实现了“用中国人的光刻机造中国芯”的梦想。截止2019年6月,公司专利申请总数共计3034项(授权1654项),其中国内专利申请2351项(授权1460项),国外专利申请683项(授权248项)。这些专利渗透在各个产品之中,为高科技产品走向世界提供自主知识产权的法律保障。

谈到这十七年来的生活,把SMEE当做孩子一样培养的贺荣明笑着说,“除了出差,每天早上7点出门,晚上10点回家,周六保证不休息,周日休息不保证,这就是我十几年生活的全部。” 作为制造业皇冠上的明珠,光刻机的制造集光机电等高技术于一体,任何一个零部件的生产要求,都可能为一个配套产业带来创新能级提升的机会。谈到初心,贺荣明笃定地说:“我的梦想,是让国际同行在谈到我们时,增加一份对中国科技工作者的尊重。”

(来源:人民网-上海频道)

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