何茂栋调试集成电路专用温控设备 ■企业/供图
走进位于经济技术开发区的北京京仪自动化装备技术股份有限公司,一楼大厅的专利墙格外引人注目。林林总总的100多项专利讲述着这家高新技术企业的创新历程。得益于多年的厚积薄发,公司技术骨干何茂栋及团队所开发的集成电路温控设备已经发展至几十个系列,产品销往国内主流的8英寸、12英寸集成电路制造厂,得到批量推广应用,国内市场占有率超过 50%,创造经济效益超过10亿元,成功地实现了国外进口高端温控设备的国产化替代。在此期间,他不断深化研发成果,发表论文7篇, 获授权专利57项,软件著作权20项,10次荣获省部级科技奖及荣誉奖,2020年曾获评北京市劳动模范,今年又被授予全国五一劳动奖章。
集成电路,又称芯片,它们虽只有方寸大小,却是电脑、智能手机、汽车、航空母舰、火箭、卫星的核心“大脑”。在当前国际形势下,集成电路行业更是成为了支撑国家经济社会发展的战略性产业,芯片强则产业强成为了共识。
面临外部技术封锁,以京仪自动化装备公司为代表的集成电路高端装备制造企业正加快速度致力于“中国芯”的崛起。作为公司产品部技术总监,何茂栋深耕集成电路领域高端装备的设计开发及国产化应用,一做就是20年。他开发的温控设备频频“亮剑”,打破国外厂家的技术垄断,解决了集成电路制造领域专用温控设备长期被国外垄断及“卡脖子”的问题,填补了国内空白。
2002年大学毕业后,何茂栋就加入了京仪集团,从事晶体生长设备的研究。2014年,何茂栋加入京仪自动化装备公司集成电路专用温控设备项目组,开始了他与温控设备打交道的生涯。
何为集成电路专用温控设备?何茂栋打趣说:“就像是一台空调。”这是他对集成电路温控设备通俗易懂的解释。刻蚀工艺流程是集成电路制造的关键生产流程,生产时对温度有精准的要求。温控设备作为与刻蚀机配合进行作业的关键设备,可以实现对刻蚀机工艺腔精准控温,从而提高成品率和产品性能。“就像家里的空调,高了就降降温,低了就升温。”听上去简单的一句话,背后却凝结了何茂栋20年的的心血。
当时,由于行业本身高技术壁垒的属性,温控设备乃至整个集成电路高端装备还处在受制于人的情况,现行设备全部依赖于国外进口,国内的温控设备还停留在研发阶段,远远达不到产品化。
实现集成电路领域的自主创新发展迫在眉睫。在何茂栋看来,这既是困境又是机遇。“当时的情况给了我们发展的空间和时间。我们公司有多年的技术积累,有信心实现技术的突破。”
何茂栋和团队如同庖丁解牛一样,把温控设备的技术路径一一分解,找出难以量产的关键环节。由于国外的技术封锁,很多核心技术没有现成的资料,他们只能摸着石头过河。他扎入实验第一线,吃住在办公室。饿了吃几块饼干,有时进出洁净车间需要更换洁净服,他怕“麻烦”就干脆连水都不喝了。
何茂栋主攻控制算法,通过先进的智能控制算法对温度进行精密控制。研发进行到通讯数据交互环节时,他们遇到了难题。温控设备在实际使用中会涉及到很多不同的运行场合,需要接受多种指令,而不同设备发出的指令语言不同,“就像是有人用方言,我们就要去学习这种语言,然后识别指令,给出相应反馈。”面对这种情况,他进行大量的实验,陆续开发出了多款温控设备的控制软件,加快了设备的研发进程。
靠着忘我的拼搏精神,何茂栋和团队用了两年多时间,实现了从研发到量产。第一批量产的数十台机器,第一批量产的数十台机器,在与一批美国、日本的温控设备的竞争中脱颖而出,投入集成电路生产线。
在实现初步量产后,何茂栋并未止步于此,而是以更远眼光、更高层次为目标聚力发展、提升自我。“国外的设备起步早、有优势,我们就要想办法缩短差距,甚至是超越。这样才能提高竞争力,实现逆境超车。”
何茂栋告诉记者,集成电路生产设备一般是7×24小时运转、365天持续生产,温控设备需要持续运转保障温度精确控制,对可靠性要求较高。判断一个温控设备的好坏,一看响应速度,一看精准度。受限于硬件材料,响应速度已经达到了天花板级别,精准度方面可以再“冲一冲“。
为此,何茂栋又付出了两年多的时间,不断优化系统算法,将控制温度精度从±1摄氏度缩小到±0.5摄氏度,极大地提高了集成电路的成品率和性能,将很多国外的同类设备抛在了身后。
在自己不断前行的同时,何茂栋也愈发重视技术传承。由他牵头的创新工作室成立4年多以来,已经培养了16名温控设备方面的人才,为公司发展积蓄了力量。
身为从业人员,何茂栋对中国的集成电路行业充满了信心。在他看来,近几年国内的技术正快速崛起,产业链条也不断完善,与发达国家的差距不断缩小,“中国芯”的实现指日可待。
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