隨著信息社會的迅速發展,手機、電腦、電視等各種電子設備越來越“迷你”,從之前的“大哥大”到現在僅僅幾個硬幣厚的時尚手機,從老式的矮胖電視到如今輕薄的液晶電視,都不離開集成電路的發展,也就是我們平時所說的“芯片”。自從1958年世界上第一塊集成電路問世以來,它的體積越來越小,性能卻越來越強大。
而光刻機是半導體芯片制造業中的最核心設備。以光刻機為代表的高端半導體裝備支撐著集成電路產業發展,芯片越做越小,集成的電路越來越多,能使終端變得小巧玲瓏。
2002年,光刻機被列入國家863重大科技攻關計劃,由科技部和上海市共同推動成立上海微電子裝備有限公司(下簡稱“SMEE”)來承擔,2008年國家又啟動了“02”科技重大專項予以銜接持續攻關。經過十幾年潛心研發,我國已基本掌握了高端光刻機的集成技術,并部分掌握了核心部件的制造技術,成為集光機電等多學科尖端技術于一體的“智能制造業中的珠穆朗瑪峰”。
微觀世界里“造房子”
浦東張江,SMEE總經理賀榮明告訴記者,制造光刻機就是在微觀世界里“造房子”——光刻機是一個由幾萬個精密零件、幾百個執行器傳感器、千萬行代碼組成的超復雜思維系統,它的內部運動精度誤差不超過一根頭發絲的千分之一。打個比喻,就像坐在一架超音速飛行的飛機上,拿著線頭穿進另一架飛機上的針孔。由于它技術的超高難度以及系統的復雜性,導致光刻機在全世界形成了超高的技術門檻。
據了解,以光刻機為代表的產品主要應用于四大領域,芯片制造、芯片先進封裝、LED制造、下一代顯示屏制造。另外還有類光刻機產品,包括激光封裝、激光退火等設備,去年開始在試驗,今年逐步開始小批生產,未來為移動穿戴、智能時代提供產品。
“17年前,世界上只有少數國家能夠制造光刻機,且長期以來對中國實施技術限制。當時,我們國家長期依賴進口,這樣下去不利于國家的戰略安全和產業安全。”賀榮明說到。
2002年,為實現“用中國人的光刻機造中國芯”的夢想,賀榮明帶著幾位滿懷夢想的“戰友”來到張江,承擔起制造振興國家民族的微電子裝備產業,開始了艱難的光刻機研發之路。
然而,由于國內的相關行業處于一片空白,無論是專業人員還是配套的零件供應鏈,都讓賀榮明無從下手。在這樣的情況下,賀榮明深知,“唯一的出路就是走創新之路。”
為了使研制過程能始終處于良好的受控狀態,賀榮明一方面努力學習并借鑒世界上大型復雜工程項目的管理案例,始終不渝地堅持推進用系統工程管理思想和方法來組織推進光刻機項目實施,堅持用產品化、工程化思想來進行產品研發。另一方面,他將創新視為企業的生命和永恒的“發動機”,結合研發項目開展創新實踐,有效運用創新方法體系解決了多項實際問題。
如今,通過十七年的“臥薪嘗膽”,SMEE已經完全掌握了先進封裝光刻機、高亮度LED光刻機等高端智能制造領域的先進技術。
根據市場需求“沿途下蛋”
賀榮明告訴記者,高端光刻機開發的周期非常長,難度也非常高,如果在整個過程中只是走研發的道路,而不及時考慮產業化,那么對整個項目的開發、人才團隊的鼓勵都會帶來管理上的困難。SMEE的決策者們在決定以高端光刻機開發為主線的同時,每天都在考慮當離高端產品的開發還有一定高峰要攀登的時候,在“半山腰”、在“山腳”下,能不能把已經掌握或部分掌握的技術變成產品,去服務于行業。基于這個思路,SMEE就形成了很多“沿途下蛋”的產品。
賀榮明告訴記者,同樣是光刻機,它在前道的產業化應用難度非常高,但是后道的先進封裝對光刻機的應用越來越廣泛,可以先行進入,所以SMEE就抓住了這個契機,開發了一款適用于先進封裝行業的光刻機。此前,這種光刻機完全依賴于進口,而今SMEE 已經占領了80%以上的國內市場。據不完全統計,現在市場上高端智能手機上都有SMEE 自主研發的先進封裝光刻機的功勞。這樣一來,產品的研發形成了一種階梯、波浪,“前面在不斷瞄準高科技的發展,同時它不斷把掌握的技術輻射為具有應用前景又能為國民經濟、產業領域提供很好技術支撐的產品,這樣兩個目標形成一種互動、良性循環。既通過高科技的研發來錘煉人才,又通過產品的市場化來打造工程性人才,這種人才的分合匯聚組合讓公司向兩維領域發展(一維是技術高度,一維是產業寬度),不讓公司變為純粹的研發機構,同時也不讓公司太功利化。這兩者融合能為公司將來高端光刻機的發展提供良好的發展模式。”賀榮明表示。
賀榮明直言,企業運營的最大壓力在于技術突破和人才團隊的聚焦與持續發展。由于我國技術基礎比較薄弱,不但要攻克技術上的難點,還要解決攻克過程中的管理問題。在供應鏈的打造和高科技行業上受到國外的限制等,使得我國整個技術門類還不健全,整個資源鏈還不完善,現在一方面以自主創新為主,一方面用更寬泛的國際視野面向全球整合資源。“我國高速發展,吸引了全球高科技人才、組織對我們充滿期待,這樣迎來了利用國際資源解決自身瓶頸,使得SMEE在堅持自主創新的同時全球化、國際化。”
用中國人的光刻機造中國芯
經過十幾年的發展,SMEE形成了一支逾1000人的年齡結構合理、學科門類齊全、專業技術扎實的優秀人才隊伍以及與產品化、產業化相適應的經營管理團隊。其中博士和碩士超過40%,團隊中擁有國家萬人計劃專家、國家中青年科技創新領軍人才、上海市科技領軍人才和上海市技術學科帶頭人等多人。已通過ISO27001信息安全、ISO9001質量管理和ISO14001環境管理等體系的國際認證,是國家級企業技術中心、國家技術創新示范企業、上海市高新技術企業、“國家光刻設備工程技術研究中心”的依托單位、首批“上海品牌”認證企業等。
從跟蹤國際專利到不斷掌握擁有完全自主知識產權的高端光刻設備的總體設計技術、集成技術和關鍵單元技術,SMEE形成了系列完整的產品,實現了“用中國人的光刻機造中國芯”的夢想。截止2019年6月,公司專利申請總數共計3034項(授權1654項),其中國內專利申請2351項(授權1460項),國外專利申請683項(授權248項)。這些專利滲透在各個產品之中,為高科技產品走向世界提供自主知識產權的法律保障。
談到這十七年來的生活,把SMEE當做孩子一樣培養的賀榮明笑著說,“除了出差,每天早上7點出門,晚上10點回家,周六保證不休息,周日休息不保證,這就是我十幾年生活的全部。” 作為制造業皇冠上的明珠,光刻機的制造集光機電等高技術于一體,任何一個零部件的生產要求,都可能為一個配套產業帶來創新能級提升的機會。談到初心,賀榮明篤定地說:“我的夢想,是讓國際同行在談到我們時,增加一份對中國科技工作者的尊重。”
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