赵超:一个海外学子的回乡路

2017-06-17 20:17方方王辉
科学中国人 2017年4期
关键词:微电子工艺

方方 王辉

2016年年初,第三届“最美邳州人”颁奖仪式启动,赵超榜上有名。

在邳州之外,他曾是欧洲微电子中心(1MEc)资深科学家,也是现任中国科学院微电子研究所集成电路先导工艺研发中心主任、国家“千人计划”专家;在邳州,他为邳州经济技术开发区集成电路产业链的形成献智献策,成为一位智珠在握、有口皆碑的“军师”。

邳州人赵超,离开家乡时还是个小小少年。随后的30余年中,他从南京走到哈尔滨,告别山东变身欧洲“海漂”,又从比利时鲁汶“飞回”中国北京。真正踩到邳州土地上时,已经是2012年了。这条回乡之路,他走了很久。

从“海漂”到“海归”

鲁汶大学附近,就是世界著名的欧洲微电子研发中心(JMEc)。1994年起,赵超在鲁汶大学攻读博士学位,因为所从事的项目,经常与lMEC往来。临近毕业时,他顺理成章地想到要去IMEC谋职。

他申请的岗位与“铜互连”有关,在集成电路工艺中,这属于后道工序。面试极具戏剧性,“铜互连”项目负责人对赵超说了“欢迎”之后,IMEC人事处却开始挖自己人的墙角。“我们这里还有另外一个项目更需要你。”对方说的是高K/金属栅项目。

上世纪90年代末,高K/金属栅刚刚进入微电子界,IMEC自然把握住这个热点,想要做出一番成绩。刚巧,赵超在鲁汶大学从事的氧化锆、氧化铪、氧化铝等材料研发与高K/金属栅工业化材料属于同一体系。仔细考虑过后,赵超选择加入IMEc的高K团队,成为全世界第一批采用8英寸ALD设备开展高K/金属栅研发的科学家。

“2004年之前的笔记本电脑放在桌子上,能把桌子烤糊。高K/金属栅出现之前,工业界采用氮氧化硅层作为栅介质,但只有1纳米左右,即使静态也会大量漏电,功耗极高,如果不改换材料,到今天的技术代,产生的热量早就把芯片熔化掉了。用高K/金属栅代替之后,介质层的物理厚度会增加,减少漏电。这在当时是技术进步最大的一个瓶颈。如果没有解决这个瓶颈,就不会有现在的28纳米、16纳米技术。”

自称“撞“到项目中的赵超,更愿意用“侦察”来形容自己的工作。“IMEC所从事的先导技术研究是在工业界的大部队到来之前,把技术里可能存在的‘雷给排除掉,让大部队走得更快更稳健,同时节省研发成本。”

IMEc的10年,从最早的8英寸线到后来的12英寸线,从前道的高K到后道的铜互连,赵超都做了比较系统的工作,先后发表了130多篇论文,取得了数项国际核心专利。然而科研之旅走得越顺畅,他的归国之心就越发强烈,曾数次借“春晖计划”回国进行学术交流。

2009年10月,赵超飞往重庆参加科协举办的年会。听闻这个消息,中国科学院上海微系统与信息技术研究所所长王曦院士希望他们一行人能到微系统所做学术交流。当时,02专项已经启动,王曦院士为专项副总师,总师由中国科学院微电子所所长叶甜春担任。赵超的简历发到微系统所后,或者是因为他的研究与02专项息息相关,王曦院士转手就把简历传给了叶甜春所长。结果是,赵超还在赶往上海的途中,叶甜春已经在微系统所等着他了。

作为02专项的总师,叶甜春谈的是国家战略和微电子所在其中承担的任务——“22纳米关键工艺技术先导研究与平台建设”。“为了这个项目,国家投入几个亿,由微电子所牵头,联合清华大学、北京大学、复旦大学和微系统所,组织起一个全国攻关项目。现在已经有一些来自JBM等企业的人才加入,但是我们还缺一个对工艺线有全面了解的人。”叶甜春说,“我觉得你特别适合,你能不能回国和我们一起做这件事?”

赵超被打动了。在国外做得再久,也还是想能为自己的国家做些事情。更何况,他热爱具有挑战性的事业,“人这一生,能有多少次机会从零开始建一条工艺线、组一个团队、搭一个平台?”

他决定迎接挑战,回国。

初入邳州试身手

回国之后,赵超的工作很快步入正轨,他一边忙着“先导工艺技术开放平台”建设,一边投入22纳米技术关键工艺研发。日子过得紧张、忙碌而又充实。直到有一天接到一个电话,一个来自邳州市委组织部的电话。

电话内容很简单,问候过后就是表示“欢迎有机会回邳州看看”。这样的问候电话,整整持续了两年,每个节假日都没有落下过,赵超的心也在这一次次的电话里泛起了涟漪。

“邳州是徐州下属的一个县级市,我出生在那里,但是到7岁就离开了。”于赵超而言,邳州是沉淀在荏苒时光里的少年记忆。那里水资源充沛,按流向归宿分为中运河、沂河、邳洪河三大水系,而不管是运河决口,还是沂河水下山,都会殃及邳州城,让它身不由己地成为一条“洪水走廊”。在他的印象里,当地人秋天只种高梁,因为就算遇到洪水,也能有一点收成。隔着电话,赵超仿佛又回到了少年时的邳州。但无法否认的是,时隔多年,对于邳州,他是既惦念又陌生的,这也令他不断自问:“我到底能为邳州做点什么?”

2012年,江苏省组织了一次与中国科学院的人才对接活动,地点定在北京西直门。赵超在那里见到了时任邳州组织部干部科科长的宋勇。在宋勇口中,他得知邳州有一家“博康信息化学品有限公司”(以下简称“博康”),生产光刻胶原材料,产品已经出口到了日本。

赵超当然知道光刻胶是集成电路产业中最关键的材料之一,他没想到的是印象里的农业大县居然在集成电路相关产业上做出了这样的成绩。在宋勇的牵线下,赵超结识了博康董事长傅志伟。

说起来,两人也算是南京大学校友。傅志伟的创业是从医药中间体开始的。所谓医药中间体,实际上是一些用于药品合成工艺过程中的化工产品。这种化工产品,不需要药品生产许可证,可以在普通的化工厂生产,可用于药品的合成。“有一次,一家日本企业跟他们说,你们可以试着开发一些金刚烷系列的材料,如果达到了纯度,就可以考虑用你们的产品。从开始尝试到接下订单,他们经历了艰难的技术创新过程,最终在提纯工艺上做出了突破,将粘污杂质的控制挪到了源头上,一下子就降低了生产成本,提高了产率。他们的产品也逐渐在日本市场上占据了稳定的市場份额。”赵超介绍说。

博康当然也有自己的苦恼,他们能够生产用于集成电路制造的原材料,但以化工起家的他们对集成电路行业的了解有限。如何在已有成绩的基础上谋求更大的发展成为他们必须解决的急迫问题。傅志伟很诚恳地向自己的老乡兼校友求援。

“既然与我的专业相关,我一定不遗余力。”在接洽过程中,赵超表示。不久,他带着团队来到邳州。经过细致地考察,他在先进光刻胶的开发和市场战略上为博康制定了一份路线图——在稳定现有产品的基础上,跳出仅生产光刻胶原材料的圈子,从配方胶着手生产应用级别的光刻胶。第一步,先瞄准电子束光刻胶。“与大生产用的紫外光刻胶相比,电子束光刻胶的市场规模要小很多,但进入的门槛也就比较低。由于种种原因,国外在电子束光刻胶上对我们禁运。”在这方面取得突破,既能够带来一定的经济效益,还能够填补国内空白,使企业在业内产生一定的影响力,是初入光刻胶领域的最佳选择。“关键是通过电子束光刻胶,把博康的团队建设起来,站稳了脚步之后再开发生产用量比较大的光刻胶,形成一个良性循环。”他补充道。

之后,赵超直接促成了博康与中国科学院微电子所的技术合作,建成了博康一中科院微电子所联合实验室,与博康一起为先进光刻材料研发努力。现在,博康的电子束光刻胶和248纳米光刻胶均已实现批量销售,企业最新研发的光刻胶单体实现了产业化生产并大批量出口。用业界的话说,博康的光刻胶单体和光刻胶产品的质量和性能已经达到甚至超过国外厂商的同类产品,解决了中国光刻技术发展在源头材料方面的瓶颈问题,部分光刻胶单体和光刻胶产品的技术指标达到世界先进水平。“我只是跟傅总在战略层面上做了一点点工作,还是博康的团队做得好。”面对博康同事的夸奖,赵超淡然地说。

一个游子的“邳州梦”

就在与博康讨论光刻胶发展路线的时候,一次偶然,微电子所的同事推荐了一个做激光直写光刻机的团队。当时,该团队遇到了一系列困难,正处在解散的边缘。“其实,这个团队的技术成熟度很高,只是经营状况不太好,如果能够把这个团队稳定住,踢出面向市场的‘临门一脚,完全可能培养出一个很健康的企业来。”

察觉到这一点,赵超和他微电子所的同事立刻行动起来。在他们的协调之下,博康与该团队达成了共识,仅仅两个月,组建了新公司“影速”,落户邳州经济技术开发区。经过两年多的运营,影速已经成长为一个实力雄厚朝气蓬勃的有行业影响的设备企业。除了邳州的生产基地,影速还在无锡开设了研发中心,目前,已经有20多台设备销售到生产企业,创造了几千万的利润。影速光刻机的性能,即使是与德国竞争对手的老牌产品打擂台,也毫不逊色。更何况,他们的设备物美价廉,从性价比上来说更容易在国际同类产品中脱颖而出。“前些天在台湾的展会上,还接到3台订单,正式进入台湾市场。”赵超深深地为影速的成绩自豪。

影速的发展,使博康在集团化的道路上越走越远。近年来,博康摘下了“江苏省双创团队”“江苏省博士后创新实践基地”等荣誉,多次被授予“邳州重大贡献奖”,成为集成电路材料产业技术创新战略联盟会员,被认定为江苏省企业技术中心和国家高新技术企业,成为苏北地区一颗冉冉升起的明星。最近,赵超又帮助博康收购了位于英国剑桥的一家高科技企业,播下了博康又一颗希望的种子。

博康,是赵超参与邳州产业化发展工作的第一个案例,也是他在产学研结合上一个成功的尝试。之后,有更多的企业在他的策划和引荐下,落地邳州,生根发芽。2015年9月,江苏鲁汶仪器有限公司在邳州创立。该公司的海外团队正是赵超借由在比利时的资源优势引入邳州的。到201 6年,鲁汶仪器已经下线了两个中国首台套设备,建立了诺贝尔奖获得者工作站,获评江苏省双创团队,并在创建一年之内,就实现了两台套设备的销售。值得一提的是,鲁汶仪器在邳州的发展也引起了比利时另一家企业实唯半导体的关注。“实唯是我在IMEc的同事创立的,现在也已经在邳州扎根。”

“引智引资”,是赵超回到邳州之后一直做的事情,他认为自己是在搭建一座桥梁,使邳州产业界和前沿技术之间实现信息对等交流,帮助他们做出更专业、更具战略眼光的判断。授人以鱼不如授人以渔,在更多时候,赵超更希望在邳州播下的是一颗“火种”,将他对集成电路产业的理解传递给邳州。此前,他所做的“半导体技术基础知识”讲座,为邳州经济技术开发区的干部普及了该产业的“常识”,也为开发区的招商引资活动奠定了基础。而后,他又积极参与邳州市委的“精进书院”活动,在其中主讲了“全球集成电路产业发展状况及邳州面临的机遇与挑战”。

“讲座涉及集成电路和半导体相关产业在全球范围内的发展概况,并对该产业链在邳州的战略性发展机遇和需要解决的问题进行分析。”赵超总结了报告的内容。至今,他还为邳州市干部的工作和学习热情所感动。他谈起当时作报告的场景:他在台上讲邳州发展半导体产业的优势、劣势和规划,台下听讲的干部反响热烈,回应积极,结果这场报告一下子讲了四个半小时,台上台下都忘记了午饭时间。

报告后,邳州开发区开始编制半导体产业发展路线图。开发区领导要求参加编写路线图的每一位干部都要对编写的内容进行详细系统的介绍。那时候,赵超多次在半夜接到邳州的电话,请他就某一个问题进行把关。一场场汇报之后,邳州经济技术开发区负责招商引资的干部们都成了行业专家,令前来邳州洽谈落户的业内企业家惊讶不已。

“邳州这样的地方,最大的劣势是人才匮乏。”赵超说。在他看来,徐州通了高铁之后,与北京、上海位于3小时交通圈内,有利于利用两地的智力资源,可以考虑将研发中心放在大城市,生产基地放在邳州。这一个便利点,在邳州高铁建设提上日程之后将更为明显。“邳州政府也在部署建立智库,为企业延揽人才。有了人才队伍,才能把产业做起来,有了产业,才能把更多的人才吸引进来。”

这几年来,赵超时常往返于北京和邳州之间。回邳州的这几年,他感动于邳州干部的敬业氛围。“老家人是真的想做实事,也真的把当初的战略计划看作是他们自己的‘邳州梦,最终落实成了开发区里孵化的一个个企业。”“没有我们当初的见面,就没有现在邳州的半导体产业。”邳州市委组织部如此对赵超说。但在赵超心里,这其实也是他的“邳州梦”。这个邳州是曾经养育过他的邳州,看着这个曾经贫困的故乡一天天改变着模样,而这其中也有自己做出的那么一點点贡献,他心里充满快乐。

双城记中的双赢

2009年至2014年,承担国家科技重大专项02专项“22纳米关键工艺技术先导研究与平台建设”,担任“先导工艺技术开放平台“首席科学家。项目历时5年,参研人数数百人,完成了国际水平的工艺研发平台建设和22纳米技术关键工艺解决方案。

2012年至2015年,承担国家科技重大专项02专项“16/14纳米基础技术研究”,担任项目负责人。项目历时3年,完成了16纳米FinFETs技术研发,成果达到国际先进水平。

新材料,新工艺的探索性研究,high-k金属栅,高迁移率沟道,新刻蚀工艺、清洗工艺,后栅工艺中的难点问题……

回国以来,赵超带着他的先导工艺研发中心真刀实枪地打响了大大小小的战役。这样紧锣密鼓的日程里,还要在北京和邳州之间上演“双城记”,坚持下来着实不易。赵超自己却觉得没什么,“对邳州和研发中心来说,我做的事情是双赢的”。

他所说的“双赢”最早来自对博康光刻胶战略的策划。“做光刻胶需要有大型光刻机设备来对其质量进行验证。但对公司来说,要建设安装设备的超净车间,培养专业工艺团队都需要很多资金和时间。采购这种光刻机价值两千多万,如何安置是个大问题。”为了解决这个问题,博康最终决定把设备放在先导工艺研发中心的工艺线上。“这样一来,运用该设备,我们不仅可以及时为博康提供验证服务,还可以支撑我们的日常科研工作。”赵超说,这些设备构成了他们的联合实验室的重要基础。

“能够扶持地方产业的发展,所(微电子所)里也很支持。”赵超补充道。在随后的几年,中国科学院微电子所和邳州建立了良好的对接关系,而影速和魯汶仪器等公司入驻邳州,微电子所也入股其中,从技术和人员上进行全方位的支持。

几年下来,赵超团队建立起自主知识产权引领下的科研模式,始终坚持“专利先行”的战略。“专利不是论文,是经济利益。”他们的目标是做真正能保护中国产业的“专利池”,为国内企业赢得与国外领先企业实现专利交互授权的机会。目前,据国际上公开发表的技术发展研究报告,中心在FinFET领域的专利族数量排第十一,质量全球第一。研发中心的1200项专利已实现使用权向企业的转移。他们也把先导工艺研发中心建成了一个开放性的平台,超净厂房和8英寸研发线向全社会开放,为全国几十家企业,提供产品级和工艺级的研发服务。

“能在这么短的时间里,建成这样的平台为企业提供服务,你们是真做事的人!”每次听到国外的同行对他们工作的这种评价,赵超都很欣慰。作为研发中心的掌舵者,他还将一如既往地努力,把研发平台这条船驶向更广阔的海面。

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