中國集成電路產業(yè)尋求自主創(chuàng)新之路

我國每年進口額最大的單項商品是什么?是石油嗎?不是。是鐵礦石?更不是。是芯片!是集成電路芯片!我國每年進口的集成電路芯片價值高達1200億美元。放眼世界，集成電路作為信息產業(yè)的基礎和核心，是國民經濟和社會發(fā)展的戰(zhàn)略性產業(yè)，在推動經濟發(fā)展、社會進步、提高人民生活水平以及保障國家安全等方面發(fā)揮著重要作用。能否用自己的關鍵裝備生產集成電路，已成為當前國際競爭的焦點和衡量一個國家或地區(qū)現(xiàn)代化程度以及綜合國力的重要標志。

由于西方國家的技術封鎖和國內較為薄弱的高科技產業(yè)基礎，中國一直沒有自己的集成電路制造關鍵裝備，長期以來在國際競爭中缺少話語權，嚴重制約了我國集成電路產業(yè)的快速發(fā)展。

2002年3月，上海微電子裝備有限公司 (簡稱SMEE)肩負起為我國集成電路產業(yè)發(fā)展研制關鍵裝備——光刻機的歷史使命，在上海浦東張江高科技園區(qū)這片創(chuàng)新的熱土上誕生了。十年來， SMEE一步一個腳印，踏實地邁出了開發(fā)國產高端光刻設備堅實的步伐。

集成電路，通俗說就是 “芯片”。隨著信息社會的發(fā)展，手機、電腦、電視等各種電子移動終端都離不開集成電路。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，性能越來越強大。

特別是近20年來，幾乎每隔兩三年就有一代產品問世。要把一塊體積小巧、功能強大的集成電路芯片制造出來，除了卓越的電路設計外，更離不開將設計圖型轉換成高性能芯片的制造設備，而其中最為關鍵的設備就是光刻機。在摩爾定律的推動下光刻機的精密程度已經以納米為單位。

人們常說，制造一塊芯片，其精細程度比在一根頭發(fā)絲上 “繡花”還要高。高端光刻機是集成電路裝備中技術難度最高、價格最昂貴的關鍵設備，是精密光學、機械、控制和材料等先進科學技術和工程技術共同交叉融合的復雜大系統(tǒng)產物，它的研發(fā)過程及研發(fā)成果對集成電路產業(yè)和信息產業(yè)的發(fā)展具有極大的技術帶動作用。

SMEE的工程師們打了個更形象的比方：用光刻機在硅片上刻電路，猶如兩架波音747客機在以每小時1000公里的速度同步飛行時，它們可以同時在一顆小米粒上刻字!這正是高端光刻機工件臺掩模臺高速同步運動時所達到的納米級同步精度。要制造出如此高精度的芯片，對光刻機本身的各項精度要求就更高，以重要零件鏡片面形誤差為例，必須在5納米以內，相當于整個足球場的高低誤差不超過0.5毫米。

由于高端光刻機的系統(tǒng)多、技術復雜性強、專利壁壘多，如何使其研制過程能始終處于良好的受控狀態(tài)，這是一個很大的難題。SMEE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，幾年來始終不渝地堅持推進用系統(tǒng)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(fā)。

另一方面高度重視知識產權戰(zhàn)略的實施，組織力量研究競爭對手在相關領域內的核心專利、布局態(tài)勢、技術路線、侵權風險等，將創(chuàng)新視為企業(yè)的生命和永恒的“發(fā)動機”，結合研發(fā)項目開展創(chuàng)新實踐，有效運用創(chuàng)新方法體系解決了多項實際問題，正確定義創(chuàng)新的內涵和外延，重點聚焦集成創(chuàng)新和工程創(chuàng)新，將創(chuàng)新和合作、“拿來主義”有機結合，將尊重知識產權和 “合理沖撞”有機結合，將“自己創(chuàng)新”和“自主創(chuàng)新”有機結合，努力突破競爭企業(yè)專利壟斷的堅壁。

通過十年的“臥薪嘗膽”，SMEE 具備了高端光刻機的系統(tǒng)設計與集成測試的能力，掌握了光刻機多項核心關鍵技術并擁有了這一領域的多項自主知識產權，自主設計、制造和集成的國內首臺高端投影光刻機樣機于2007年問世，在全世界為數不多的光刻機廠商名錄中開始出現(xiàn)了SMEE的名字。

十年來，SMEE已申請中國專利 947項，其中大部分為發(fā)明專利。公司2008年被評為上海市專利工作示范企業(yè);2009年被評為上海市知識產權示范企業(yè);2010年被評為上海市首批創(chuàng)新型企業(yè)，被國家知識產權局評為第二批全國企事業(yè)知識產權示范創(chuàng)建單位;2011年被授予第十三屆中國專利優(yōu)秀獎。

專家之所以看好中國集成電路產業(yè)，還有一個更重要的因素是，它在我國發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)的計劃中，扮演著重要角色。隨著技術的發(fā)展，許多相關領域都需要高精密的光刻機。從芯片封裝，到高亮度半導體照明，再到平板顯示器制造……可以說，光刻機技術越先進，其對其他相關領域的帶動性越強，越是容易在這些領域開花結果。

微電子公司深諳 “沿途下蛋”的道理，及時運用國家重大專項實施所掌握的關鍵技術，積極推進國產先進封裝光刻機和其他用途光刻機產品開發(fā)，全力支持多個產業(yè)發(fā)展。例如在集成電路封裝產業(yè)領域，針對國內生產線用戶需求，及時開發(fā)了用于倒裝焊凸點制備的、具有自主知識產權的先進封裝凸點光刻機，提升了我國先進封裝關鍵裝備的技術能級，為改變我國先進封裝光刻機完全依賴進口的局面奠定了良好基礎。

首臺先進封裝光刻機于2009年實現(xiàn)銷售，在用戶生產線運行至今，連續(xù)封裝了幾十萬片硅片，得到了客戶較高的評價和認同。目前該系列產品已形成批量銷售，并實現(xiàn)了海外市場銷售突破。

再如TFT平板顯示器方面，盡管我國是制造大國，但其制造設備完全依賴進口。 SMEE于2009年根據國內OLED平板顯示器市場的發(fā)展趨勢，并與國內多家平板顯示器制造商合作，針對性地開發(fā)了2.5代、 4.5代、 5.5代國產AMOLED顯示屏電路制造用的光刻機設備，部分產品已進入工藝線試用。

隨著高亮LED照明產業(yè)的快速發(fā)展，其相關技術的實現(xiàn)也需要靠光刻機技術進行支撐， SMEE首款高亮度LED照明用光刻機將于近期問世。

除了 “沿途下蛋”，還要 “化整為零”。 SMEE在光刻機研制過程中努力將有市場需求的單元技術轉化為產品，完成了光刻機超精密溫度控制單元 (TCU)和高精度溫度控制產品 (Chiller)的開發(fā)，并將這些產品直接為集成電路產業(yè)生產線服務。產品進入中芯國際上線試驗測試情況良好，已被確定為合格供應商。

此外，公司目前利用已經掌握技術成果研發(fā)完成了中高端雙頻激光干涉測量系統(tǒng)，應用于先進封裝光刻機和OLED光刻機產品的配套，并實現(xiàn)了向國內其他領域用戶的多臺套銷售。

光刻機人才既需要豐富雄厚的基礎理論知識，又需要長時間積累的實際經驗;既需要系統(tǒng)工程師，也需要高級技工等高水平的能工巧匠。SMEE始終將創(chuàng)新人才視為企業(yè)最寶貴的財富，堅持以自主培養(yǎng)為主，積極引進為輔的人才戰(zhàn)略。由于光刻機項目實施的時間緊迫，現(xiàn)有人員沒有時間 “上軍校”進行系統(tǒng)學習后再做光刻機。

SMEE加強內部傳幫帶的各種培訓，并把一些具備系統(tǒng)工程師和專業(yè)工程師潛質的好苗子推向第一線，給他們壓擔子鍛煉，“在戰(zhàn)爭中學習戰(zhàn)爭，在戰(zhàn)爭中錘煉部隊，在戰(zhàn)爭中選拔將軍”。通過幾年的工程化錘煉，一支光刻機核心團隊已初具規(guī)模。