/ 2020 年北京市劳动模范 / 集成电路领域的“攀登者”
时间:2022.01.09

北京京仪自动化装备技术有限公司技术总监。他一直致力于半导体集成电路领域高端装备的设计研发及国产化推广应用,开发的半导体专用温控装置Chiller,填补了国内空白,打破了国外厂家的技术垄断,技术达到国际先进水平。他是集成电路领域的坚定的“攀登者”。

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“在某一些具体领域,包括我现在主导的温控领域,现在我们不但追平了业内平均水平,实际上在某些应用点上,我们反超了国际上的同行业从业者。所以我们也是通过一个点一个点这样把它铺开,慢慢把它做成功了。”从事了18 年半导体集成电路高端装备研制工作的北京京仪自动化装备技术有限公司技术总监何茂栋,提到目前团队取得的进展时欣慰地笑了。

何茂栋是一名 80 后,硕士毕业于北京航空航天大学控制工程专业,从普通的电气技术人员成长为集成电路高端装备领域的科技创新领军人才,一路走来,他参与并见证了中国半导体集成电路领域高端装备研发方面奋起直追的爆发力,也更加坚定了国产化的信心。

从零开始突出重围奋起直追

2002 年到 2014 年,何茂栋一直就在做一件事——半导体晶体生长设备产业化,从 3 英寸开始做,到后来的 8 英寸,从无到有的过程,从最初跟其他公司有差距,做到追平,到后来某些方面还领先了,这些就是来自何茂栋的最大成就感。

从 2002 年进入单位起,何茂栋便一直从事着半导体领域的工作。当时国内的技术跟国际的技术至少隔了两三代的差距,何茂栋便和同事们从 3 英寸的单晶硅炉一点一点开始做起。原先国内在单晶硅炉的控制方面一直比较薄弱,需要进行大量的人工干预,只能依靠一些经验性的东西来进行判别单晶体是否成功生成,晶体在生长的过程中极其容易受到其他因素的影响形成多晶,而多晶无法应用到集成电路领域里。

单晶炉晶体生长控制系统主要由晶体生长过程的温度系统和速度系统两大部分组成,是单晶炉的核心控制部分。国外生产的全自动单晶硅炉,从抽真空到收尾的全过程都由计算机实行自动控制。由于国外全自动单晶炉厂家在技术上实行封锁,国内的单晶炉控制系统均是由各个生产厂家及研究院所自行开发,因此困难重重。

何茂栋凭借着敏锐的眼光及深厚的专业知识,在现有控制技术的基础上大量收集技术资料,同时深入生产现场进行大量的实地调研,生怕错过任何一个关键点。由于单晶炉的生长控制系统涉及到光、机、电、水、气、热场等方面的知识,其控制算法涉及到模糊数学、经典 PID、智能控制等方面的知识,是一个复杂的控制系统,需要进行大量的数据分析、推导,加班加点已经成为了他工作中的常态。样机的制造、安装、试验阶段,他更是寸步不离现场,生怕错过每一炉的每一个数据,从而影响到控制算法的改进。经常是现场师傅们都回家了,他还坚守在炉子旁边。无数个日夜,何茂栋就过着两点一线的生活, 不是在现场观测实验动态数据,就是在办公室研究、完善控制算法。

从最开始的等径部分做到自动控制,后来到抽真空、检漏、熔料、稳定、引晶、放肩、转肩、等径、收尾整个过程全自动控制,这其中的每一个阶段, 都要经过一炉一炉不断地实验,不分昼夜,失败次数不计其数,何茂栋和同事一直处于反复实验的过程中。就这样,他们不知道努力奋战了多少个日夜才实现从 3 英寸做到最后的 8 英寸全自动控制,从刚开始的远远落后到后来处于国际先进水平。

2014 年,何茂栋转到了北京自动化技术研究院,开始从事半导体温控设备的相关工作。所开发的半导体专用温控设备 Chiller,采用先进的预测控制算法、模糊 PID 控制算法、自适应控制算法对温度进行精密控制。Chiller 产品的成功开发,填补了国内空白,打破了国外厂家的技术垄断,技术达到国际先进水平。

言传身教力求完美

工作上,何茂栋有着自己的“怪癖”,那就是他总是力求每次工作都能够做到完美,而这一切都来源于他的偶像张林昌。

张林昌是何茂栋刚来到厂里的师傅,这位师傅在工作上是出了名的细心严谨。正是因为他的言传身教,让何茂栋一直以来对于工作都是严格要求自己, 努力追求完美。

2018 年,以何茂栋为领军人的职工创新工作室,聚焦于半导体集成电路领域高端装备的技术研究,以半导体专用温控装置作为立足点进行国产化推广。工作室在不断探索的过程中,逐渐把自身打造成一个集智慧积累和创新的摇篮和平台。何茂栋定期组织开展创新研讨交流会,碰撞创新灵感,将近期在工作中遇到的实际问题和困难开展讨论和交流,群策群力,想方设法使工序优化, 从而提高生产能力。

面对集成电路领域高端装备的技术基本被国外厂家所垄断的现状,何茂栋主动请缨带领工作室技术团队攻坚克难,经过两年时间开发出单通道、双通道、三通道高精度、宽温度、大负载的半导体专用温控装置,所开发的温控装置采用先进的预测控制、模糊 PID 控制、自适应控制算法对温度进行精密控制,半导体专用温控装置 Chiller 空载时的控制精度为 ±0.02℃,带载时控制精度为 ±0.5℃,领先于国际同类产品空载时控制精度 ±0.1℃、带载时控制精度±1.0℃的水平。

何茂栋创新工作室立足于半导体温控领域高端装备的研发与设计,所开发的 Chiller 系列产品适用于 LAM、TEL、AMAT、AMEC、NAURA 等国内外主要半导体工艺设备厂商的产品,并销往中芯国际、武汉新芯、华力、BOE 等半导体及液晶面板厂商,覆盖了国内所有的 8 英寸及 12 英寸半导体晶圆加工线。

该产品的成功开发打破了国外厂家的技术垄断,并实现批量生产应用,技术达到国际先进水平。何茂栋力争带领技术团队打破国外的技术垄断,实现以上半导体高端制造装备的国产化并批量应用到半导体集成电路制造领域中,树立民族自主品牌,开发出更先进、更智能、更绿色的新产品,超过国外同类型设备的性能,成为集成电路行业领先的附属设备供应商,为中国集成电路事业贡献力量,并使中国制造的产品真正走向国际市场。

对此,何茂栋很是欣喜。他说,“中国的工匠并不比外国的差,只要我们肯下定决心、刻苦努力,在通往成功的道路上坚定地迈出每一步,不论再大的困难都能被我们所克服。”

心中有方向,手中有方法,脚下有力量,何茂栋带领着他的团队继续在“中国创造”的大道上奋力前行,以他的“怪癖”将每一次的中国智造变得更加美好。

始终不忘初心砥砺前行

自大学毕业以来,何茂栋就扎根到研发第一线,做到“使用、试验、制造、安装”四个到现场,执行“研究、试验、设计、制造、检验、安装、使用” 七事一贯制原则,理论与实际相结合,实现了从一名实习人员到国家正高级工程师的光荣跃升。在技术业务能力上,也一步一个脚印,从普通的电气技术人员扎实成长为集成电路高端装备领域的科技创新领军人才。

作为一名优秀的共产党员,何茂栋这些年来收获了无数的鲜花和掌声。从国家 863 项目“VB 法大直径砷化镓单晶炉和退火炉研制”、国家科技重大专项2011ZX01006-001“三吋 InP 单晶衬底”子项目“磷化铟 CZ-50 型高压单晶炉研制”、北京市科委重点项目“多线切片机国产化样机研制”、北京市发改委重点项目“多晶铸锭生长与加工设备研发及产业化”、工业和信息化部“8 英寸高效硅单晶炉研发及产业化”、北京市科委项目“多通道低温半导体专用温控装置设计开发”,到中关村科技园区管理委员会“中关村科技园区前沿科技企业技术项目”等等业内的重大科研攻关及应用开发,都离不开他的身影。

何茂栋一直以来都致力于半导体集成电路领域高端装备的设计研发及国产化推广应用。勇于担当、精于技术,努力提高集成电路领域高端装备国产化率,是行业科技创新领军人才,这是外界对他的评价,但这些荣誉的背后离不开他的不懈努力。

“集成电路领域高端装备的国产化”对于何茂栋来说并不是一句简单的口号,他将这一信念贯穿到了工作生活的全过程中。2004 年刚毕业才两年的他便感觉到当初大学学到的东西还远远不够,带着自己前两年工作中发现的一些问题,在北航开始了“充电”,通过这次的深入学习找到新的解决思路。在他看来工作中的一些问题不仅仅是自己的业务能力不够强,更是因为缺少相关知识的积累沉淀。2013 年他又通过攻读天津大学在职博士,让自己的知识库更加完善。“打铁还需自身硬”,只有不断地充实自己,工作上才能够少走一些弯路, 才能更好地迈好中国智造的每一步。


榜样金句

打铁还需自身硬,自身有知识有技术才能解决实际问题。——何茂栋

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