从0到1，铸就装备“芯”时代 ——争做半导体设备国产化道路上的开拓者

大家好，我是北京北方华创微电子装备有限公司的董博宇，一名半导体行业工作者。

当我们谈论ChatGPT改写人机交互、惊叹于国产大模型百模竞放时，有没有想过这一切的算力基石从何而来？当华为麒麟芯片突破封锁、小米自研芯片横空出世时，背后是谁在打造这些“中国芯”的制造利器？答案正藏在我们今天聚焦的领域——集成电路装备行业——一个将纳米级设计转化为实体芯片的核心产业。

集成电路装备是芯片制造的“手术刀”和“建筑师”，能够在硅片上雕刻纳米级电路、能构建百亿晶体管之城。一枚芯片诞生需经千道工序，而每一道工序的精度与效率，直接取决于装备技术的突破。可以说“没有装备，就没有芯片；没有先进装备，就没有科技自主权。”而北方华创，正是这场技术攻坚的国家队主力。

那北方华创是谁呢？打个比方，如果芯片是数字时代的石油，那么北方华创就是中国自己的“采油机锻造者”。

今天站在清华园，我倍感亲切。这不仅因为清华是中国科研院校的神圣殿堂，还因为多年前，北方华创自主研发的刻蚀机成功中标清华采购项目，成为服务微纳制造与光通信研究的关键装备。此刻，我仿佛看到实验室里跳动的等离子体，正与你们眼中求知的火花同频共振。

2005年我硕士研究生毕业，加入北方华创担任机械工程师；当时觉得做半导体很新鲜，很高大上。尤其是听到工艺人员做数据分析时，觉得人家很厉害，特别崇拜。我是做硬件出身，对工艺了解得比较少；当我越热爱这个行业，越想深入研究，就越发现自己知之甚少，尤其看到那些国外的先进设备时，觉得我们距离先进的技术差距还很大。从那个时候起，我就立下志愿，如果要做这个行业的排头兵，要赶超国外，就必须提升自己。2006年，我带着这样一个梦想，为国产集成电路行业探索、为中国技术腾飞，坐上了去日本的航班，去领略世界最尖端半导体技术的风采。在日本期间，我获得了物质工学博士学位，又进入全球机械工业500强，负责下一代半导体设备450mm晶圆研磨设备CMP的项目研发。

与此同时，北方华创在国家“02专项”指导下，承接了集成电路设备国产化重任。2013年我从日本学成归来，重回北方华创，负责氮化铝设备的研发。但我当时对于氮化铝是什么，还并不清晰。项目的起源是来自欧洲一篇学术论文，而实际这种材料和生产材料的设备还未在产业界诞生，论文内容也仅仅是停留在理论层面。对此，我和团队进行了深入研究，发现它的巨大潜力，从理论上这种材料会对芯片的制造和性能带来革命性的提升。正是这种可能性，让我和团队毅然决定：我们要闯一闯这条无人走过的路。我们从零开始，查阅了数不尽的文献，反复推演每一种可能的技术路径。那段时间，我们数十次拜访客户、深入交流，一次次在思维碰撞中调整方向。我们决定亲手搭建一台原型机，真正开始技术攻关。每天从清晨七点到晚上十点，周末无休，几乎把所有时间都交给了实验室。

功夫不负有心人，在历经1500余次的实验后，我带领团队终于研发出了我国第一台拥有完全自主知识产权的氮化铝物理气相沉积设备。这一设备被应用于LED芯片制造，可以显著提升LED芯片性能与质量。在设备出厂后的短短4年里，设备远销全球半导体制造的重心—美国、中国台湾、韩国等地，国际半导体照明生产线上第一次出现了“中国制造”的关键装备，市场占有率达到90%以上。它打破了欧美和日本等发达国家一直以来在半导体设备领域对中国的封锁，全球市场占有率No.1,提升了“中国制造”在国际领域的声誉和自信心。

在这里和各位分享一个小故事，2014年日本学者中村修二先生采用GaN两部生长法发明了蓝光LED，并因此获得了诺贝尔物理奖。但就在他获奖的第二年——2015年，我们团队自主研发的氮化铝物理气相沉积设备及工艺，宣告成功；2016年，正式投放产线，并快速完成了设备与工艺的整体优化。我们的走了一条不一样的技术路线——用氮化铝取代了中村修二的两步生长法，获得了更好的LED芯片性能和良率，并改变了整个LED芯片的制造工序。如今，氮化铝物理气相沉积技术已经成为全球LED芯片制造工艺中的标配工序。我经常和周围的同事开玩笑说，我们的工作有两个亮点第一，如果诺奖晚颁两年，中村修二先生可能就未必能得奖了；第二，说不定再过若干年，站在这个领奖台上的，会是我们。这虽然一句玩笑话，但背后，是我们对全球LED芯片制造行业做出的实实在在的贡献！又过了两年后，中村修二先生通过多方渠道主动联系到了我们，专门来了解和关注我们的技术进展，这让我们感到无比的自豪和骄傲。

氮化铝物理气相沉积设备的成功研发实现了我追寻先进技术的初心，增加了我们赶超国外的信心，激发起我们继续攀登高峰的雄心。我们用行动和事实证明：中国制造行，中国设备行。为了重构全球半导体产业竞争格局，使中国具有一席之地，我带领团队向下一座大山继续冲锋。

随着集成电路尺寸的不断缩小，载流子迁移率过低成为制约性能提升的关键，而解决该问题的12英寸硅外延设备一直被美国技术垄断。核心技术遭到禁运的消息传来，如同断闸，国内数条重要芯片产线瞬间面临停产风险。客户产能告急、项目交付压力骤增，整个链条陷入空前的焦虑与等待。此时，国产设备的突破，已不仅仅是技术攻坚，更是保障产业安全的生死时速。

12英寸硅外延团队临危受命，签下了这张关乎产业链安危的军令状，时间窗口极紧，客户“等米下锅”。我鼓励大家：“历史使命落在了我们身上，这是我们的幸运，不是每个人都有机会站在历史的节点，做出一些改变历史的事情。这是当我们年老回顾往事的时候，可以骄傲地跟后辈吹嘘一辈子的资本。”

“目标、激情、团队、责任”——这八个字，是我们12英寸硅外延团队刻在心底的座右铭。支撑这八个字的，是一支平均年龄仅29岁、近90%拥有硕士及以上学位的年轻队伍！

如何让这支年轻的队伍迸发出惊人的创新能量，勇敢挑起国产高端装备研发的大梁？这是我们团队建设的核心命题。我鼓励青年工程师放开手脚，大胆创新；资深工程师发挥传帮带作用，常常与青年工程师促膝长谈，传授经验；团队内部，崇尚创新、敢闯敢试的文化蔚然成风。正是这种氛围，推动着大批青年才俊快速成长为独当一面的技术骨干。面对市场迫切的呼唤和技术壁垒的挑战，我们没有时间等待经验的缓慢积淀，没有条件等待时机的完美成熟。摆在我们面前的，只有一个字——“拼”！

正是在这种强烈民族振兴信念的鼓舞下，在产品研发过程中，团队成员攻坚克难，产品设计方案3次推倒重来，查阅专利文献800余篇，经历185轮调试，5000多次实验，解决了外延腔室温度场和气流场的均匀性控制等多项关键技术难题，核心指标达到国际先进水平。设备先后在20余家国内头部客户批量上线应用，保障了先进逻辑芯片的量产，确保了国防和信息安全。同时，我们与上游供应商紧密合作，共同验证了镀金件、石英件、高温计、流量计、轴流风机等关键零部件和技术，实现了关键技术突破和关键部件国产化，拉动国内硅外延设备零部件供应商的技术进步，带动了从设备零部件到芯片制造工艺的全产业链提升。

这种“拼”的精神，刻写在我们每一次攻坚克难的足迹里：

1、创造“8个月”的速度奇迹：12英寸外延设备被誉为行业“三座大山”之首，研发难度可想而知。然而，我们的团队仅用8个月时间，就完成了原型机的开发，书写了业界瞩目的速度篇章。这背后，是无数个不眠之夜和争分夺秒的冲刺。国际上有中国速度，而在中国有华创速度。

为了完成首台样机的装调及工艺验证，在经验匮乏、技术积累薄弱、非预期问题频发的艰难开局下，团队成员的月均加班超过100小时，成为常态，当我们走出公司大楼时常常已是繁星满天，而当我们投入新一天的工作时，又总是在旭日之前，华创的实验室365天永不熄灯。最终，我们提前完成了首台客户端样机的工艺量产验证，用汗水浇灌出项目的第一颗果实。

2、疫情下的“逆行”坚守：2022年3月，上海疫情封控，客户端实施封闭管理。团队成员毅然选择“逆行”——住在车里、睡在地上，在客户端驻守了整整75天！感染风险、沟通阻隔、物资短缺……重重困难没有压垮他们。最终，他们提前15天将机台交付给翘首以盼的客户，赢得了极高的赞誉。

3、在一次机台现场测试中，距离客户生产节点仅剩72小时，关键指标——扩展电阻曲线，突然出现鼓包！我立即带领工程师星夜奔赴客户现场，大家与客户的工艺工程师并肩作战，逐一排查、重新检查菜单、商定实验方案；测试间里，我们的工程师争分夺秒验证结果。经过24小时不间断的实验分析，终于锁定根源——需要紧急硬件优化！团队没有丝毫犹豫：机械工程师火速研究结构方案；施工人员现场焊接、安装管路，争分夺秒；软件人员同步编程调试。在连续奋战54小时后，问题得以解决，机台合格交付！团队成员几乎未曾合眼，硬是在客户生产节点前打赢了这场突如其来的“闪电战”。

创造这些奇迹与记录的背后是无我的牺牲与奉献。为了兑现客户承诺，达成保质保量按时交付的硬性要求，我的飞行里程超11万公里，飞行次数近百次，足迹遍布15个城市。12英寸硅外延设备团队成员们为了及时奔赴客户现场，常年高频出差，历经无数个不眠之夜，争分夺秒地向技术难题和客户需求冲刺。有人上午婚礼，下午就出现在办公室，有人与宝宝的第一次见面是通过手机，有人几个月没回家，有人一天顾不上吃饭。“不达目标，决不放弃”，凌晨5点的华创和客户现场，默默见证了这群年轻人为半导体事业拼搏的身影。

12英寸硅外延设备实现了从0到1的突破，彻底改变了我国在该领域的被动局面，得到了党和国家、学术界以及客户的高度认可。浙江大学吴汉明院士评价道：“成果解决了集成电路类装备的‘卡脖子’问题，为产业优化和经济发展作出突出贡献。”王天然院士指出：“设备产生了巨大的经济与社会效益，极大推动了我国集成电路产业发展。”我们的成果打破了瓦森纳协议和美国对华先进半导体设备系列的禁售限制，被用户评价为芯片领域的“两弹一星”工程。团队先后荣获北京市科学技术进步一等奖、首届国家卓越工程师团队奖和北京市模范集体等重大荣誉。

作为一支充满活力与战斗力的队伍，我们时刻铭记国企担当，深刻洞察国际变局带来的机遇与挑战。在这个长期被国际巨头严密封锁的高端设备领域，我们团队传承着“创造精良、打造民族自尊”的精神血脉，义无反顾地扛起了新时代科技创新排头兵的历史使命！我们以“钉钉子”般的执着，接力开拓国产高端半导体装备的发展之路，深入钻研，全力破解行业的“关键瓶颈”，多项设备关键技术指标达到国际先进水平，填补了在集成电路装备领域的诸多空白，为保障国家产业链安全贡献坚实力量。

2021年5月，在两院院士大会上，习近平总书记将高端芯片和集成电路定义为国家急迫需要、长远需求、关乎发展全局和国家安全的核心领域，要全力攻坚。提出“把握大势、抢占先机，直面问题、迎难而上”，肩负起时代赋予的重任，努力实现高水平科技自立自强。

亲历半导体设备行业近二十年风云变幻，我的职业生涯从机械工程师起步，历经技术经理、产品总监、事业部总经理、总裁，到如今全面管理北方华创微电子。这段征程，是我个人职业发展的缩影，更是个人梦想、企业战略、行业使命与国家战略深度融合的写照。我们携手同行，披荆斩棘，最终实现了从行业追赶者到领跑者的共同飞跃。

有人问我：“什么是半导体人的追求？”我的答案就镌刻在北方华创“推动产业进步，创造无限可能”的使命里。这条路布满荆棘：我们，闯过重重验证，把“国产”刻进一流客户核心产线，让“中国造”站稳关键领域；我们，优化工艺、调试部件，提产能降成本，为“中国芯”省下百万真金；我们，扛住产业链安全责任，推动装备自主可控，筑牢国防信息屏障；我们，凭精益和匠心，造出了让中国人自信的半导体力量！所谓半导体人的极致追求，就是做科技勇者，敢于俯视眼前千尺危楼，以国产化道路开拓者之姿夯实产业基石，成为半导体基础产品领域值得信赖的引领者。

回望二十载征程，我们从修设备、仿设备，到如今定义设备标准——这条“跟跑→并跑→领跑”之路，正是习近平新时代中国特色社会主义思想在科技战线的生动实践。

同学们，我们正处在一个波澜壮阔的时代，集成电路作为现代工业的“粮食”，是国之重器，也是全球科技竞争的核心焦点。它的每一次微小进步，都汇聚成推动人类文明向前奔涌的巨浪。

选择集成电路，就是选择了一条与国家战略同频共振、与时代发展并肩前行的赛道。这里不仅有最顶尖的科学挑战，等待你们用智慧去攻克“卡脖子”的难题；更有最广阔的产业舞台，让你们的才华在实干中转化为真正的价值。这份事业或许艰辛，但注定崇高，它关乎国家命运，也关乎人类未来。

清华人历来有心系家国的传统，有“敢将日月再丈量”的豪情。我们热烈地呼唤你们，加入这项无比壮丽的事业，将你们的聪明才智，书写在中国芯崛起的最前沿。让我们一起，用青春与热血，点亮中国集成电路的璀璨星河！