超低温蚀刻温控里的中国力量

大家好！今天，咱们先从一个除法开始，我们提出一个概念：深宽比，就是深度除以宽度。世界上目前最高的建筑阿里法塔深宽比大约是9：1，而我们今天要讲的故事可是几个到十几个阿里法塔组合在一起的微观建筑工程，而这个建筑最大的尺寸却只有100纳米，远小于头发丝的百分之一！

集成电路制造中3D NAND存储的扩展主要通过堆叠一层又一层的氧化物和氮化物层(ONON)并在其中蚀刻孔（也称为存储通道）来实现。每个垂直存储串都从创建一个圆柱形孔开始，该孔的直径可能约为100纳米，深度为5-6微米（深宽比约为50-60:1）。随着垂直缩放的发生，层数和孔深度都在增加，但直径通常保持不变。这意味着1000层3D NAND可能需要纵横比高达100:1的孔。这要求内存通道蚀刻具有原子级精度。该技术领域里最重要的课题之一就是超低温集成电路制造温控装备的研发与应用。

这个被誉为工业上皇冠的行业就是我所在的行业——集成电路制造，我们研制的超低温集成电路制造温控装备就是要在这个领域里让我们中国人的技术走在世界的前沿。正如习近平总书记所强调的“创新是企业核心竞争力的源泉，很多核心技术是求不到、买不来的”，中国有一群3D NAND的力量正在和世界同行同台竞技，一起推动AI等先进存储器革命的时代浪潮。这是中国人挺起脊梁奋斗的行业，是为社会主义建设做一生贡献的伟大行业！

我是京仪装备副总经理，总工程师周亮。我见证了中国3D NAND从16层到几百层存储器技术的飞跃发展；见证了中国3D NAND存储器事业从追赶者到并跑者，再到更多领域领跑者的伟大征程。

今天，我将和大家分享我的故事，这不仅是我职业生涯的片段，更是中国半导体人砥砺前行的时代缩影。

首先，我想跟大家分享一段视频，这是我们中国人自己的技术，在国际3D NAND起到至关重要的作用。中国集成电路制造在成熟制程和存储芯片领域已接近国际水平，但先进逻辑制程、EUV光刻和高端设备仍存在明显代差。

逻辑芯片领域，韩国已量产3nm/2nm工艺，而国内最先进量产节点为7nm，差距约2-3代。存储芯片领域，以3D NAND 存储为例，目前真正的生死线300层堆叠技术已经开始，国际巨头明年将杀入300+层战场，而我们中国的技术也在挑战这个天花板。我们的脚下就是无声的战斗。

（一）冰封困局

2010年，我作为英特尔中国的核心工作人员，负责先进的集成电路制造技术转移至中国生产。我踏入了异国他乡，当我进入国际最先进的集成电路制造公司基地无尘车间后，我被震惊了。数以百驾的自动天车在车间顶部高速自动行驶，运输着存放多枚晶圆的盒子在各个设备之间自动到达，各自参数汇集于数十个高级自动化系统中，实时自动检测着产品的生产过程，确保芯片的制造质量绝对一流。

穿着洁净服的我，想的更多的是我的祖国。我和我自己讲，我是属“草”的 ，必须把根扎下来，抓紧一切时间学习先进知识和技能。我自己承担了生产线的故障第一解决人的工作，晚上怕自己睡的太沉，我就把工作呼机压在自己枕头底下、耳朵下面，不漏掉任何一次现场故障，珍惜所有学习的时间，我要早日把知识与经验带回祖国！

2020年美国禁止华为使用5G芯片，同年，中芯国际（SMIC）等中国半导体企业被列入实体清单。集成电路制造依赖专用装备，2020年5月，我毅然回国，以CTO的身份加入了北京京仪装备，我的方向就是集成电路制造专用超低温温控装备研发与应用，而当时该领域超低温温控设备国内仍然是空白状态。我作为课题的负责人，承担了国家科技攻关专项课题，在定技术指标时，我们得知国际上正在研究-80℃相关应用，我们团队把当前所有信息和条件以及未来的趋势做了整夜的头脑风暴，最终做了个极其大胆的决定，干到-120℃！在这里细分领域，京仪装备人要做领跑者！

（二）技术瓶颈与突破

然而，项目进展并不顺利。在一次关键的测试中，我们发现润滑油冻住了，倾点完全高于我们想挑战的温度。大量的资讯证明，在这个压缩制冷的领域，能达到如此低的特制工况润滑油几乎没有路径。

那段时间，我们几乎放弃了所有的休息时间，日夜奋战在实验室。2023年深冬，我们的实验室里摆满了凝固的润滑油样品。在-110℃的极限测试中，这些本应保持流动的“血液”都变成了蜡状的固体。“又失败了...”，团队成员盯着第43号样品，它像被施了魔法般在-105℃就几乎完全凝固。这个问题已经困扰我们整整6个月。

转折点来自于一次意外之喜。那是一个深夜，研究员在浩如烟海的数据间反复摸索，突然之间，一个发现点亮了整个思路：AB类掺杂实验有一定显性因子性——那一刻，我们仿佛推开了新的大门。于是我们重整旗鼓，细化每一个实验环节。2023年春天，第107次配方试验现场。当温度传感指针突破-120℃时，监控屏幕上的粘度曲线依然平稳。“成功了！”刹那间，欢呼声响彻整个实验室。这种新型掺杂技术不仅能使润滑油在-120℃保持流动，还使润滑油展现出优异的工况适应性，真正做到了既抗冻又可靠。

同学们，科技强国的道路正是由这样一个个微观突破铺就的。当你们将来走进实验室时，请记住：最伟大的创新往往源于最执着的观察，最艰难的突破常常来自最基础的发现。这就是科研工作的魅力，这就是实业报国的真谛！

（三）三年攻坚，一颗匠心

历经三年耕耘，我们交出了一份圆满的答卷。如今，多款机型已奔赴国家最需要的一线，投入验证或批量使用。我们实现了三大突破：集成电路制造温控领域多级氟叠技术的第一次应用，超低温润滑材料的第一次应用，智能控制系统的第一次应用。

当我们看到自己的成果被应用到一片片晶圆制造中时，那种成就感无法用言语表达。我看到了我们中国人的晶圆制造车间满天都是自动化的天车，晶圆穿梭于多个机台之间时，内心的自豪感油然而生，我们中国人做到了！

集成电路事业不仅仅是技术的突破，更是对国家责任的担当。站在这个讲台上，我的内心充满感慨。作为京仪装备超低温温控技术研发团队的一员，这三年来，我深刻体会到几个重要的人生哲理：

第一，核心技术是买不来的。业界没有成熟的方案，国际顶级的技术不能进入中国。正是这种“卡脖子”的痛，让我们下定决心走自主创新之路。这个过程让我明白：只有把关键核心技术掌握在自己手中，才能赢得尊重和发展空间。

第二，创新需要坐得住冷板凳。在研发超低温材料的三年里，我们经历了上百次失败。最艰难的时候，实验室里只剩下我和两位同事还在坚持。但正是这种坚守，最终让我们发现了低温润滑材料的秘密。这让我懂得：真正的创新往往诞生于坚持到最后一刻的执着。

第三，团队协作的力量远超个人。在攻克智能温控算法时，是软件工程师的一个偶然发现，材料专家的一个突发奇想，和工艺工程师的实践经验碰撞，才产生了突破性的解决方案。这让我深刻理解：在现代科技攻关中，没有个人英雄主义，只有团队协作才能创造奇迹。

第四，实业报国不是口号。当我们的设备首次在产线上稳定运行，看到中国自己生产的3D NAND芯片下线时，那种自豪感是任何金钱都买不到的。这十年让我确信：把个人理想融入国家需要，人生价值才能得到最大程度的实现。

同学们，在超低温环境中诞生的芯片，不仅是中国科技实力的见证，更是一种精神的象征——在追求卓越的道路上，唯有用匠心坚守，以创新突破，靠实干积累，才能创造真正的价值。

作为中国集成电路制造超低温温控技术发展的亲历者，我见证了这项技术从无到有、从弱到强的全过程，更见证了其中蕴含的精神力量如何在科技工作者间薪火相传。

第一代：拓荒者的坚守。我们的前辈们在简陋的实验室里，在-60℃的环境中徒手调试设备。老工程师手上至今留有冻伤的疤痕，他却说：“这些疤是我们最珍贵的勋章。”正是这种“有条件要上，没有条件创造条件也要上”的拓荒精神，奠定了京仪装备超低温技术的根基。

第二代：突围者的智慧。面对技术顶峰的攀岩，工程师们展现出惊人的创造力。研发-80℃控制系统时，多少战友连续三个月吃住在实验室，最终开发出具有完全自主知识产权的温度算法。他们说：“别人能做到的，我们一定能做得，别人做不到的，我们更应该有能力和责任做的更好。”这种迎难而上、敢为人先的突围精神，推动京仪装备技术走在先进行列。

第三代：领跑者的担当。如今，工程师们正在创造新的传奇。大家说：“我们的目标不是追赶，而是定义未来。”这种勇攀高峰、敢为人先的领跑精神，正在开创中国超低温技术的新纪元。

站在中国超低温温控技术从跟跑到并跑、迈向领跑的历史节点，我满怀信心地向大家宣告：属于中国半导体的黄金时代正在到来。这不仅是技术的未来，更是每一位科技工作者的未来，是中华民族伟大复兴的未来！作为新时代的青年科技工作者，我想与各位分享三个关键词：传承、创新、担当。

一是传承：接过历史的接力棒，学习前辈们“板凳要坐十年冷”的专注精神，传承他们“敢为天下先”的创新勇气，发扬他们“国家需求就是研究方向”的家国情怀。

二是创新：攀登科技新高峰，面对新形势新挑战，青年一代应当：敢于突破技术瓶颈，努力拓展应用边界，创造引领标准。

三是担当：践行科技报国理想，我们一起夯实专业基础，投身创新实践，弘扬科学家精神。

同学们，我们何其有幸，能够站在前辈的肩膀上，参与这场伟大的科技革命。让我们以“敢教日月换新天”的豪情，以“十年磨一剑”的定力，在超低温温控技术领域书写属于中国青年的精彩篇章！正如钱学森先生所说：“一个科技工作者，如果把自己的工作和祖国的需要结合起来，就会产生无穷的力量。”让我们将个人理想融入国家发展，在科技强国的征程中实现人生价值！在这个伟大时代，每一度温度的突破，都是民族复兴的刻度；每一项技术的创新，都是人类进步的阶梯！