【清華產業創新密碼】華海清科：跨越0到1，走出中國CMP技術新天地

編者按

創新，是清華產業發展之本、精神之魂。改革與創新，造就了清華產業近些年的高速發展。

為弘揚科技創新精神、傳播科技創新文化、營造鼓勵創新氛圍，清華控股聯合新華社經濟信息社北京中心主辦、紫光集團承辦「清華產業2016年度十大創新項目」評選活動，結果已於2017年4月底揭曉。現重磅推出「清華產業創新密碼」欄目，揭開項目的創新密碼，挖掘項目的創新價值，講述項目的背後故事。

28-14nm 拋光設備及工藝、配套材料產業化（華海清科）榮獲「清華產業2016年度十大創新項目」稱號。

28-14nm拋光設備

及工藝、配套材料產業化

申報單位：華海清科

項目負責人：路新春

項目團隊成員：李昆、王同慶、沈攀、趙德文、郭振宇、許振傑、裴召輝、田芳馨、孫浩明、李海濤、鄭樹茂、金軍、王玉、吳雲龍

2013年，天津海河科技園迎來了一批肩負重任的拓荒者。他們來自北京，來自清華大學，他們當中有中科院院士，有清華大學教授，也有一群為製造築夢的年輕人。

四年來，他們不考慮商業回報，日夜砥礪深耕，只為實現一個共同的目標：成為天津市政府與清華大學踐行「京津冀一體化」國家戰略的典範，推動的化學機械拋光（CMP）技術和設備產業化。

這群拓荒者，就是天津華海清科機電科技有限公司的核心團隊成員。

2008年，清華大學摩擦學國家重點實驗室獲批國家科技重大專項02專項「超低下壓力CMP系統研製及工藝開發」課題，開始了超低下壓力拋光關鍵技術研究、CMP系統研製、CMP工藝開發等工作。

也許是骨子裡有著清華大學的傳承基因，亦或是有著不辱使命的責任感，這群拓荒者多年來積極探索、勇於創新，終於成為集成電路化學機械拋光（CMP）技術領域的先行者。

2012年，清華大學成功研製出具有自主知識產權的國內首台12英寸「干進干出」CMP設備。這是集成電路製造裝備領域裡程碑式的突破。

2014年，通過清華大學科技成果轉化，華海清科研製出國內首台12英寸「干進干出」CMP商業機型—Universal-300，2015年該機台進入中芯國際北京廠，2016年通過中芯國際考核並實現銷售。這填補了集成電路製造領域CMP設備技術的空白，打破了國外壟斷。截至目前，該機台已累計加工60000餘片矽片。

由於創新性與突破性，該項目成功入選了「2016年度清華產業十大創新項目」。

填補國內集成電路製造裝備技術空白

實現從0到1的跨越

集成電路製造工藝主要包含五大核心技術：光刻、刻蝕、離子注入、薄膜生長、CMP。前四項技術及相應的裝備，國內布局較早，而CMP裝備技術在國內長期處於空白。

CMP技術通過化學和機械的協同作用來製造超光滑表面，避免了單純的機械或化學拋光造成的表面損傷、平整度和拋光一致性差等問題，是目前唯一可同時實現全局平坦化和局部平坦化的技術。

CMP的用途非常廣泛，比如手機的玻璃屏幕、鏡面鋁合金背板等，也是CMP技術拋出來的，在很多領域的拋光技術已比較先進。但在集成電路製造領域，的CMP裝備技術仍是無人踏足之地。

功夫不負有心人，2010年，清華大學研製出第一台原理樣機；2011年-2012年，通過技術的迭代升級，又分別研製出α機、β機和γ機，逐漸走向成熟；2012年，團隊研製的12英寸CMP設備，能夠在12英寸的晶圓表面，做到表面粗糙度小於1納米（相對比，以我們常見的手機屏幕為例，其表面粗糙度僅為20納米左右），非均勻性小於2%。

2014年，華海清科推出國內首台12英寸CMP商業機型；

2015年，華海清科獲得國家科技重大專項02專項項目資助；

2016年6月，華海清科參加國家「十二五」科技創新成就展；

2016年7月，華海清科國內首台12英寸化學機械拋光設備實現銷售；

2017年2月，華海清科第二台CMP工藝設備進入中芯國際北京廠，僅用78天的時間就完成了裝機、調試，並生產了過百片晶圓，創造了首台國產核心工藝設備在集成電路大生產線上線的最高效率，榮獲了中芯國際授予的「突出成就獎」。

從清華大學到華海清科，從2008年到2017年，他們成功填補了集成電路製造領域CMP技術的空白，實現了從0到1的重要跨越。

突破技術和創業雙重難關

為行業帶來新希望

開疆闢土的路上總會面臨諸多困難，華海清科遇到的難關首先體現在技術層面。「相比集成電路製造工藝的另外四項核心技術，CMP技術難點是乾和濕混合、要在化學和機械之間找好平衡。」

自主創新，是清華大學和華海清科贏得成功的關鍵所在。

「我們從一開始就堅決走自主創新的道路，雖然摸著石頭過河，過程十分艱難，但這恰恰是我們清華大學整個團隊最大的特點和優勢。」王同慶說。

「我們當時為了避開外國專利，為了一個結構，要反覆討論，從幾十個方案中選出來。」王同慶說。

「正是堅持自主創新，我們在這個過程中獲得了很多專利。因為我們有獨特的CMP系統架構，沒有IP衝突，設備出來以後，很快得到了客戶的廣泛認可。」王同慶自豪地說。

目前，華海清科與清華大學共獲得CMP技術專利150餘項，初步建立了具有技術優勢和自主知識產權的CMP設備及工藝技術體系。

這意味著，華海清科已經成功打破了美國、日本在這一領域的長期壟斷，實現了高端CMP裝備國產化從0到1的重要跨越。

除了技術上的突破，華海清科團隊還克服了諸多困難。

2013年，團隊來到了天津市津南區的海河科技園。當時是園區初建不久，地理位置相對閉塞，配套的生活設施較少，條件也比較艱苦。

「園區剛開不久，附近沒有吃飯的地方。為了追趕研發進度，我們找到數公裡外的一家小飯館，好不容易說服他們給公司送外賣，在這家一吃就是大半年。」王同慶說。

華海清科選擇了自力更生、開拓創新的道路，為整個行業帶來了新希望。

專註產學研結合

實現產業鏈國產化

為什麼別的企業無法突破的難關，華海清科卻能做到？這與其獨特的產學研合作模式密不可分。

華海清科的核心團隊成員除了來自清華大學之外，也積極引進人才，組建了一支包括科研人員、業內精英及海歸人才在內的複合型團隊。同時，清華大學摩擦學國家重點實驗室還專門設立CMP實驗室，供CMP技術前瞻性、基礎性研究使用。這樣，華海清科與清華大學將產學研完整地結合，源源不斷地為華海清科提供技術支持。

此外，國家政策的扶持也為華海清科的發展提供了前進的動力。

2015年，《京津冀協同發展規劃綱要》明確指出，天津將優化發展高端裝備、電子信息等先進位造業，打造三地的先進位造業基地。

作為天津電子信息製造業的先進代表，華海清科有著得天獨厚的優勢。

天津市政府、津南區政府、科委、發改委、科協等也為華海清科提供了很多支持。

華海清科的腳踏實地，研發人員的責任傳承，吸引了越來越多的業內精英加入到華海清科的團隊中來，這也是華海清科成功的另一種表現。

不過在王同慶看來，華海清科未來還有很長的路要走，未來要抓住機遇，將集成電路領域的CMP技術做強、做大，力爭早日全面實現國產化，走向全球化。

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