5月6日,深圳中科飞测科技股份有限公司(以下简称“中科飞测”)发布了明场纳米图形晶圆缺陷检测设备REDWOOD-900。这款设备制作的难度和复杂度仅次于光刻机,被称为半导体检测装备的“皇冠上的明珠”。

黄有为在介绍产品。单位供图
从国内首台具有自主知识产权的纳米级无图形晶圆光学检测设备落地,到获得国家科技重大专项支持;从14纳米设备量产,到成为“广东省制造业单项冠军”,2025年广东省劳动模范、中科飞测研发总监兼首席科学家黄有为带领团队屡创行业奇迹,攻克多项国外“卡脖子技术”,打破国外垄断局面,让国产半导体检测装备跻身全球市场份额第二。
“实验室成了我们的家”
在头发丝的万分之一上镌刻“中国标准”
1983年,黄有为出生在重庆开县(现开州区)的一个教师家庭。2000年,课堂上一篇关于“光脑”的阅读题,“像一颗火种点燃了我的心”。在那个电子计算机尚未广泛普及的年代,这段文字所描绘的超高速计算、低能耗的未来图景,让他心驰神往。黄有为也立下了成为一名科学家、投身光学研究的志向。于是,一路从北京理工大学光学工程本科读到博士,在清华博士后工作站深耕光电检测,又在中国科学院微电子所接触光刻机精密测量,“这些经历像拼图一样,为我后来闯入半导体检测领域埋下伏笔。”
2016年,黄有为加入中科飞测之时,国内半导体检测行业几乎处于空白状态。他所要攻克的,是纳米级无图形晶圆光学检测设备,相当于在头发丝的万分之一的尺度上,找出晶圆表面的瑕疵,精度要求比绣花针还要细千倍。这项技术属于是芯片制造的“火眼金睛”,能够在芯片制造初期检测晶圆表面的杂质和缺陷,保障芯片良率,长期被美国厂商垄断,不仅价格高昂,还常常对我们“卡脖子”。
起初,黄有为团队只有不到10个人,面对的却是国外30年的技术积累。那段时间,“实验室成了我们的家”,全部人两班倒,白天光学组调试设备,晚上软件组迭代代码,24小时连轴转。经过八个月的鏖战,终于研发出国内首台具有自主知识产权的检测设备——面向90-65nm节点的SPRUCE-600无图形晶圆表面检测设备。“那一刻,我们不仅打破了国外垄断,更在半导体装备市场留下了广东企业的坚实印记。”黄有为说。
第一台样机出来后,需要在企业生产线上进行诸多的调试优化,那也是一场严峻的考验。为了攻克这些难题,黄有为在客户那里一住就是几个月,每天和团队成员一起,从硬件优化到软件重构,从参数调试到工艺磨合,不放过任何一个细节。2016年11月,顺利通过了客户验证。
“当我们看到设备在芯片生产线上稳定运行,成功检测出微小缺陷时,那一刻的激动与自豪,让所有的疲惫都烟消云散。”黄有为说,“从0到1,我们把‘不可能’踩在了脚下。”
“向更先进节点发起冲击”
在半导体检测市场创造“中国速度”
首战告捷后,摆在黄有为面前的是两条路:是按部就班地迭代设备,还是直接跨越三代挑战14纳米?
当时,国外已迭代至六七代设备,而中科飞测的二代机还在验证40纳米。黄有为说:“如果按部就班,永远只能跟在别人后面吃灰。且市场有需求,必须跳过传统的技术代际,向更先进的节点发起冲击。”这个决定意味着,他们要在短短几年内,完成国外厂商十几年的技术跨越。
那是一段刻骨铭心的日子。办公室的三块小黑板上,密密麻麻写满了各种技术方案和数据,黄有为与团队成员讨论了三天三夜,反复推敲每一个细节,最终确定了跨代研发的路线。
在国家科技重大专项02专项“20-14nm晶圆缺陷光学在线检测的研发与产业化”项目的支持下,黄有为团队全身心投入到14纳米设备的研发中。没有现成的零部件,他们自己设计;工艺不达标,他们连夜改造生产线;为了调试一个参数,他们连续加班到凌晨,“眼睛熬得通红,头发大把大把地掉”。经过不到三年的奋战,成功实现从90纳米到14纳米工艺节点的跨越式发展,将与国外的技术差距从落后6代缩短到不到1代。当面向20-14nm节点的SPRUCE-800无图形晶圆表面检测设备在客户现场通过验证时,“我们知道,中国半导体检测设备在全球市场上站稳了脚跟。”黄有为说。
2022年以来,黄有为带领团队持续提升14nm节点光学检测技术水平,研制SPRUCE-900无图形晶圆表面检测设备,该设备已经能够满足国内全部主流先进制程厂商需求,极大地推动了我国先进节点关键半导体设备的国产化进程。
“把不可能变成一定能”
在科研与传承中锻造“中国精度”
半导体检测设备涉及上万个精密部件的协同设计与优化控制,其复杂性和难度超乎想象。单靠个人力量,根本无法完成。
黄有为介绍道,为了让新人快速成长,他们搭建了“师徒结对”的培养体系。每一个新入职的员工,都会有一位经验丰富的导师,从熟悉环境到制定工作规划,从技术指导到经验分享,导师们都毫无保留地将自己的知识和技能传授给新人。这种传帮带的模式,不仅让新人少走了许多弯路,更让团队的技术积累得以快速传承和发扬。
2021年,黄有为团队正被1个纳米的精度超差死死卡住咽喉。“整个设备系统都做出来了,但精度的最高值却差了那么一点点。”黄有为回忆道,“尺寸每缩小1纳米,光学信号强度就衰减一半,就像在黑暗中找一根头发丝。”
这时,清华大学的赵康俊博士加入团队。黄有为说:“挑战面前,这个年轻人眼中迸发的光芒,令我至今难忘。”我们一起从数千个影响精度的因素中,抽丝剥茧,终于找到了关键的改进方向。经过上百次的试验迭代,成功突破了10纳米精度的瓶颈。如今,赵康俊已成长为项目负责人。黄有为团队也从最初的不到10人,已经发展到了上百人的规模,且逐步成长为一支工作充满热情、研发经验丰富、技术过硬、敢打敢拼的研发队伍。
目前,黄有为正带领他的团队继续研制暗场纳米图形晶圆缺陷检测设备,该系列产品名为SYCAMORE(悬铃木),谐音“seek more”(进无止境)。这也是黄有为一直坚守的信念:“在把不可能变成一定能的路上,奋勇前行。”
○劳动观
记者:您是怎样理解劳模精神的?
黄有为:新时代的所有成就都是拼出来、干出来、奋斗出来的。科技工作者的奋斗,于我,是十年如一日的坚守,是勇于创新、敢于跨越的勇气,是把不可能变成一定能的执着,更是科技报国的情怀。
记者:您的劳动座右铭是什么?
黄有为:劳动是人生价值的重要载体,是幸福生活的源泉!
来源:南方工报
全媒体记者:马大为 詹船海
通讯员:焦慧茹 庄思瑜
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