——中国电子科技集团中科芯集成电路有限公司副总经理明雪飞

蔡巧玉  户 万

 

2020年，美国发布对华为禁令，规定自当年9月15日以后，包括台积电、高通、三星及SK海力士、美光等企业将不再供应芯片给华为。

一石激起千层浪！这让自2018年开始的中美贸易争端进入了白热化阶段，而其间暴露的我国半导体产业的短板问题，也在这次禁令中被推至顶点。这不是一家企业、一个产业的危机，而是整个国家高端制造业面临的重大危机！

一时间，光刻机、晶圆等半导体核心设备和材料成为搜索引擎上的热词，然而半导体产业中的一个重要环节却在这波关注热潮中被忽视了——封装。所谓“封装技术”是一种将集成电路用绝缘的塑料或陶瓷材料打包的技术。以CPU（中央处理器）为例，我们实际看到的体积和外观并不是真正的CPU内核的大小和面貌，而是CPU内核等元件经过封装后的产品。封装起着安放、固定、密封、保护芯片和增强导热性能的作用，同时还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁。封装技术的好坏直接影响着集成电路产品自身性能的发挥和与之连接的PCB（印制电路板）的设计和制造，因此是至关重要的一环。

随着芯片制程达到物理极限，摩尔定律开始失效，光刻工艺进展缓慢，半导体制造技术的进步正逐渐将重心移至后段的封装领域，各种先进封装制程、高精密封装制程应运而生，甚至有人预测，未来十年集成电路发展重心在于封装。

然而就是在这样重要的领域，我国却缺乏自主创新的能力，甚至在关注度上也不如光刻机等热门领域。好在已经有人深耕于此。“事情总要有人去做。”中国电子科技集团中科芯集成电路有限公司副总经理明雪飞还未至不惑之年，却已经是一名有着12年封装技术经验的“老兵”了。从一线工程师，到后来的技术负责人、如今的企业管理者，他始终置身于行业或蓬勃、或坎坷的发展洪流之中，逐渐辨明并开始全力迈向中国封装技术要走的那条道路。

 

关键问题不能“打折”

 

2019年11月29日，无锡瑞廷西郊酒店，一场简约却不乏隆重的发布会正在这里召开。作为中国电科旗下重点打造的集成电路专业化企业，中科芯集成电路有限公司的“12英寸晶圆级微系统封装集成PDK”在发布会上宣告上线。

当天，时任封装事业部总经理明雪飞在发布会现场，向客户的长期关注和支持，以及与事业部的共同发展表示了感谢。明雪飞克制的语气中难掩激动，一幕幕攻关画面在他脑海中如胶片般逐一闪过，把他从这热闹的现场拉回到5年前。

2014年，明雪飞所在的先进封装研究室面临着一个新的课题。随着电子系统集成度越来越高，当时的封装技术已经无法满足产品与装备的要求。这时，微系统概念逐渐火了起来。所谓微系统，就是用更先进的制造手段，把电子系统小型化、微型化，同时实现多功能，使其可以在更多装备中发挥更先进的作用。建立一条适应新需求的先进封装PDK（工艺设计套件）生产线迫在眉睫。

当时行业内比较主流的路线是采用3D-TSV（硅通孔）封装技术。“过去芯片是平着放在一些载板上面的，3D封装技术就是把芯片堆叠起来，然后在中间穿孔，使芯片之间实现互联，通过这种三维集成的手段使芯片小型化。”这项技术在业内被认为是未来封装技术的发展趋势。一开始，明雪飞跟大多数人一样，看好这一技术方向。但在一次又一次的论证中，他逐渐发现这种主流方向未必符合当时企业的实际需求。

“核心问题是设备和原材料不受控，其次是投入大、研发周期长。”明雪飞一如当年的明白了当，一针见血地指出症结所在。事实也的确如此，3D封装技术最早由台积电和英特尔研发，关键技术材料和设备都受控于人。2019年，我国开始自主研制这项技术时投入了大量资金，也遭遇了很多困难。而在中科芯开始着手先进封装PDK生产线研发的2014年，更可以想见其条件之不成熟。

“客户和产品的需求不等人，我们面对的最大需求就是能尽快应用。我们的研究必须以实际的工程需求出发，要能真真正正落地。”面对技术条件不成熟、资金不足的现状，充分分析了技术路线并进行了大量论证后，年轻的明雪飞大胆地提出了与主流声音不同的观点。

“那是一段非常艰难的经历。”选择勇敢发声就要用同样的勇气去承受随之而来的质疑。“不可能没有压力，那应该是压力最大的一段时期了。”明雪飞用“年轻气盛”来形容当时的自己，“换成现在我可能不会说那么直接的话，但当时确实跟很多人争执过技术路线。”明雪飞坚守的底线始终是这条工艺线能不能结合实际工程应用。“英特尔和台积电搞3D封装技术，那是投入了多少资金、人力、物力？每年甚至以数十亿美金的规模来计算。另外在产业链掌控能力，以及人才聚集程度上，我们的条件都不够成熟。这是我们必须正视的现实。我有信心，将来我们国家一定会在这项技术上迎头赶上，但同时我们也必须承认这不是一蹴而就的事情。如果纯粹为了追求一个主流的概念，却囿于条件所限，在很多关键问题上‘打折’，那么这种‘打折’就会以牺牲我们整个技术发展为代价，偏离我们原本的目标。”

明雪飞不仅提出了反对意见，也提出了他的解决方案——12英寸晶圆级扇出工艺就是这样诞生的。

如果说TSV技术是将芯片像积木一样摞起来，那么扇出工艺就如同拼拼图——将很多芯片平面拼成一个更大的芯片，其强调的是二维空间上的高密度的互联技术。这两种技术并没有好坏之分，但二维技术显然比三维技术更简单，因为三维技术需要在芯片上穿孔，这就需要提前根据不同的芯片预留打孔位置，但对于大部分芯片还来源于进口的我国来说，根据不同芯片的情况预留位置显然是不现实的。

既然自己提出了一条不同的路线，那就必须把这条路走通，才能证明自己的观点。“随大流是很容易的，因为即便走错了也不会有人说什么，大家都这样认为。但提出不同的观点却很难，一旦行不通，那就百分之百是自己的问题了。”顶着巨大的心理压力，明雪飞开始了技术攻关。接下来，他要面对的是从传统封装到先进封装技术需要跨越的巨大的技术鸿沟。

相对于传统封装来说，先进封装技术采用或借鉴了半导体工艺制造技术中的一些设备和思想，其工艺会用到光刻机、真空镀膜等芯片生产才会使用的设备和材料。也因此，从传统封装到先进封装，并非简单的技术升级，而是技术的跨越。

那时为了攻克技术难题，明雪飞联系了国内很多技术先进的企业，利用周末时间亲自前往咨询，请教一些技术上的问题，同时想了不少办法引进人才。这份坚持加上符合实际产业情况的技术方案，让这条12英寸晶圆级扇出PDK终于成功上线。目前，这条被明雪飞描述为“接地气”的工艺线已经为上百家国内单位和企业提供了加工服务，在集成度方面至今仍位列国内前茅。

 

从一线走来

 

如今再回头看当年的选择，明雪飞不好意思地说自己当时太年轻了，说话不懂得“迂回”，但对于自己做出的选择，他从不后悔。这种“以工程应用为本”的研究思想其实与明雪飞的成长经历有着很大的关系。

明雪飞本科时就读于西南交通大学材料成型与控制专业，他幽默地解释自己的专业：“通俗一点讲就是‘铁轨焊接’。”即将毕业时，他认为材料专业在集成电路领域的发展空间会更大，于是读研时，他选择了集成电路的材料方向，“说白了就是从焊铁轨变成了焊集成电路”。这次，他的落脚点是香港科技大学机械工程系。在这里，材料专业和机械专业不再被区分，而是合并在一起，明雪飞于此完成了专业的转向。

毕业后，在继续深造还是参加工作的两种选择中，明雪飞选择了后者。他的想法很简单，“当时不想走纯学术的路线，有一些实际经验后再做后续打算可能会更好”。回到内地后，明雪飞没有选择繁华的一线城市，也没有回到家乡青岛，而是来到了位于无锡的中科芯集成电路有限公司。在国内的封装领域，中科芯一直位于头部。对于明雪飞来说，这里是能学习、能做事的地方，也是他实现自己报国情怀最好的地方。

在中科芯，明雪飞的岗位是一线工程师。很多年过去了，他还记得自己接触的第一项工作是给集成电路打标，“就是在一些做好集成封装的电路上，用油墨或激光去做一些标记，让人家知道这个电路是谁家的产品、什么型号”。当时，这道工序采用的是由人工进行油墨打标的老办法，“相当于手动去盖一个印章”。但因为人工“盖章”力度无法统一，使标记会产生一些孔洞或其他缺陷，这些缺陷就会导致标记在后续发生脱落。

无论从生产效率还是从可靠性角度考虑，人工打标的方式都应该做出改变。在明雪飞到来以前，公司也曾经尝试用自动化手段来解决这个问题，但因为种种原因没有成功，设备也被扔进了仓库落灰。

10年后，明雪飞的到来让这些设备得以“重见天日”。经过两三个月的不断调试，明雪飞终于“啃”下了自动打标这块硬骨头。机器上线后，生产工序简化了，生产效率提高了，标记质量也得到了保证，为此，所在部门还得到了公司的表扬。

“结果很好，我也很高兴，但过程其实充斥着各种绝望。”回忆起这短短两三个月，明雪飞用轻松的语气描述了当时自己并不轻松的心路历程。周而复始的调试，无法预期的结果，以及刚刚从香港高校读研归来却干起了“技术工人”工作的心理落差……明雪飞笑着回忆，自己当时也有过动摇，但好在随着这台机器的完美运转，他内心的一切怀疑也都随之烟消云散了。

经过这件事之后，明雪飞越发地“接地气”了，设备研发出来还需要人来操作，他被委任班组长，俗称“班头儿”，亲自去写操作和检验规范，手把手地教会工人，再根据生产任务节奏去排班——俨然抛下了高材生的架子。

“我经常被下面的工人质疑，而且他们质疑得很有道理，因为他们很有经验。有一些我考虑不周的地方，他们会考虑到，所以我也很习惯于接受别人的意见。”在一线摸爬滚打培养起来的实事求是、兼容并包的工作习惯被明雪飞保留至今，也因此在先进封装技术项目上马的时候，他敢于坚持以实际工程需求为出发点和最终目标，既虚心求教、听取意见，也大胆质疑，做到这一切他靠的不是感觉，而是多年沉浸一线的实战经验。

2014年，明雪飞从一线来到中科芯先进封装技术研究室之后，他开始参与、负责科研项目，逐步完成了自己的技术积累。除了前述的12英寸晶圆级封装生产线，作为技术研发团队带头人，明雪飞还研制出国内首款1500Pin/2000Pin气密性陶瓷封装电路、国内首款通过7400N级考核的基板型塑封电路、国内首款40GHZ频段硅基MMIC与GaAs扇出集成微系统、国内首款处理器+存储器+AD+IPD一体化晶圆级扇出微系统、国内首款DSP×4＋DDR×16一体化集成微系统、国内首款低成本瓦片式Ku波段相控阵天线组件，先后在多个技术领域取得多项技术突破，申请专利10项，实现企业化生产转化年产值达数千万元。

从“2字头”的年纪跨过而立之年的门槛，明雪飞以工程师的自觉高速成长着。“应用为本”成为他刻在工作信条上的第一句话，直到与华中科技大学刘胜教授的一次合作后，他的工作思想开始发生重要的变化。

 

发现工程理论的“黑匣子”

 

2021年，“高密度高可靠电子封装关键技术及成套工艺”项目荣获2020年度国家科技进步奖一等奖。这一项目正是由刘胜教授团队领衔、联合多家单位完成的，而明雪飞作为技术团队成员共同分享了这一荣誉。

针对高密度芯片封装翘曲和异质界面开裂导致的低成品率问题，这一项目提出了芯片-封装结构及工艺多场多尺度协同设计方法和系列验证方法，应用于5G通信等领域自主可控芯片的研制，攻克了晶圆级扇出封装新工艺，突破了7nm CPU芯片封装核心技术。可以说，项目解决了电子封装行业知识产权“空心化”和“卡脖子”难题，占领了行业技术制高点，实现了高密度高可靠电子封装从无到有、由传统封装向先进封装的转变。

也正是在参与这项研究的过程中，明雪飞对于科研和工程的理解有了转变。作为从一线成长起来的工程师，以前他更强调工程化的应用，强调“应用为本”，然而在参与这一“卡脖子”技术的攻关过程中，他切切实实地感受到我国和西方国家的差距在哪里——差距就在原始创新上。也因为这次契机，明雪飞开始带着成熟的眼光，重新审视这个行业。

集成电路行业自诞生以来一直维持着高速的发展，与此伴生的是资本的持续投入。“地球上可能再没有另外一个行业像集成电路这样，保持着长达70年的资金投入。”近年来，受中美贸易争端影响，中国加快了在集成电路领域的发展脚步。然而在追赶的同时，很多问题也浮出水面，许多科学层面的问题并没有真正意义上得到解决，成为制约集成电路行业工程创新的最大瓶颈。

“以前我们只要把别人的技术有选择地引进来，进行技术改进就可以了。但当这些技术再也没办法引进的时候怎么办？这就需要我们做原始创新，而原始创新来源于科学理论的建立和指导。”带着想要打开那些基础理论问题“黑匣子”的心态，明雪飞迈入了职业生涯的全新阶段。

“高密度高可靠电子封装关键技术及成套工艺”仅仅是一个开始，对于未来，明雪飞已经在思考布局以工程单位积攒的大量试验数据，结合人工智能、大数据算法等先进数学方法，联合高校，共同发现工程应用中的基础原理，再以基础研究成果反哺工程研发，形成一个良性循环。“我们不能一直只用几百年前的数学定理来解决现在的工程问题，科技创新已经进入了深水区，需要科研界和产业界共同努力，突出重围。”明雪飞坚信，“向着科学走，未来我们的集成电路行业一定会产生质的飞跃。”

 

管理之道在于理解

 

如今作为中科芯的副总经理，明雪飞已经完成了从技术工程师到企业管理者的转身。以前，他必须站在前面冲锋陷阵；现在，他明白了传承的意义，开始更多地鼓励团队里的年轻人去探索、尝试。尊重技术人员的意见，充分理解他们的需求和状态，为他们解决问题，是明雪飞在管理上总结与摸索出来的路径。“与其说是管理，更不如说是为大家提供帮助和服务。”

这样的事例有很多。

2020年，在明雪飞的促成下，中科芯一支平均年龄30岁左右的年轻团队攻克了一项新技术——高密度基板的制备。这是封装领域一项既基础又关键的技术，主要服务于高性能芯片以及先进微系统的集成。这一技术此前一直被日本垄断，在中美关系日趋紧张的过程中，这项技术也被纳入了西方国家实施进出口管制的《瓦森纳协定》。

“严格来讲，我们以前是不做这项技术的，只从日本进口这种高端原材料。但后来我们想，不能就这么被‘卡脖子’，于是就决心自己来做，自己联系国内企业。”理想很美好，现实却是残酷的。这种高密度基板需要达到6层以上的层密度，层数越多，性能也就越好。当时日本已经能做到20层密度，而国内企业做到6层就已经封顶了。技术上巨大的差距让团队里的年轻人顿时没了信心。

这时，作为团队里“年纪最长”的人，明雪飞很快捕捉到团队里低迷的氛围，立刻站出来帮大家梳理思路、树立信心。他向团队成员提出了三个关键问题：一是这项技术在科学原理上能否论证成功？答案是可以；二是目前的工艺设备是不是足够，制造手段是不是充分，有没有什么加工步骤是这些设备做不了的？答案是都能想办法解决；最后他问，一些关键原料能否采购到位？答案是当时还能进口，团队也同步找了一家国内企业在进行自主开发。

“既然科学原理上说得通，制造手段上行得通，原材料也能找到，我们为什么不去试一试呢？如果错了也没什么，有时候能证明这条路走不通也是件好事，这样以后其他人就可以少走弯路了。”一席话让这支年轻的队伍茅塞顿开，卸下了思想包袱。这群年轻人也发挥出了他们的优势，敢想敢做敢拼搏。终于，在2020年年底，这支团队做出了国内首个20层高密度基板，样品指标达到国内领先水平。2021年，他们研发的基板样品开始陆续为客户提供服务，并得到了客户的高度认可。

现在回忆起来，明雪飞说整个研发过程，大家都很开心。也许这算不上什么意义十分重大的科技攻关，但却是国内从来没有人做的事。他质朴地说道：“事情总要有人去做，无论多么小的一件事，我们都不能被它卡住咽喉。年轻人只要有了明确的目标和方向，那股拼劲儿是很大的。我要做的就是帮他们找到努力的方向。”

 

硬骨头就是用来“啃”的

 

进入集成电路封装领域12年，时间在明雪飞身上留下了许多痕迹——他变得更加成熟、睿智了，遇事也不再横冲直撞；然而也有些东西是时间也改变不了的——乐观、豁达的性格，以及性格里的一丝坚韧。

“我的性格可能更多的还是受母亲的影响。”明雪飞1986年出生于一个由军人与医生组合的家庭，他笑着说，“这也是那个年代标配的组合了吧。”母亲在医院救死扶伤，经历了太多生命无常后，看问题变得十分豁达，她总是教育明雪飞，“男孩子什么事都要想得开，做事情要拿得起放得下——拿要拿得起来，关键时刻必须能顶上去；但该放下的时候也要放得下”。父亲在部队保家卫国，做事追求严谨，总是教育他“要脚踏实地，实事求是”。这些言传身教让明雪飞后来的种种选择都变得有迹可寻。

而在科研历程中，无论是无条件支持他勇敢去闯的老领导刘岱，还是后来引导他走上理论与实践结合道路的刘胜教授，以及如今让他拥有了更广阔视野的蔡树军所长，明雪飞说要感谢的人太多了，他始终谦虚地认为，如果说自己的工作还算是有了一些“显示度”的话，那也是因为自己属实是幸运的——

他入行时，集成电路行业正愈来愈受到国家的重视，这是天时；进入五十八所这个国家重点骨干研究所，有机会站在潮头感受发展风向，这是地利；有一群无条件信任自己的领导、伙伴，陪他搏击风浪，这是人和。

可以预见的是，中国集成电路行业的发展在未来十年或二十年仍面临着诸多艰巨的挑战，完成这些挑战，是属于明雪飞这代集成电路人的使命。对于这个宏大的命题，明雪飞并没有直接给出自己的答案，而是话锋一转，把话题又拉回到他刚刚参加工作时调试的那台打标设备上：“那时每天日复一日地调试设备，我也不知道到底能不能把它调试成功，一定会有犹豫和动摇的时候。这时候就咬着牙做下去嘛，做好眼下的事。这么多年来，不就是一块接一块地啃硬骨头嘛，硬骨头不就是用来‘啃’的吗？！”说完，明雪飞爽朗地笑了起来，恣意飞扬，一如当年。

（责编：李白薇）