——记中芯国际技术研发副总裁吴汉明博士及其团队    
本刊记者  黄雪霜  户 万 

 　　这是一个近期刚发生的故事：
 　　2013年的某一天，一家世界集成电路龙头代工企业的老总遇到竞争对手——中芯国际的邱总，对他说了句意味深长的话：“我们这个行业是个持续高投入的烧钱产业，我们家‘后院’有的是‘石油’，有的是钱”，而中芯国际邱总的回答也甚是巧妙：“我们这个行业发展靠的是人才，我们‘后院’有的是人才。”
 　　一段简短的“博弈”对话，深刻揭示了中国集成电路产业发展的劣势与优势。
 　　时光倒回到2000年，在海外生活多年并打下牢固基础的半导体从业精英吴汉明博士，在听过当时中芯国际老总张汝京的动员报告之后，经过两个半月辗转不眠之夜的思考，终于下定决心放弃一切回国打拼。而这，只是中芯国际崛起的开篇内容之一。类似这样的故事，这样的人，在中芯国际还有好几百个。如今，这群海归已经成为带动中芯国际创造“中国式奇迹”的“引擎”。管中窥豹，让我们透过一扇扇“窗”，走进集成电路产业、中芯国际——

产业之窗：中芯集成电路制造产业“航母”

 　　2013年，中芯国际再传喜讯：由吴汉明及其团队主导完成的“超大规模集成电路65-40纳米成套产品工艺研发与产业化”获得国家科技进步二等奖。这是继中芯国际“90-65纳米级大规模集成电路大生产关键技术研究”获得2008年国家科技进步二等奖之后又一次摘取这项大奖。
 　　中芯国际65-40纳米生产线为国内集成电路装备制造和材料工艺验证提供了大生产条件支持，这是我国集成电路产业内首次在300毫米装备大生产线上开展工艺验证。它对打破我国集成电路生产线历来由国外进口设备垄断具有重要意义。成果跨越式地提升了我国IC产业技术水平，标志着我国集成电路制造产业跻身世界前沿。中芯国际再一次强力实现了其既为上游设计公司提供制造服务，同时也承上启下，扶持下游设备和材料企业发展的历史使命。
 　　对不熟悉集成电路产业发展的非专业人士来说，或许，他们不知道90-65纳米、65-40米纳米、300毫米装备这些数字对我们生活的改变意味着什么。但集成电路技术的发展确实已经影响至我们生活的每个角落。
 　　集成电路，俗称芯片，上至航天飞机，下至我们每天使用的手机、银行卡，随处可见芯片的影子。随着芯片集成度的不断提高，集成电路产品体积越来越小，功能越来越多，耗能越来越小，成本越来越低，适用性也越来越强。得益于集成芯片技术的更新换代，如今集成电路产品已经遍及科技、农业、交通、计算机、传媒、安全、政务等各行各业，呈现出五彩斑斓、让人应接不暇的局面。从移动互联网、物联网里的应用到先进机器人、智能自动汽车的使用等，包括教育行业的智能学习、医疗保健的诊断与药物发现、法律领域的合同/专利查找发现、金融领域的投资与会计??集成电路产品可以说是“无所不在”、“无孔不入”。
 　　在中国，集成电路产业被称为“稻米产业”，它是整个国家产业和经济的“心脏”。它对整个国家的经济带动能力，有人形象地比喻其为“现代印钞机”。但有一点必须明确：因为它是一项持续高投入的产业，如果技术开发和市场发展做不好，它很有可能摇身一变，成为名符其实的“烧钞机”。
 　　如果说集成电路产业是先进制造业的核心，那么芯片制造就是核心中的核心。但令国人感到遗憾的是：中国直到2000年，还缺乏自主知识产权的核心芯片。由于芯片加工投资巨大（一条产能3万/月，40纳米产品的芯片生产线的投资约为20亿美元），很长一段时间以来，中国的芯片加工业长期处于低迷状态。一个长期“无芯”的国家，只有被动地选择全球产业链的下层位置。
 　　如果您经历过新世纪钟声敲响的那一刻，且平时留意新闻，那么您一定会对当时让无数国人欢欣鼓舞的“中国芯”记忆深刻，在结束了几十年的无“芯”时代之后，中国终于相继掌握了具有自主知识产权的微处理器核心技术，包括“方舟—1”、“龙芯”、北大微处理器等。但您知道吗？这批芯的制造加工地点并不在中国大陆，而在美国或我国台湾。难怪当时一位知名电脑制造商因此感叹：“我们生产一台PC机的利润，就相当于卖掉一把大葱！”
 　　“中芯国际”的出现，打破了中国这一“尴尬”局面。这个2000年才破土动工开始建设的芯片制造工厂，在2003年，就与著名的Intel公司的一座12英寸制造厂一起，被世界知名的《半导体国际》杂志评为全球“2003年度最佳半导体厂”。它使中国的芯片制造水平在短短2～3年的时间里，跨越了几十年，紧紧赶上了国际前沿。
 　　中芯国际自创建以来，已经成长为中国大陆规模最大、技术水准最高，世界排名第四的晶片代工企业。拥有世界级技术骨干汇聚起来数百人团队，多年来成功研发了六代技术，积累了大量研发及产业化经验，包括“90-65纳米大生产关键工艺技术”“65-45-32纳米CMOS产品成套工艺和产业化”“32/28纳米CMOS成套产品工艺和产业化”等；拥有130～28纳米的工艺基础，包括授权发明专利以及属于核心自主知识产权范畴的大量技术秘密等。得益于这些技术基础，中国正在逐步打破高端集成电路需要国外生产的被动现状，使得国内高端设计公司可以在中国本土进行芯片加工制造，而国产设备和材料也有机会进入主流的集成电路生产线，从而激活集成电路整条产业链。整个过程，中芯国际就像一艘“航母”，组成编队后，引航前行。
 　　吴汉明博士主持的65-40纳米集成电路成套工艺技术研发取得的突破可以说是中芯国际长期积累的结晶。2005年，由中芯国际牵头，组织了近千人的产学研团队，投入37亿多元人民币，经过大量理论研究和3万多次工艺试验，开发了数千步自主创新的工艺步骤，最后集成创新研发出这一居于国内领先、世界先进的大生产成套工艺。该项目成果标志着我国集成电路制造技术成功进入纳米时代，跻身于世界集成电路生产制造的先进主流行列。
 　　“天地之功不可仓卒，艰难之业当累日月。”每一个成功背后，都有着不为人知的一面。在“超大规模集成电路65-40纳米成套产品工艺研发与产业化”赢得无数鲜花和掌声的背后，都埋藏有哪些鲜为人知的故事？让我们走近中芯国际吴汉明及其研发团队——

技术之窗：肩负使命 如履薄冰

 　　“投入三十几亿人民币进去，几百个人做了几年，你说你做不出来，但现实是Intel早已经做出来了，这不是要被‘杀头’吗？所以我们没有退路，只能向前冲，与科研院所不同，产业里面不容许失败！”吴汉明这样描述65-40纳米集成电路研究项目开展时，他的团队所面临的主要压力。而这样的压力，只不过是他们研究历程中所遇困难的“冰山一角”。
 　　开弓没有回头箭，在没有退路的情形下，研发团队里的每一个成员，只有卯着劲儿埋头苦干。这样不行，换那样试试，那样不行再想个新的方法再试试。他们常说的一句话就是：“目标就在那儿，你能想的就是要怎么过去，没有其他杂念可想，只能在绝处逢生。”这样的话，如今听来多少有点“悲壮”的韵味，但在中芯国际研发团队每一个成员看来，是最真实的感慨。也正是这种被逼入绝境只有奋勇前行的无奈成为他们攻坚克难的原动力，促使他们“兵来将挡水来土掩”。
 　　吴汉明加入中芯国际后，在中芯国际技术发展中心先后创建了先进刻蚀工艺研发部和Component Research，启动了90纳米至20纳米的先导工艺可行性研究，主持了65-45-32纳米项目研发。作为中芯国际跨代技术研发的见证者和亲历者，他对团队的奋斗历程了然于胸。
 　　据他介绍，集成电路技术30年来一直按照摩尔定律，即每隔18个月技术更新一代的规律发展。每一代技术的更新可使芯片集成度提高1倍，相同功能电路的生产成本降低1倍。从人类第一块集成电路发明至今，集成电路芯片上的关键尺寸已经缩小为最初的万分之一，而每个晶体管的平均价格降低为原来的百万分之一。价格下降之快如果用汽车来比喻，那么现在福特小汽车的价格只需要1美分。目前，集成电路工艺技术已经做到在小指甲盖大小的面积上做出10亿个以上的晶体管。因此，首先采用新技术的公司将拥有性能和成本两方面的竞争优势，这是推动集成电路技术持续发展的原动力。
 　　然而，集成电路技术每前进一代，伴随的是无数技术研发人员辛勤的付出和无数的汗水。每个技术关口，每前进一步，遇到的难题和瓶颈都各有不同。最具代表性的，就是新材料和新结构的试用与设计。
 　　2000年，国际上主流技术已发展到180纳米-130纳米技术，到2008年，国际上领先的芯片代工企业开始采用65纳米量产技术，45纳米技术的研发工作已经启动。集成电路技术进入到65-40纳米技术节点后，呈现出一系列新的特点和发展趋势，比较突出的技术难点是浸没式光刻技术、新型超薄栅氧技术、应变硅技术、Ni基硅化物自对准浅结技术等，其技术挑战和创新力度的需求之大为产业前所未遇。
 　　在日新月异的电子信息时代，唯有时刻保持前进的姿态，才不至于落于人后。为紧追上世界先进企业的脚步，拉近中国与世界先进的距离。针对这一系列技术难题，吴汉明及其团队，一步一个脚印，展开了技术攻关。对每个技术关口所面临的难题和遇到的瓶颈，吴汉明都有着深刻的印象：
 　　难忘在65/55纳米技术攻关的过程里，他们创新引入镍化硅材料。因为之前没有用过这项技术，所以需要花很多功夫先去研究这一材料的特性，以及这一材料该如何集成到产品里。最终的产品还得确保良率和可靠性都达到一定水平。对此，吴汉明记忆深刻：“当时研究镍化硅的工作持续进行了半年时间一直没有实质性的进展，产品总是达不到合格的工艺标准。为此上至公司领导，下至普通的技术人员，大家每天都处在紧绷的状态，一次又一次的失败几乎把我们逼到了临近崩溃的界点。”幸运的是，几百次失败后的坚韧，终换来了成功后的一笑泯千愁。
 　　难忘在45/40纳米技术攻关的过程中，他们头一次采用浸没式光刻技术。因为一台光刻机耗资巨大，需要4亿人民币。做一套光掩膜版实验需要数百万美元，资金投入风险加上时间风险、技术风险，所有的这些压在吴汉明及其团队成员的身上，让他们倍感压力，如履薄冰。攻关的那段时间里，团队里的工程师经常是24小时没白天没黑夜地连轴转，工作量巨大，非常辛苦。
 　　在整个采访的过程当中，吴汉明反复强调集体智慧的结晶，并讲述了成果背后的的感人故事：
 　　团队成员宁先捷博士，一位海归精英。回国后负责项目中的65/55纳米成套工艺技术开发，期间他带领团队参考中芯国际自主知识产权的90纳米CMOS成套工艺技术，边学边干，摸着石头过河。团队技术人员大多数是离校不久的30岁左右的毕业生，从整套测试电路设计、OPC模型的制定、关键机型的选取、工艺条件等一系列技术，他都像师傅带徒弟一样手把手地传授指导，为了多交流，及时发现、解决问题，连吃饭都和徒弟们在一起。经过四年的努力终于完成了大生产使用的产品成套工艺，为国内外主流设计公司提供了芯片制造服务。同时提交了相关发明专利20多项。
 　　团队成员陈志豪博士，先后在美国、台湾等地业内著名企业工作多年，是一名经验丰富的技术专家。回国后，他每天坚持工作14小时以上。2009年，他开始领导45/40纳米课题，长期辛劳的工作使得他积劳成疾，不幸被诊断为肺癌。尽管如此，做完手术出院后，年近60岁的陈志豪很快又和研发团队一起奋战在实验室。直到45/40纳米芯片经过可靠性验证、成套工艺研发完成固化后，他才办理长期疗养手续。
 　　“得人才者得天下，集人心者集大成”中芯国际前任董事长王阳元院士曾经题过这样一句词，而这样的用人智慧在中芯国际早已得到印证。一群以海归精英为主体的人才骨干，正凭借他们多年在海外顶尖学府和世界先进企业累积的先进技术和管理经验，带领和培养我们本土的工程师成长并使其成为发展主力，这是中芯国际的用人特色。而不管是放弃海外累积的一切回国创业的海外精英，还是涌入到集成电路技术飞速发展大军中不断学习的本土工程师，他们的目标都很明确——就是为了追赶世界先进的脚步，逐渐掌握具有我国独立自主知识产权的集成电路核心技术。

人物之窗：“小人物”真性情

 
　　时光倒流50年，他还是个“小知青”。初中还没念完就遇到文革下乡种地，日子过得清贫但也有儿时的无忧无虑。自由自在的生活养成了他自由自在的性格。因为想到“一辈子割稻谷不是我想要的生活”，所以一旦有机会上大学，他抓住机会考入了中国科技大学。然而，就算是进了大学，他喜欢自由的性格依然改不了。同学们送给他的评语是：自由散漫，不太遵守纪律，连团也不加入。
 　　就是这样一个“自由散漫”的人，内心却有他坚持的一片区域。到大学后，他发现自己周边的同学很多都是高中毕业，所以学习要比他快和好，自称比较“虚荣”的他当然不能容忍这样的情况发生。也没有别的窍门，只有自己多下功夫，他把当时教科书中能找到的数学物理习题统统做了一遍。他是当时全班唯一一个始终坚持早晨六点爬起来长跑和晨读英语的学生。“我的英语是从头到尾背出来的，背熟了就自然而然脱口而出了……”喜欢运动，是足球校队队员；喜欢音乐，是学校乐队吹黑管的核心人物??用时下热门的词汇来说，他就是一个个性十足的“风云学长”。
 　　就是这样一个人物，先后走过中科院物理所、中科院力学所、美国加州伯克利大学、英特尔等世界级科学研究殿堂。几十年后，他成为中芯国际技术研发中心副总裁。他是中国集成产业路的追梦者——吴汉明。

“追风少年”成长蜕变记

 
　　无论说什么，做什么，吴汉明总是能表现出让常人感到意外的结果来。自由、随性几乎成了他的标签，贯穿在他五十多年追索生涯中。
1989年，从中科院力学所博士毕业的吴汉明跨出国门，开启了在海外的探索历程。“先到美国德州奥斯丁大学和加州伯克利大学去学习、研究，做完研究后我觉得应该去世界最好的公司看一看……”在吴汉明的世界里，似乎总是“想干嘛就去干嘛”。
 　　“如果说我在国外有什么收获，其中最大的收获就是从世界顶尖的学校和公司中得到了自信”。他在说到“自信”这两个字的时候表现得很坚定。当他从一个世界跨入到另一个完全不同的“花花世界”的时候，怀抱的是一种仰视的情怀，得到的是一份真实的坦然。
 　　“原来是这样‘变戏法’的，我也可以‘变’出来。”在见识过一番世界第一流的科学家、教授的研究过程后，吴汉明得出了这一结论。从此，自信再没从他身上离开；从此，他的职业生涯中无论遇到什么任务，他都说“行！”他坚信，没有做不到，只有想不到。
 　　走过许多世界一流学府、一流企业，吴汉明细心地采撷着人生每一个阶段所遇到的精华果实，将它们变为能够壮大自己的力量源泉。在中科院钻研物理时养成的一套严谨、缜密的物理化学思维分析方法；在美国加州伯克利大学时所接触到的前沿朝阳产业课题……就是在伯克利，他与集成电路“深情相遇”。就是在那里，他深刻体会到打下扎实的物理化学知识基础对于今后研究的重要性??
 　　1993年，学成归国的他回到中科院，“我总觉得像我这样的人，从小学到大学消耗掉了国家不少资源，到国外去转了一圈，长了本事，就要拿回来给祖国用。出国是手段，目的是学本事，学本事是为了回国用。中科院对我不错，给了套房子，1994年还破格提拔我为研究员，但是我想说的是我要的不是这些东西，房子、车子是我生活的一部分，但不是重要的部分。”对物质生活，吴汉明从来都看得不是很重，在他看来，“钱是你努力之后，自然而然会来的”。正因为有这个想法，让他在近四十年职业生涯中，从没主动要求升过职，加过薪。而这段时间最让他抓心挠肝的是科研经费的不足，凭着一股子初生牛犊不怕虎的勇气，“小人物”吴汉明敲开了当时科学院院长周光召的大门，而且一张嘴就是20万。令他感到意外的是，周院长热情地接待了他，并迅速落实了当时堪称“巨资”的13万元。“可以搭建自己的研究室了，当时真是乐翻了！”吴汉明这样形容当时的心情。
 　　在回国生活趋向稳定的时候，吴汉明做出了一个让众人感到意外的举动：义无反顾地放弃中科院给予的一切，选择“二次进宫”回到美国。只因他觉得中国当时的集成电路产业没有先进技术的需求，只因他一心向往能够能付诸高端集成电路产业的研究。美国对技术精英倒是很欢迎，得到优先移民待遇的他两个星期内就拿到了绿卡，目的仅仅是为了方便到一流的企业工作，在美国工作了十几年的吴汉明一直保持中国公民的身份。 　　 　　1995年，吴汉明到美国阿拉巴马一家公司工作，上手就是50万美元的项目，两年便研发出世界第一套可商业化的等离子体工艺模拟的软件，并成功销售。但他感觉自己还是接触不到最前沿的技术，于是跳槽到硅谷；1999年，“不安分”的他又加盟英特尔，成为主任工程师??直到2000年，他遇见到中芯国际创始人张汝京，听说能“直接从当时世界最先进的0.13微米技术做起”，感觉中国半导体真的发展起来了，是到该回去的时刻了，这才有了文首回国的那一幕。

随“芯”而动：我行皆我愿

 　　吴汉明的所言所行所表现出来更多的是一种随心而动的率性。说到为什么总是做让人感到意外的事情，他总是耸耸肩说：“没有其他原因，一切都是源自于我认为应该做自己感兴趣的事情，只要是我认为值得做的事情，‘玩命’我都愿意。”就这样，他开启了在国内十多年“随芯而动”的集成产业路。
 　　2001年，吴汉明在中芯国际组建了技术研发中心先进刻蚀工艺研发部，一开始负责0.13微米刻蚀工艺的技术攻关工作，这一部分工作可以说是研发工作的重中之重。当时国内的主流技术是铝互连，没有一家企业会做铜互连技术。为攻下这一瓶颈难题，吴汉明组织相关工程师展开了艰苦卓绝的铜互连刻蚀工艺攻关工作，投入实验室经常一干就是凌晨两三点……功夫不负苦心人，两年后，中芯国际率先在中国实现了0.13微米铜互连刻蚀工艺的开发。之后0.13微米成套工艺项目获得2004年上海科技进步奖一等奖。
 　　0.13微米、90纳米、65纳米、45纳米，十年时间，中芯国际连续跨越了四个技术代。融入到这一追赶世界先进的奋斗历程中，吴汉明和他的团队成员慢慢实现了蜕变成长。“十多年走下来，我们做了好多研发工作，我很高兴看到技术一代推一代，几千个本土工程师也已经成长壮大起来，我们收获了不少成就。当然，期间也吃了好多苦，经历过不少波折和经验教训，比如因为公司的知识产权管理问题公司官司打输赔了钱，我们也是在痛苦之中成长起来，悟出了自主知识产权保护和创新驱动的重要性。从2008年以后，我们中芯国际每年至少有一千个以上的专利产生??”多少酸甜苦辣，融入在简短的几句话中。
 　　而吴汉明自己，也收获了60多个发明专利、90多篇专著和论文及其他丰硕成果。他在国内外主流刊物和会议发表论文被引用260多次，有些研究成果被收编到美国加州伯克利等大学经典教材中。自加入中芯国际之后，他领导并直接参与了65/45/32纳米的产前工艺技术开发。其中“90纳米CMOS的大生产关键技术”获得2007年国家教育部科技进步奖一等奖和2008年国家科技进步奖二等奖。在“十一五”国家重大专项中，他主持了“65-45-32纳米成套产品工艺研发”项目，兼课题“32纳米关键工艺”负责人，这是我国在IC行业史上难度跨越最高（65-45-32纳米三个技术代）的成套工艺研发项目。其中65-40纳米产品已进行批量生产，累计创造产值达80多亿元。项目总共已经申报发明专利2000多项。该成果获得北京市 　　2012年科技进步奖一等奖。2011年吴汉明被推荐为中国工程院院士正式候选人。
 　　当青丝变白发，当原本洋溢着青春气息的丰满脸颊逐渐消瘦凹陷，那位曾经“年少痴狂”的追风少年已经变成了的沉稳踏实、积韵厚重的长者。不变的，是他坚持做自己喜欢做的事情，实现自我价值的真性情。“如果再从头活一次，我也还是这样选择”，吴汉明说。
 　　“如果说我有一点成绩，那也是大家的成绩，是团队的成绩。一个项目上百个工艺，仅凭我一个人，怎么做得出来？特别感谢中芯国际这个平台，我只是千百个中芯国际人的微小缩影。”如今，吴汉明及其团队已经朝着28-20纳米集成电路的研发展开进攻，带着那份真性情，他将继续“玩”下去……