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刚毅坚卓,砥砺拓新 | 集成电路攻坚,材料大有可为——材料学院1987级校友李卫民

清华大学材料学院秉承“刚毅坚卓”的院训,育大国之材;材料师生以“顶天立地”为己任,成时代之料。砥砺奋斗数十年,硕果累累;展望奋进新征程,拓新不息。值此清华大学112周年校庆暨材料学院成立10周年之际,材料学院本研协力,紧密围绕「刚毅坚卓,砥砺拓新」主题,开设材料学院“校友专访”系列采访,通过采访材料学院杰出校友及老师,传递清华材料人的榜样力量,为培养高素质、创新型材料人指路引航。

李卫民 博士,上海集成电路材料研究院首席科学家、研发副总经理,中科院上海微系统与信息技术研究所研究员、博士生导师。清华大学材料系1987级本科,美国犹他大学博士,曾先后就职于美国存储器芯片公司、中芯国际、美国集成电路材料公司等。长期从事集成电路工艺与材料领域研究工作,在低介电常数绝缘层工艺、原子层沉积等领域取得多项创新性成果。拥有多年制造工艺,材料研发、产品和技术战略经验,近百项美国授权发明专利发明人,多篇学术论文作者,PECVD低介电常数介质和ALD工艺的发明人之一。

【集成电路材料的重要地位】

集成电路材料是一个产业的划分,而不是一个科学的划分。它包括了在集成电路中使用的所有材料,包括衬底材料(如硅、碳化硅、氮化镓等)、器件材料(如电容器等)、工艺材料(如光刻胶、前驱体、抛光液、电镀液、清洗液等)以及零部件辅材和原材料。其中,衬底器件、工艺、原材料和辅材都可以叫做集成电路材料。这些材料的质量对于集成电路的性能和稳定性有着至关重要的作用。

目前集成电路材料主要面临诸多卡脖子问题:高纯材料(包含各种酸、碱、醇、气的提纯等);配方类的材料(如材料胶、光刻胶、注液、清洗液等等);关键原材料(如抛光液中的SiO2颗粒、高纯和高一致性的金属靶材等)等很多严重依赖进口。李卫民师兄说:“集成电路材料它的突破对国家的重要性是显而易见的。”

【材料设计的挑战和机遇】

在谈到国内相关产业的发展时,李卫民师兄说道:“中国现在真正缺乏的,一个是高端材料,工艺制程的改变对材料的要求提高了。第二个是配方类的材料,比如材料胶、光硅胶、注液、清洗液等有好几种配方原料,但是对配方变化带来性能的改变,是我们目前没有掌握的。”

目前来看,集成电路遇到的挑战主要表现在:1、高端材料。光刻机精度越来越高,要求其用到的材料质量随之不断提高,达到高端质量的水平。2、配方类材料。配方类材料化学成分多计算复杂,从实验室到机台量化生产,液体流动条件不同,导致实用时配方类材料质量差。3、原材料。例如我国在抛光液和靶材领域产量做到很大,但是抛光液的原材料二氧化硅颗粒和高纯的金属靶都受制于国外。

对于这些,李卫民师兄在讲座中提到,第一是要建设公共研发平台;第二是解决关键核心技术;第三是引领新先导技术,研究先进技术节点;第四是孵化扶持。“我们现在就是要在质量上做到一定程度,再往上做。”

随后,李卫民师兄介绍了上海集成电路材料研究院所设立的几个实验室:针对300mm大硅片做薄膜等工艺的应用实验室;对材料进行测试表征的性能实验室;高分子合成,以树脂合成为主的合成实验室;还有非常重要的计算实验室,工艺仿真可以很大程度上减少研发时间和研发成本,仿真时由于复杂的材料性能参数,需要庞大的计算量,可以引入机器学习减少计算时间。

【提问交流环节】

在交流提问环节中,同学们和李卫民师兄就企业与研究所研究的差别,集成电路产业的领导才能培养和国内企业的追赶与创新问题进行了深入地交流。李卫民师兄谈到,对于企业的研究而言,最终形成可以盈利的产品是最终的研究目标。对于国外尤其是美国的企业,其创新能力是很强的,而国内企业的产品主要以产品的替代为主,仍处在追赶阶段。由于摩尔定律的存在,集成电路行业内的研究往往着眼于预测五年甚至十年后的技术发展,并且有着超前的计划和组织。这样的研究计划并不是一成不变的,会根据技术的发展和材料的研究进行动态调整,而国内的企业目前往往缺少这样的战略性思考和计划。只有拥有这样的战略思考能力的人,才能成为行业的领袖,引领行业的前进。

而对于如何培养自身的领导力,成为行业的领军人才,李卫民师兄跟大家分享道,作为团队的领袖,一个团队的成功与否很大程度上依赖于领袖的方向指导与协调能力。想要成为一个好的团队领袖,需要经常站在领袖的角度思考问题,培养自己的领袖视野。大家要敢于发表自己的想法,要有意识地站在更大的角度去看问题,利用清华的环境和平台,培养自己的领袖视野。

谈到追赶与创新的平衡,他说道,中国的企业应该减少追赶的心态,要有超越的心态,只有在供应链中掌握核心的技术,达成自身的不可替代性,才可以从根源上避免卡脖子问题。其次形成成熟的研究团队,无论是材料,设备,器件,生产能力都需要时间沉淀。

【对同学们的寄语】

在提及给学弟学妹们一些人生建议时,李卫民师兄表示要不断追求我们的校训,自强不息,厚德载物。自强不息就是要保持这种不断追求的精神,相信同学们能在人生中找到喜欢的,有热情的事业。厚德载物是要合作,要能够把人、把资源利用起来,同时保持慷慨大度,这样人生之路才能宽阔。年轻的时候都觉得自强不息还是一个口号,但实际上人生走下来才会明白其中的道理。

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