作者:陈欢欢,蒲雅杰 来源:中国科学报 发布时间:2025/8/4 10:33:23
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重压之下,这支单项冠军团队把一件事做到极致

 

“做无差错能手,向零缺陷迈进”“工艺巧于微末之处,精品出于毫厘之间”。

走进北京中科科仪股份有限公司(以下简称中科科仪),类似的标语不断出现在楼梯台阶上、走廊转角处、车间操作区里,这些都是员工们集思广益想出来的标语。在这里,工匠精神不只是口号,而是大家的行动准则。

多年来,他们深耕真空技术,凭借着自主研发的分子泵系列产品,成长为国家级制造业单项冠军示范企业,打破国外产品垄断。近日,该团队荣获中国科学院第六届科苑名匠称号。

中科科仪重大装备核心零部件产业化团队 受访者供图

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“必须要把核心技术掌握在自己手里。”

虽然我们日常生活中不会直接接触到真空,但从食品保鲜、手机镀膜再到半导体精密制造、航天仪器检测,却处处离不开真空。尤其是在半导体与集成电路制造产业,在芯片制造的刻蚀、薄膜沉积、离子注入等工艺中,真空环境和洁净度直接决定了芯片的良率和性能。

分子泵是获得真空环境的通用仪器,它利用高速旋转的转子使气体分子获得定向速度,从而被压缩、抽走,可将空间内空气密度降低到10??Pa。不过,传统分子泵技术多采用机械结构,普遍存在转速较低、磨损、振动、噪声大等缺点。更先进的磁悬浮分子泵则通过无接触支撑转子,各方面性能大幅提高,是芯片制造的必备利器。

然而,起源于西方的磁悬浮分子泵,其核心技术自然也被西方垄断。中科科仪党委委员、总经理助理王利伟告诉《中国科学报》,20世纪初,引进一台磁悬浮分子泵的费用高达40万元,在军工等关键领域,国外甚至明确拒绝向中国出售,技术壁垒之高,可见一斑。

为打破国外垄断,作为科技“国家队”的一员,中科科仪早在2004年就开始探讨与筹备磁悬浮分子泵的自主研发。但磁悬浮分子泵的运行原理与传统机械式完全不同,它很大程度上依赖传感器和电控系统,将转子稳定地“悬”于中心。这对团队而言,是一个前所未有的挑战。

直到2009年,为提高集成电路产业核心竞争力,国家重大科技专项“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”全面实施。中科科仪承担了其中的“磁浮分子泵系列产品开发与产业化”项目,在国家支持下,磁悬浮分子泵的研发终于得以从构想走向实践。

由于受到严格的技术封锁,中科科仪的研发人员只能从国外文献、发明专利、宣传资料等文字资料中摸索方向,一点一滴规划属于自己的技术路径。

最初样机问世时,连基本功能都难以稳定运行,参数调试、性能优化几乎从零开始。“连识别指示灯都亮不起来。”研发中心总体设计工程师李兵回忆道。为了解决传感器精度问题,让设备能识别微米级位移,那段时间他们“日日想,日日赶”,只为了“一个数据的突破”。

就在中科科仪团队卯足全力研发攻关时,国外企业也关注到了中国的进展,并悄然施压。2009年正式投入研发时,曾经高不可攀的进口产品价格骤降到约20万元;到2011年首台国产磁悬浮分子泵产品亮相国家“十一五”重大科技成果展时,进口产品已降价至约10万元……

回忆那3年的变化,李兵坦言中途差点放弃。“国外产品降价,意味着我们的产品进入市场时已无利润空间,还要不要继续研发?”

是被打趴下,还是咬紧牙关扛过去?

“我们最终还是下定决心,必须要把核心技术掌握在自己手里。”他说,“我们必须建立自己的全链产业”。最终,研发团队通过不断地技术升级,推出了具有市场竞争力的产品,成功打破国外垄断。

如今回头来看,国产磁悬浮分子泵的攻关进程,正巧与中国半导体产业的整体提速同频共振,助力了我国半导体产业高质量发展。目前,国产工业级产品已稳定在几万元,仅为当年最高价的十分之一。

工匠精神代代传

中科科仪的前身是成立于1958年的中国科学院科学仪器厂,60多年来,他们一直奉行“严师出高徒”的人才培养模式。

中科科仪的员工在操作仪器。受访者供图

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在李兵心中,自己的师父邹蒙不仅是带领大家拿下磁悬浮分子泵研发的开创者,更是一位要求严格的导师。他回忆道,清华大学毕业的邹蒙保持了严谨的实验习惯。“他的实验手稿不仅记录详尽,而且条理清晰。哪怕过很多年后再翻出来看,也能完全还原当时的实验过程。”

2024年退休后,邹蒙仍难改几十年的惯性,十分关心项目攻关。就在不久前,两人还坐在一起,畅聊新产品的调试进展。在李兵看来,师父留给自己最重要的精神财富就是永葆创新精神。

2014年前后,中科科仪在国内率先提出将特殊材料应用于磁悬浮分子泵的构想。为了验证最优方案,团队先后尝试了五六种替代材料,但无论在强度、重量还是稳定性方面,始终无法满足要求。最终成功使用最优特殊材料,有效降低了转子重量,整体强度达到早期产品的3倍。

“工匠精神不单单是简单地重复试验、机械操作,尤其是在科技快速发展的今天,必须持续学习、不断创新,才能真正把一件事做到极致。”李兵说。

十年前,在高端半导体设备市场中,尤其是在分子泵这类关键核心环节,国内几乎完全依赖进口。为了不再被“卡脖子”,让磁悬浮分子泵更好地适应半导体制造过程中复杂多变的工艺环境,中科科仪团队对泵体内部结构进行了精细化设计,并增加了加热系统,以防止反应物在腔体内快速沉积和腐蚀,从而保障整个真空系统的洁净度与运行效率。

十余年的坚持,换来了厚积薄发的突破。2022年,中科科仪的半导体专用磁悬浮分子泵实现产业化落地,成功打破国外垄断,迅速满足了刻蚀、离子注入等工艺的核心需求。

在团队成员伏世帅看来,工匠精神不仅依赖于系统的培训,更是一种“心法”的传承。

伏世帅研究生毕业后进入中科科仪,师父一句“不懂产品,咋做技术?”就把他安排到全流程中最枯燥、最考验耐心的调平衡工艺环节。

由于分子泵转子的转速高达每分钟几万转,哪怕是一微米的偏差,也可能导致整体结构在高速运转中失效。调平衡的核心在于通过配重调整转子的平衡精度,这项工作目前还无法完全依赖机器完成,必须依靠操作者丰富的经验和敏锐的手感。即便是最熟练的老师傅,也得有十足的耐心。

就这样在车间调了半年,伏世帅才真正摸到了门道,达到精通的水平。虽然目前已经离开技术部门,但伏世帅依然很感谢当初师父对自己的锻炼。

正是有这样的磨炼,中科科仪的员工才能屡次在中国科学院职工技能大赛中获奖。

“90后”年轻人董博文虽然刚进入公司第三年,也深刻感受到“精益求精”的工匠精神。

他总结道:“在执行任务时,不只去简单地完成指令,而是要主动思考每件事到底要做到什么程度?精度要达到什么样的标准?不仅满足于‘合格’,更应该追求‘更好’。”

 
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