魏琼林（左三）团队在实验室工作场景。受访者供图

■本报记者 杨晨

不久前，在成都中科唯实仪器有限责任公司（以下简称中科唯实）的会议室里，一场科技成果鉴定会如期举行。

当真空技术领域专家组成的鉴定委员会宣布“APC自动压力调节蝶阀综合性能达到国际先进水平”时，中科唯实真空技术中心副主任、高级工程师魏琼林舒了一口气：“从2022年正式立项算起，这场持续数年的攻关终于有了一个交代。”

高精度APC（先进过程控制）自动压力调节蝶阀是半导体、光伏装备、高端科研真空系统的关键核心零部件。长期以来，全球高端半导体真空阀门市场被国外极少数企业垄断。

如今，中科唯实的这款真空阀门已在国内半导体龙头企业实现小批量稳定采购和应用，今年上半年销量相当于前两年销量的总和。其以不到国外同类产品一半的价格，为国内半导体产业链补上一环，守住“安全”和“自主”的防线。

看不见的“黑箱”

从外形上看，中科唯实APC自动压力调节蝶阀由一个黑色方盒电控机身和圆形的金属阀口组成，长、宽、高分别为295毫米、124毫米、90毫米。

常规阀门只有全开、全关两种状态。而这款蝶阀的核心功能是把真空腔室内部空气全部抽排干净，且能通过阀板0到90度的旋转开度，精准控制真空腔室内的气体流量和压力。

“就像水龙头调节水流大小，只是这里调节的是气体，精度要求高出几个数量级。”魏琼林解释道。

研发的难点也在于此。该阀门涉及三大技术板块，即机械结构、电气硬件和控制算法。机械结构直观可见，可以通过学习模仿完成开发，电气硬件虽难度更高，仍有参考路径。

“唯独控制算法是个例外。”魏琼林说，海外厂商将其封装在软件内部，你根本就看不见，不知道别人是怎么实现的，方盒里确实是个“黑箱”。另外，国外同类产品的控压曲线虽然能够采集到，但曲线背后是什么算法、什么逻辑，需要自己摸索。

原理上，控制算法先确定控制逻辑框架，再采集海量工况数据，包括腔室容积、真空泵抽速、上游进气流量等。魏琼林打了个比方：“就像蓄水池稳压，上方持续注水、下方可控排水，通过动态调节排水速度让水位保持恒定。”

算法框架确定后，还需要采集实验室各类工况的数据，更要采集客户现场不同生产工况的数据，基于这些数据持续迭代优化。

2022年，中科唯实成立APC高精度自动压力调节蝶阀技术攻关团队，启动前期调研和技术方案论证，并逐步明确设计目标和技术指标，制定了全新产品设计路线和方案。早期试制产品送出去，机械结构没问题，电路板硬件也能正常运转，但核心算法一跑就露怯。

“控压精度不够，压力稳不住，一直在波动。”魏琼林回忆，“而且响应速度太慢，国外产品10秒就能完成稳压，我们的早期样机要折腾三四十秒。”在半导体产线上，几十秒的差距意味着天文数字般的时间成本。

团队早期的算法能力仅能实现基础功能，离半导体级的高精度、快响应标准差一大截。为弥补技术短板，项目启动一段时间后，团队便专项引进了算法专业人才。

“天时地利”，柳暗花明

比人才更难突破的是企业那扇门。

研发初期，海外产品还能正常采购，国内半导体厂商对国产替代没有紧迫感。2023年，中科唯实APC高精度自动压力调节蝶阀虽然实现了小规模出货，但仅供给中小型半导体配套企业。

更恼人的是，团队拿着样品到处找企业测试，得到的反馈大多是“能用，但和国外的差距太大”。至于差距具体在哪儿、怎么改，没有企业愿意花时间细说。

“那段时间团队士气很低落。”魏琼林坦言，觉得好像突破不了、完成不了。两年时间里，团队几乎是守着实验室闭门打磨。

转机出现在2024年。那时，随着国际形势变化，海外半导体设备、零部件出口供货收紧，就算能够采购，交付期也拉长到半年以上，且需要全额预付货款。为此，企业需大批量备货对冲断供风险，同时面临资金、交期双重压力。

这无疑给国内同类供应商带来机会，其中就包括魏琼林团队。“以前人家把你当‘备胎’，现在主动上门来找你。”他说，“人才有了，资金有了，客户也配合了，条件一下子全到位了。”

客户配合度的提升，带来最宝贵的资源是真实产线的测试机会。魏琼林团队派出了硬件工程师和算法工程师驻守某合作公司车间数月，全天守在机台旁边，逐条分析压力曲线，现场修改算法参数，上机复测，再分析，再修改。

算法的突破，走了一条很“笨”的路。

海外阀门的程序代码完全不可见，但运行时的压力波动曲线可以完整采集。团队做的就是“逆向对标”：通过观察对方的控压曲线，再搭建自己的数学模型以逼近那条线。

说起来简单，做起来并不容易。整套真空压力区间从标准大气压一直延伸到高真空，横跨多个数量级。不同压力区间、不同工况下，控压曲线的波动规律完全不同。

“每一段压力区间都需要单独搭建专属数学模型。”魏琼林说，“就像拼图一样，一块一块拼，海量工况曲线逐一调试，最后才能拼出全貌。”

分段模型最终整合为一套通用整体算法，覆盖绝大多数半导体真空工艺。少量特殊工况，只需微调模型内部参数即可适配。“最关键的是，我们知道该优化哪儿，知道怎么调才能达到合作企业想要的效果。”魏琼林表示。

从“备胎”到优选

国内企业的认可来得很快。一家微电子行业龙头企业，前期长期使用海外厂商的阀门，试用迭代完成的中科唯实的新一代APC高精度自动压力调节蝶阀后，直接表示“后面就用这个产品了”。目前，双方已促成小批量稳定采购。

“得到认可的那一刻，团队心里就有底了。”魏琼林说。

在APC自动压力调节蝶阀科技成果鉴定会上，专家组认为，产品在结构、控制及密封等方面实现技术突破。

一旦技术指标对标国际先进，成本优势就成了决定性变量。APC蝶阀的价格较国外同类产品降低约50%，这是因为剔除了海外厂商长期垄断导致的高额品牌溢价，国产供应链的电机、电路板等核心零部件采购成本更低，并省去了海运、关税、跨境售后等进口附加成本。

更关键的是自主可控。机械结构、电气硬件、控制算法全部自主研发，没有仿制、没有逆向破解。

“市面上有些同类厂商逆向破解海外算法只能基础使用，没办法自主迭代优化。”魏琼林说，“我们可以根据客户的不同工艺需求持续升级算法、调整参数，这是本质区别。”

接受采访时，魏琼林提到一组数据，四五年前，APC自动压力调节蝶阀这类产品的国产化率长期不足1%。“即使有国内厂商送样，也仅用于内部实验室测试，极少进入量产产线。”

现在却迎来了拐点：今年上半年中科唯实APC自动压力调节蝶阀的销量已相当于前两年销量的总和。

回顾整个攻关历程，魏琼林总结出两条经验：一是不能闭门造车，二是建立标准化研发体系。

他回忆起团队初期仅对标海外产品的纸面技术参数时，一看好像就那么一回事，觉得没问题。“到了真实产线，才发现理论指标和实际工艺需求之间存在巨大鸿沟。”魏琼林感叹，海外厂商数十年积累的工艺适配经验，参数表上看不见。

“更重要的是要建立标准化研发体系。”他说，项目早期研发流程并不完善，“今天做这个，明天做那个”，工作规划混乱。

项目中期，团队借鉴半导体行业APQP（产品质量先期策划 ）标准化研发流程，结合阀门产品特点进行改造，搭建了企业专属研发体系。标准化流程虽然会拉长单环节周期，但能清晰划分团队职能、明确各阶段交付标准，使产品更具说服力。

从2022年团队成立到今年成果通过鉴定，四年半的时间里，这枚手掌大小的蝶阀完成了意想不到的跨越。而对魏琼林和中科唯实团队来说，这场围绕“黑箱”的攻关并未结束。

“团队还将围绕覆盖全系列的真空阀产品矩阵搭建、极端复杂工况适配性能迭代、产业化能力提速升级三个方面持续深耕。”魏琼林说。