20年前，剛大學畢業的何茂棟，開啟了和溫度打交道的職業生涯。20年來，他和同僚們一起建立了矽單晶爐的智能溫控系統，攻克了內建電路刻蝕工藝的溫控難關。何茂棟也獲得了“亦麒麟”科技創新領軍人才、2020年北京市勞動模範等榮譽。今年，他獲得了全國五一勞動獎章。
和溫度打交道20年，在絢麗多姿的微觀世界，在長年不變的實驗室裡，何茂棟沉浸其中。他說，“哪怕技術上的一點點進步，都會帶來巨大的成就感，而我們的面前，是無限廣大的世界。”
2022年全國五一勞動獎章獲得者何茂棟。受訪者供圖
攻克核心技術，不斷向世界水準靠近
在城市裡，太陽能的路燈随處可見，一塊小小的黑色矽片，就能保證一個路燈的用電。在鄉村，光伏發電的太陽能電池闆，遍布在村莊的房頂上、野外的山坡上。如果不是有心了解，很少有人知道，這些黑色的電池闆并不是通過澆築、壓制等正常的方式制成的，而是将矽棒進行切割，經過後續工藝制作而成。
矽棒由人工制成，是一種單晶體，将原材料放入特殊的爐子中，配合适合的條件，就會自動“生長”成單晶矽棒，這種爐子就叫“矽單晶爐”。
何茂棟的第一份工作，就是通過智能控制程式，控制矽單晶爐中的溫度和矽棒的生長速度，這是矽棒制作最關鍵的兩個因素。而何茂棟所面對的，是幾乎從零開始的局面。
“要通過智能系統控制爐内的溫度，控制矽棒生長的速度，需要合适的數學模型，但這恰恰是裝置制造企業的核心技術，不可能拿來，要全靠自己一點點摸索。”何茂棟說。
爐子中的情況極其複雜，矽棒生長時的溫度超過1400℃，長期依靠人眼觀察，對人眼的負擔太重。直到何茂棟團隊研發出可以監控爐内情況的影像視覺系統，人們才從高負荷的人眼觀察中解脫出來。
經過兩年多的摸索，何茂棟和同僚們實作了爐内溫度的智能控制。“解決了‘有沒有’的問題，接下來是‘好不好’的問題。”他說，一直到2014年，他們仍在不斷地改進技術，向世界水準靠近，10多年的時間裡，矽棒直徑越來越大，可以為更多的産品提供材料，品質也越來越好，可以發揮更重要的作用。“技術沒有止境，更不用說，我們才剛剛起步。”何茂棟說。
智能溫控系統可以讓操作者坐在電腦前，控制大型裝置中細微的溫度變化。受訪者供圖
在晶片領域突破國外技術壟斷
2014年，何茂棟調任北京自動化技術研究院，開始接觸內建電路的智能控溫攻關。
內建電路的另一個稱呼“晶片”，近年來廣為人知。何茂棟攻關的是晶片制造中一個極小的環節——刻蝕控溫。
刻蝕是晶片制造的關鍵工藝之一，通過等離子體與矽片反應，在矽片上刻蝕線路，刻蝕中，會産生大量的熱量，需要及時散熱降溫，保證刻蝕的準确性。當時，這同樣是我們不具備的技術。
和矽單晶爐内的控溫、控速相比，刻蝕的控溫更加複雜。何茂棟介紹，當時這項技術不僅沒有數學模型，還要和整個晶片制造中無數的工藝環節相配合。“變量太多，其他的環節會影響刻蝕時控溫的情況，甚至刻蝕本身的過程就有許多小環節，每個環節都有無數的變量，這是最難的事情。”何茂棟說。
辦公室裡一排排的榮譽證書，是何茂棟20年“枯坐”實驗室，進行技術攻關的記錄。受訪者供圖
盡管不是晶片攻關的全部，但刻蝕溫控技術的攻關和整個晶片攻關息息相關，而且它還可以成為單獨的技術，和國外引進的裝置配套，降低引進裝置的成本。
“可以說，在這個小小的領域中，我們突破了國外技術的壟斷，”何茂棟說，“這不意味着我們可以做出世界領先的晶片，但至少，在其中一個小環節上，改變了原有的狀态，而整個晶片技術的突破，是通過無數個這樣的改變逐漸積累而成的。”
在科學的世界裡獲得成就感
技術攻關是持續不斷的工作，從2014年至今，何茂棟一直在做同一個研究，從攻克技術難題，實作有效控溫，到不斷提升精度，每一個細節都影響着最終的結果。
絕大多數時間中，他都要待在實驗室裡，從事着專業性極高的科研攻關工作，這個過程，幾乎很難和普通人找到話題，更多時候，可以交流的隻有他的同僚、老師。
“幹這份工作，确實要能夠靜下心來，在無數次嘗試、無數次失敗中，找到成功的一線之機。”何茂棟覺得，這是一份極具挑戰性的工作，因為他們總是站在科技發展的最前沿，總是在未知中嘗試突破原來從未涉足過的領域，這比從事大多數工作更容易獲得成就感。
外人看來複雜難懂的儀器，對何茂棟來說，熟悉得像自己的孩子一樣。受訪者供圖
“做技術的人，其實都有些技術情懷，對我們來說，成就感不是來自别人的肯定，而是來自技術一點一點地進步，哪怕是最小的成就，也是最大的動力和激勵。”何茂棟說。
成就感來之不易，尤其在追趕别人的時候，何茂棟說，“最難的時候，我們研發出智能控制系統後卻發現，還要和國外引進的基礎裝置去配套，要适應引進裝置的需求。”
并不是實作了智能溫控，就能無縫對接到任何裝置中，何茂棟介紹，“不同的裝置，對控制技術、邏輯的要求不同。舉例來說，我們的系統可以達到控制溫度的效果，但如果要配套引進裝置，溫控的過程也要和它們一緻，因為溫控是整個晶片制作系統中的一環，要和其他環節配合，是以不能隻追求效果，更要追求過程的一緻，這是我們感覺最難的，也是最痛苦的。”
好在，随着國内各個領域各項技術的發展，這樣的痛苦或許可以避免。“當我們的主工藝裝置達到國外先進水準的時候，我們就再也不用去追趕别人，去承擔這樣的痛苦。”何茂棟說，那是一個值得期待的未來，現在有無數人正在為此努力，“相信在不遠的将來，必定會實作”。
人物簡介
何茂棟，北控集團所屬北京京儀自動化裝備技術股份有限公司産品部技術總監，正進階工程師。獲“亦麒麟”科技創新領軍人才、北京優秀青年工程師、2020年北京市勞動模範、中國自動化學會傑出自動化工程師等榮譽稱号，多次榮獲省部級科技獎。2022年，獲得全國五一勞動獎章。
背景
從業20年，何茂棟參與了許多溫控技術攻關的工作。2002年，開始參與矽單晶爐智能溫控系統的開發，這是一種被國外少數大企業壟斷的技術，是太陽能裝置性能提升、技術更新的重要基礎之一。2014年，他又參與了晶片刻蝕中的溫控技術攻關。8年後，他們自主研發的智能技術已經實作了産業化布局，盡管隻是晶片技術衆多環節中的小小一環，但也彌足珍貴。
人物金句
做科技攻關，确實要能夠靜下心來，在無數次嘗試中，無數次失敗中，找到成功的一線生機。對我們來說，成就感不是來自别人的肯定，而是來自技術一點一點地進步，哪怕是最小的成就，也是最大的動力和激勵。——何茂棟
新京報記者 周懷宗
編輯 張磊 校對 吳興發