20年前，刚大学毕业的何茂栋，开启了和温度打交道的职业生涯。20年来，他和同事们一起建立了硅单晶炉的智能温控系统，攻克了集成电路刻蚀工艺的温控难关。何茂栋也获得了“亦麒麟”科学技术创新领军人才、2020年北京市劳动模范等荣誉。今年，他获得了全国五一劳动奖章。
和温度打交道20年，在绚丽多姿的微观世界，在长年不变的实验室里，何茂栋沉浸其中。他说，“哪怕技术上的一点点进步，都会带来非常大的成就感，而我们的面前，是无限广大的世界。”
在城市里，太阳能的路灯随处可见，一块小小的黑色硅片，就能保证一个路灯的用电。在乡村，光伏发电的太阳能电池板，遍布在村庄的房顶上、野外的山坡上。如果不是有心了解，很少有人知道，这些黑色的电池板并不是通过浇筑、压制等常规的方式制成的，而是将硅棒进行切割，经过后续工艺制作而成。
硅棒由人工制成，是一种单晶体，将原材料放入特殊的炉子中，配合适合的条件，就会自动“生长”成单晶硅棒，这种炉子就叫“硅单晶炉”。
何茂栋的第一份工作，是通过智能控制程序，控制硅单晶炉中的温度和硅棒的生长速度，这是硅棒制作最关键的两个因素。而何茂栋所面对的，是几乎从零开始的局面。
“要通过智能系统控制炉内的温度，控制硅棒生长的速度，需要合适的数学模型，但这恰恰是设备制造企业的核心技术，不可能拿来，要全靠自己一点点摸索。”何茂栋说。
炉子中的情况极其复杂，硅棒生长时的温度超过1400℃，长期依靠人眼观察，对人眼的负担太重。直到何茂栋团队研发出可以监控炉内情况的影像视觉系统，人们才从高负荷的人眼观察中解脱出来。
经过两年多的摸索，何茂栋和同事们实现了炉内温度的智能控制。“解决了‘有没有’的问题，接下来是‘好不好’的问题。”他说，一直到2014年，他们仍在不断地改进技术，向世界水平靠近，10多年的时间里，硅棒直径慢慢的变大，可以为更多的产品提供材料，质量也慢慢变得好，可以发挥更重要的作用。“技术没有止境，更不用说，我们才刚刚起步。”何茂栋说。
智能温控系统能让操作者坐在电脑前，控制大型设备中细微的气温变化。受访者供图
2014年，何茂栋调任北京自动化技术研究院，开始接触集成电路的智能控温攻关。
集成电路的另一个称呼“芯片”，近年来广为人知。何茂栋攻关的是芯片制造中一个极小的环节——刻蚀控温。
刻蚀是芯片制造的关键工艺之一，通过等离子体与硅片反应，在硅片上刻蚀线路，刻蚀中，会产生大量的热量，需要及时散热降温，保证刻蚀的准确性。当时，这同样是我们不具备的技术。
和硅单晶炉内的控温、控速相比，刻蚀的控温更为复杂。何茂栋介绍，当时这项技术不仅没有数学模型，还要和整个芯片制造中无数的工艺环节相配合。“变量太多，其他的环节会影响刻蚀时控温的情况，甚至刻蚀本身的过程就有许多小环节，每个环节都有无数的变量，这是最难的事情。”何茂栋说。
办公室里一排排的荣誉证书，是何茂栋20年“枯坐”实验室，进行技术攻关的记录。受访者供图
尽管不是芯片攻关的全部，但刻蚀温控技术的攻关和整个芯片攻关息息相关，而且它还能成为单独的技术，和国外引进的设备配套，降低引进设备的成本。
“可以说，在这个小小的领域中，我们突破了国外技术的垄断，”何茂栋说，“这不说明我们可以做出世界领先的芯片，但至少，在其中一个小环节上，改变了原有的状态，而整个芯片技术的突破，是通过无数个这样的改变逐渐积累而成的。”
技术攻关是持续不断的工作，从2014年至今，何茂栋一直在做同一个研究，从攻克技术难题，实现有效控温，到不断的提高精度，每一个细节都影响着最终的结果。
绝大多数时间中，他都要待在实验室里，从事着专业性极高的科研攻关工作，这样的一个过程，几乎很难和普通人找到话题，更多时候，可以交流的只有他的同事、老师。
“干这份工作，确实要能够静下心来，在无数次尝试、无数次失败中，找到成功的一线之机。”何茂栋觉得，这是一份极具挑战性的工作，因为他们总是站在科技发展的最前沿，总是在未知中尝试突破原来从未涉足过的领域，这比从事大多数工作更容易获得成就感。
外人看来复杂难懂的仪器，对何茂栋来说，熟悉得像自己的孩子一样。受访者供图
“做技术的人，其实都有些技术情怀，对我们来说，成就感不是来自别人的肯定，而是来自技术一点一点地进步，哪怕是最小的成就，也是最大的动力和激励。”何茂栋说。
成就感来之不易，尤其在追赶别人的时候，何茂栋说，“最难的时候，我们研发出智能控制管理系统后却发现，还要和国外引进的基础设备去配套，要适应引进设备的需求。”
并不是实现了智能温控，就能无缝对接到任何设备中，何茂栋介绍，“不同的设备，对控制技术、逻辑的要求不同。举例来说，我们的系统能达到控制温度的效果，但如果要配套引进设备，温控的过程也要和它们一致，因为温控是整个芯片制作系统中的一环，要和别的环节配合，所以不能只追求效果，更要追求过程的一致，这是我们感觉最难的，也是最痛苦的。”
好在，随着国内所有的领域各项技术的发展，这样的痛苦或许能够尽可能的防止。“当我们的主工艺设备达到国外领先水平的时候，我们就再也用不着去追赶别人，去承担这样的痛苦。”何茂栋说，那是一个值得期待的未来，现在有无数人正在为此努力，“相信在不远的将来，必定会实现”。
何茂栋，北控集团所属北京京仪自动化装备技术股份有限公司产品部首席技术官，正高级工程师。获“亦麒麟”科学技术创新领军人才、北京优秀青年工程师、2020年北京市劳动模范、中国自动化学会杰出自动化工程师等荣誉称号，多次荣获省部级科技奖。2022年，获得全国五一劳动奖章。
从业20年，何茂栋参与了许多温控技术攻关的工作。2002年，开始参与硅单晶炉智能温控系统的开发，这是一种被国外少数大企业垄断的技术，是太阳能设备性能提升、技术升级的重要基础之一。2014年，他又参与了芯片刻蚀中的温控技术攻关。8年后，他们自主研发的智能技术已实现了产业化布局，尽管只是芯片技术众多环节中的小小一环，但也弥足珍贵。
做科技攻关，确实要能够静下心来，在无数次尝试中，无数次失败中，找到成功的一线生机。对我们来说，成就感不是来自别人的肯定，而是来自技术一点一点地进步，哪怕是最小的成就，也是最大的动力和激励。——何茂栋
