在科研体系中,微纳工艺平台往往被视为基础支撑,但在实际运行中,如何让平台真正“跑起来”、持续产出高质量成果,却是一项远比设备采购更为复杂的系统工程。在新一期高山讲堂中,北京大学张大成教授以“微纳工艺平台建设与运行管理”为题,结合其长期一线实践经验,对这一问题进行了系统而深入的阐释。

从“有什么设备”到“要做什么”:平台建设的起点在工艺而不在设备
报告一开始,张大成便指出,当前不少单位在平台建设中普遍存在路径偏差——将重点放在设备配置上,却忽视了最为关键的顶层设计。在他看来,微纳平台建设的起点不应是“买什么设备”,而应是“要完成怎样的工艺”。只有以完整的工艺流程为牵引,反推设备配置、空间布局乃至人员结构,平台才具备可持续运行的基础。“只要工艺流程是清楚的,平台基本就能建成;如果流程不清楚,设备越多,问题反而越多。”这一判断,既来自理念,更源于长期实践中的反复验证。
在北京大学微纳工艺平台的建设过程中,这一思路被贯彻得尤为坚决。平台并未追求多规格、多体系的全面覆盖,而是围绕统一尺寸体系进行系统构建,通过“有所不为”的取舍,换取整体运行效率与能力的提升。张大成坦言,平台能力并不取决于设备种类的多少,而在于不同环节之间是否能够形成稳定、可复现的工艺链条。只有当“每一步都在可控范围内”,平台才真正具备支撑复杂科研任务的能力。

从“科研辅助”到“工程系统”:平台运行的关键在专业化与流程化
如果说建设决定了平台的“起点”,那么运行管理则直接关系到其“生命力”。在这一部分,张大成反复强调,微纳工艺平台本质上是一个工程系统,其核心不在论文,而在能力。长期以来,他推动建立以工程师为主体的技术支撑体系,将工艺开发与设备运行从传统科研分工中独立出来,形成稳定的专业化队伍。“做器件的人不一定懂工艺,工艺必须由专业工程师来完成。”这一看似简单的划分,背后却是平台运行效率提升的关键所在。
与此同时,在评价机制上,平台并不以论文数量作为核心指标,而是更加注重对科研任务的支撑能力与工艺水平的积累。这一机制在实践中也面临现实挑战,例如工程人员在成果中的贡献难以量化、署名体系不够清晰等问题,但在张大成看来,只有明确平台的功能定位,才能避免资源错配,让专业的人专注于最擅长的事情。
随着平台规模不断扩大、任务复杂度持续提升,运行模式也在逐步演进。从最初的开放式使用,到逐渐引入标准化流程管理,再到对复杂器件开发建立全流程记录机制,平台开始呈现出类似“生产线”的运行特征。特别是在长流程工艺中,通过流程单对每一步进行追踪与记录,不仅显著提升了成功率,也为后续问题追溯提供了可靠依据。这种从“经验驱动”走向“数据与流程驱动”的转变,成为平台走向成熟的重要标志。在安全管理方面,张大成同样给出了非常明确的原则——安全必须独立运行,并具备刚性约束,这也为平台的长期稳定运行提供了重要保障。

从“能做实验”到“做成体系”:平台能力体现在细节与系统之中
相比理念层面的总结,报告中更具启发性的,是那些来自一线的真实案例。在一次器件制备过程中,团队曾观察到晶圆背面出现异常结构,其形态甚至与正面图形呈现出某种“对应关系”。这一现象难以用常规经验解释,只能通过对工艺流程的逐步回溯、材料状态的系统分析以及关键步骤的反复验证,最终定位问题来源。张大成以此强调,在微纳尺度下,器件性能与工艺过程之间必须建立清晰的对应关系,否则所谓的质量控制将无从谈起。
类似的认识,也体现在对基础条件的把控上。例如在气体纯度问题上,他指出,在微纳加工中,即便是极低含量的杂质,也可能对材料性能产生决定性影响,因此高纯度并非“高标准”,而是“基本要求”。这些看似细微的控制环节,往往正是决定实验成败的关键。

在系统运行层面,北京大学微电子平台的实践同样提供了具有参考价值的经验。即便在特殊时期设备数量持续增长、运行压力不断加大的情况下,平台依然能够保持较高效率,其背后依赖的并非单点优化,而是整体系统能力的提升,包括标准化流程、环境控制策略以及设备运行模式的持续优化等。这些措施共同作用,使平台能够在复杂条件下维持稳定运行。
回到更宏观的层面,张大成在报告中始终强调,微纳工艺平台的建设与运行,绝不仅仅是技术问题,更是理念与体系问题。许多平台之所以“建得起来却用不好”,根本原因在于缺乏对工艺本质的理解,以及对工程化体系的重视不足。当设备、人员与流程无法形成有机协同,再先进的条件也难以转化为实际产出。
在他看来,一个成熟的平台,应当具备将复杂科研过程“工程化”的能力,使其变得可理解、可复现、可放大。这不仅关系到单一项目的成败,更关系到科研组织整体创新能力的形成。某种意义上,平台建设的过程,本身就是一次对科研体系底层逻辑的重塑。



