日期:[2021年03月26日]
-- 生活晨报 --
版次:[A5]
烁科晶体：让关键核心技术不再“卡脖子”
一张薄薄的圆片，厚度0.5毫米，约为5张A4纸的厚度；直径4英寸或6英寸，和一张CD光盘差不多。在山西综改示范区山西烁科晶体有限公司（以下简称烁科晶体）大厅，“一片难求”的碳化硅晶片赫然陈列在公司产品展示区。从长期依赖进口、被国外“卡脖子”，到掌握批量生产技术、实现完全自主供应，烁科晶体碳化硅研制与生产领跑行业，步伐铿锵。
全国产化设备解决“卡脖子”问题
“可别小看这些薄片，每张市场售价高达2000美元左右，解决的是核心技术‘卡脖子’的难题。”烁科晶体粉料部经理马康夫介绍，一个直径4英寸的晶片一次可以做出1000个芯片，而直径6英寸的晶片一次则可以做成3000个芯片。
走进烁科晶体碳化硅生产车间，白色的长晶炉整齐地列成一排，碳化硅晶片就在里面安静地生长。车间内，工作人员不时倾着身子站在设备前仔细观察，材料室内，研究人员正在专注检验。“现在，咱们所使用的粉料合成设备、长晶炉，都是自己研发、自己生产的全国产化设备。设备的配套产品和功能元器件能满足长期、稳定、可靠使用的要求，同时节能效果好，具有连续工作高稳定性和良好精度保持性。”马康夫介绍，基地一期项目可容纳600余台碳化硅单晶生长炉。
碳化硅是全球最先进的第三代半导体材料，具有耐高压、高频、大功率等优良的物理特性，是卫星通信、特高压、轨道交通、电动汽车、通信基站等重要领域的核心材料，尤其是在航天、军工、核能等极端环境应用领域里有着不可替代的优势。与普通硅基器件相比，碳化硅器件的耐压性是它们的10倍。“打个比方，5G之所以传输速度快，正因为它拥有一颗足够强大的5G芯片心脏，碳化硅晶片就是5G芯片最理想的衬底。”马康夫说道。
研制碳化硅晶片，高纯碳化硅粉料是第一步，粉料制作完成后，最关键的工序是晶体生长。“碳化硅晶体生长不同于硅材料的生长，它是气相生长。由碳化硅粉末在碳化硅单晶生长炉内经受高达2000摄氏度的高温，密闭生长7天，长成一个直径为4英寸或6英寸的圆饼状晶锭。”他表示，从4英寸到6英寸，最关键的是晶体生长。在这个生长过程中，晶体很容易出现缺陷，有个指标叫微管，就是晶体中出现的大概只有头发丝几十分之一细的一个管状孔洞，眼睛是看不到的。一旦出现微管，整个晶体就不合格了。由于温度太高，没办法进行人工干预，所以整个生长过程就如同“蒙眼绣花”，而这恰恰是晶片最核心的技术。
拥有核心技术才有“长跑”能力
是否拥有核心技术，决定着一家高新技术企业能否走远，能否持续“长跑”。
据了解，碳化硅单晶的制备一直是全球性难题，而高稳定性的晶体生长工艺则是其中最核心的技术。此前，这项技术只掌握在个别国家手里，全球也仅有极少数企业能够商业化量产。由于我国的半导体材料长期依赖从国外进口，由此带来的问题就是半导体材料价格昂贵、渠道十分不稳定，而且产品的质量也难以得到有效保证。长期以来，国人都深切感受到核心技术受制于人的“卡脖子”之痛，我国半导体产业突破技术瓶颈迫在眉睫。“不能总跟在人家后面跑，与其让其他国家在技术上‘卡脖子’，不如自己干。”在第三代半导体材料上“弯道超车”，是打破前两代半导体核心技术被国外垄断的机遇。为此，从2009年起，该公司投入大量资金，经过近十年的技术攻关，最终完全掌握了这项技术，一举突破国外对我国碳化硅晶体生长技术的长期封锁，并达到国际先进水平。2019年，烁科
晶体率先完成4英寸高纯半
绝缘碳化硅单晶衬底材料的
工程化和6英寸高纯半绝缘
碳化硅单晶衬底的研发，并顺
利实现了4英寸高纯度碳化
硅单晶的商业化量产。
一块成品碳化硅晶锭，会被切割成20片0.5毫米厚的碳化硅晶片，也就是该公司最终产品成品。“2021年，烁科晶体计划将6英寸晶片全部推入市场。”烁科晶体总经理李斌介绍，本着生产一代、研发一代、储备一代的原则，公司每年拿出20%的收入用于技术研发，继6英寸高纯度碳化硅单晶将在今年推向市场之外，8英寸衬底也有了突破，以保证能够持续占据市场前端，“现在是我们主动带动下游客户往前走，而不是被动由下游客户推动我们往前走”。
依靠科技人才打造创新发展优势
科学技术是第一生产力，科技人才是核心生产力。
为实现技术突破，烁科晶体在高端人才引进方面不遗余力。该公司利用中国电科集团平台优势，制订了专业的人才引入机制，并引入魏汝省博士负责碳化硅材料研制，并培养和带起了属于自己的核心技术团队。在碳化硅晶体进入量产化阶段，该公司在前期聚焦技术研发的基础上，又通过引入专业管理团队加强经营管理，此举不仅带来碳化硅晶体产量提高和公司管理人员的管理意识提升，更促进了产品市场占有率的提高。据介绍，在烁科晶体的工作人员中，目前有4名博士和3名在读博士。“团队融合度高，产生了高效的运作管理模式。研发和生产高度结合，研发随时可根据生产需求作出调整。”李斌介绍，该公司正计划从国内硅行业中请专家团队进一步提升加工水平，“在起步阶段就按照最高标准来做”。
在后备人才的培养与储备方面，烁科晶体每年都从高校吸收新鲜血液，在去年增加160名高校毕业生的基础上，今年还将增加100人左右。发展的关键不仅是吸引人才，更要留住人才。为让员工在工作中更有归属感和安全感，烁科晶体除员工薪资在国内同行业中居于领先外，还通过实行员工持股计划，不断增强员工的主人翁意识和激发工作积极性。
李斌表示，从企业落地之初，山西综改示范区就给予了大力支持，在建设方面，仅仅10个月的时间，2万平方米的厂房便从一片荒芜的田野拔地而起。
同时，又给予了包括人才住房、子女入学等方面很多优惠政策。“烁科晶体今年仍将投入2亿—3亿元增加设备，并将在明年进军科创板，未来2—3年内投资5亿—10亿元，建设一个基于5G通信网络的智能化数字化车间，把1000台设备全部连接起来进行信息化监测。”他表示，具备了天时、地利、人和，对打造一个百亿产值、千亿市值的公司充满信心。 晨报记者乔建彬文/摄
全国产化设备解决“卡脖子”问题
“可别小看这些薄片，每张市场售价高达2000美元左右，解决的是核心技术‘卡脖子’的难题。”烁科晶体粉料部经理马康夫介绍，一个直径4英寸的晶片一次可以做出1000个芯片，而直径6英寸的晶片一次则可以做成3000个芯片。
走进烁科晶体碳化硅生产车间，白色的长晶炉整齐地列成一排，碳化硅晶片就在里面安静地生长。车间内，工作人员不时倾着身子站在设备前仔细观察，材料室内，研究人员正在专注检验。“现在，咱们所使用的粉料合成设备、长晶炉，都是自己研发、自己生产的全国产化设备。设备的配套产品和功能元器件能满足长期、稳定、可靠使用的要求，同时节能效果好，具有连续工作高稳定性和良好精度保持性。”马康夫介绍，基地一期项目可容纳600余台碳化硅单晶生长炉。
碳化硅是全球最先进的第三代半导体材料，具有耐高压、高频、大功率等优良的物理特性，是卫星通信、特高压、轨道交通、电动汽车、通信基站等重要领域的核心材料，尤其是在航天、军工、核能等极端环境应用领域里有着不可替代的优势。与普通硅基器件相比，碳化硅器件的耐压性是它们的10倍。“打个比方，5G之所以传输速度快，正因为它拥有一颗足够强大的5G芯片心脏，碳化硅晶片就是5G芯片最理想的衬底。”马康夫说道。
研制碳化硅晶片，高纯碳化硅粉料是第一步，粉料制作完成后，最关键的工序是晶体生长。“碳化硅晶体生长不同于硅材料的生长，它是气相生长。由碳化硅粉末在碳化硅单晶生长炉内经受高达2000摄氏度的高温，密闭生长7天，长成一个直径为4英寸或6英寸的圆饼状晶锭。”他表示，从4英寸到6英寸，最关键的是晶体生长。在这个生长过程中，晶体很容易出现缺陷，有个指标叫微管，就是晶体中出现的大概只有头发丝几十分之一细的一个管状孔洞，眼睛是看不到的。一旦出现微管，整个晶体就不合格了。由于温度太高，没办法进行人工干预，所以整个生长过程就如同“蒙眼绣花”，而这恰恰是晶片最核心的技术。
拥有核心技术才有“长跑”能力
是否拥有核心技术，决定着一家高新技术企业能否走远，能否持续“长跑”。
据了解，碳化硅单晶的制备一直是全球性难题，而高稳定性的晶体生长工艺则是其中最核心的技术。此前，这项技术只掌握在个别国家手里，全球也仅有极少数企业能够商业化量产。由于我国的半导体材料长期依赖从国外进口，由此带来的问题就是半导体材料价格昂贵、渠道十分不稳定，而且产品的质量也难以得到有效保证。长期以来，国人都深切感受到核心技术受制于人的“卡脖子”之痛，我国半导体产业突破技术瓶颈迫在眉睫。“不能总跟在人家后面跑，与其让其他国家在技术上‘卡脖子’，不如自己干。”在第三代半导体材料上“弯道超车”，是打破前两代半导体核心技术被国外垄断的机遇。为此，从2009年起，该公司投入大量资金，经过近十年的技术攻关，最终完全掌握了这项技术，一举突破国外对我国碳化硅晶体生长技术的长期封锁，并达到国际先进水平。2019年，烁科
晶体率先完成4英寸高纯半
绝缘碳化硅单晶衬底材料的
工程化和6英寸高纯半绝缘
碳化硅单晶衬底的研发，并顺
利实现了4英寸高纯度碳化
硅单晶的商业化量产。
一块成品碳化硅晶锭，会被切割成20片0.5毫米厚的碳化硅晶片，也就是该公司最终产品成品。“2021年，烁科晶体计划将6英寸晶片全部推入市场。”烁科晶体总经理李斌介绍，本着生产一代、研发一代、储备一代的原则，公司每年拿出20%的收入用于技术研发，继6英寸高纯度碳化硅单晶将在今年推向市场之外，8英寸衬底也有了突破，以保证能够持续占据市场前端，“现在是我们主动带动下游客户往前走，而不是被动由下游客户推动我们往前走”。
依靠科技人才打造创新发展优势
科学技术是第一生产力，科技人才是核心生产力。
为实现技术突破，烁科晶体在高端人才引进方面不遗余力。该公司利用中国电科集团平台优势，制订了专业的人才引入机制，并引入魏汝省博士负责碳化硅材料研制，并培养和带起了属于自己的核心技术团队。在碳化硅晶体进入量产化阶段，该公司在前期聚焦技术研发的基础上，又通过引入专业管理团队加强经营管理，此举不仅带来碳化硅晶体产量提高和公司管理人员的管理意识提升，更促进了产品市场占有率的提高。据介绍，在烁科晶体的工作人员中，目前有4名博士和3名在读博士。“团队融合度高，产生了高效的运作管理模式。研发和生产高度结合，研发随时可根据生产需求作出调整。”李斌介绍，该公司正计划从国内硅行业中请专家团队进一步提升加工水平，“在起步阶段就按照最高标准来做”。
在后备人才的培养与储备方面，烁科晶体每年都从高校吸收新鲜血液，在去年增加160名高校毕业生的基础上，今年还将增加100人左右。发展的关键不仅是吸引人才，更要留住人才。为让员工在工作中更有归属感和安全感，烁科晶体除员工薪资在国内同行业中居于领先外，还通过实行员工持股计划，不断增强员工的主人翁意识和激发工作积极性。
李斌表示，从企业落地之初，山西综改示范区就给予了大力支持，在建设方面，仅仅10个月的时间，2万平方米的厂房便从一片荒芜的田野拔地而起。
同时，又给予了包括人才住房、子女入学等方面很多优惠政策。“烁科晶体今年仍将投入2亿—3亿元增加设备，并将在明年进军科创板，未来2—3年内投资5亿—10亿元，建设一个基于5G通信网络的智能化数字化车间，把1000台设备全部连接起来进行信息化监测。”他表示，具备了天时、地利、人和，对打造一个百亿产值、千亿市值的公司充满信心。 晨报记者乔建彬文/摄
