聚能 突破 創勢

張巖+趙然+趙子強

5月19日，隨著中國鋼研科技集團有限公司黨委書記、董事長才讓，孟建民院士等各級領導、專家手中的金沙飛揚，標志著中科鋼研節能科技有限公司（以下簡稱中科鋼研）碳化硅產業化項目在京正式啟動，昭示著我國高品質、大規格碳化硅晶體生長技術的研發取得了突破性進展，使國內相關領域技術達到了國際一流水平。伴隨其產業化進程的推進，我國將有望擺脫碳化硅半導體襯底片依賴進口的尷尬局面，突破大尺寸碳化硅制備技術的產業化壁壘，在產品國產化和成本大幅降低的基礎上，使其產品能在軍工、通信、高鐵、新能源汽車、第三代半導體元器件等方面得到廣泛應用。

中科鋼研總經理張巖同時宣布正式啟動組建第三代半導體制備關鍵共性技術研發平臺，逐步面向行業提供技術研發與質量檢測服務。這將為整合國內第三代半導體材料行業的優勢資源，解決制約行業發展的共性難題，推動碳化硅上下游技術的不斷發展，為行業良性發展、突破國外壟斷、科研成果向現實生產力的持續轉化提供有力保障。

革新體制 整合資源

中科鋼研是央企控股混合所有制企業，于2016年6月由國資委正式批復成立，公司在保持央企控股的基礎上引入了戰略投資者，實現了骨干員工持股。公司秉承創新發展是第一生產力的理念，始終以科技創新、技術進步為公司發展導向，先后開發了“3D打印激光融覆技術與裝備”“輪胎循環再生利用技術與裝備”“新型金剛石復合材料技術與裝備”“高品質、大規格藍寶石晶體制備技術與裝備”等多項達到國際一流、國內領先的技術成果，填補了多項國內技術與裝備空白。

作為以技術研發與集成創新為核心競爭力的科技創新型央企，依托自身的技術研發優勢，在國家產業政策支持與發展戰略新興產業的大環境下，及企業原有在新材料領域的影響力及技術和裝備研發優勢的基礎上，廣泛開展國際合作，引進外籍專家，依托自身科研團隊，與國宏華業投資有限公司、上海大革智能科技有限公司等6家企業共同組建了“中科鋼研碳化硅晶體生長技術重點實驗室”（以下簡稱實驗室），從技術和資金上全力推進產業化進程。

研用結合 打破壟斷

碳化硅作為最成熟的第三代半導體新材料，因其在高溫、高壓、高頻條件下的優異性能，已廣泛應用于軍用相控陣雷達與通信廣播系統、軍用武器電力系統、航空航天領域，并在新能源汽車、高速鐵路、電力傳輸系統工業電力驅動等民用應用領域嶄露頭角。碳化硅材料制備行業是典型的技術密集型和資金密集型產業，高良品率、高穩定性的長晶工藝技術是其核心。目前，國際上先進的碳化硅長晶工藝及裝備掌握在美德日俄等少數西方發達國家手中，全球僅極少數企業能夠商業化量產。美國科銳公司（Cree）是碳化硅半導體行業的領導者，已率先實現了6英寸碳化硅單晶襯底片的商業化量產，而目前國內在4英寸碳化硅單晶片品質和成本率上與國際先進水平存在較大差距，已成為中國第三代半導體材料應用發展的瓶頸。

中科鋼研通過數值模擬、設備集成等工作，在裝備和工藝上取得了突破，目前研發的4英寸升華法碳化硅長晶爐運行穩定，裝備自動化程度高，通過核心工藝技術及裝備的研發升級，取得了晶體良品率和節能降耗等關鍵指標的突破性進展，目前已獲得專利五項，正在申報專利兩項。

在裝備集成方面，中科鋼研集成的長晶爐控溫精度小于1℃、工作時真空度在10-5以下，可實現遠程控制、在線監測、無人值守、自動糾錯與報警等功能，保證設備生產過程中的穩定運行，尤其4英寸高溫化學氣相沉積法長晶爐更是填補了國內空白，為高純半絕緣碳化硅晶體的制備打下了堅實的基礎。

在工藝開發方面，目前4英寸導電型碳化硅晶體制備工藝已基本成熟，所生產的碳化硅晶體厚度超過25mm，內部平均微管密度小于5個/cm2，無晶型變化等明顯缺陷。在4英寸高純半絕緣碳化硅晶體制備工藝方面，已形成穩定的生產，長晶速度可達到0.4mm/h，晶體電阻率基本控制在106以上，且均勻性良好。實驗室還聯合知名高校、研究院所，在高純碳化硅粉末制備、碳化硅襯底應用等方面展開合作，力爭形成完整的產學研應用體系。

立足平臺 服務行業

依靠對國內外相關行業的廣泛調研以及在02專項、藍寶石等人工晶體領域的研發積累，中科鋼研選擇了高品質、大規格碳化硅單晶生長技術和襯底片制備技術作為創新型技術的一個突破點、增量業務的一個切入點，這也響應了《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》《中國制造2025》等對于重點促進大尺寸碳化硅單晶襯底作為“新一代信息功能材料及器件”“關鍵戰略材料”“先進半導體材料”的發展要求。

中科鋼研已投入超過6000萬元人民幣在實驗室的工藝開發、裝備集成、性能分析、質量檢測、產業化能力評價等方面提供基本的軟硬件支撐。北京市發展和改革委員會依據中科鋼研的技術能力和軟硬件保障條件，于2017年2月23日認定該實驗室為北京市工程實驗室。作為首個北京市政府支持并投資建設的第三代半導體材料企業研發中心，中科鋼研著眼于構建關鍵共性技術創新和共享平臺，包括完善的晶體生長技術研發和綜合性檢測實驗平臺、晶體生長裝備研發平臺、信息服務與資源共享平臺等建設，整合北京市及行業內技術及產業資源，引領業內上下游企業共同發展，為加快科研成果向現實生產力的轉化進程提供全面保障，充分體現在自身技術和體制優勢下高度的社會責任感。

蓄勢而上 共謀發展

未來三年，中科鋼研將突破6英寸高品質、低成本導電型碳化硅晶體升華法長晶工藝及裝備，4英寸無摻雜高純半絕緣碳化硅晶體高溫化學氣相沉積法長晶工藝及裝備，并達到產業化應用水平，將聯合國宏華業投資有限公司等4至5家已取得共識的合作單位通過全國布局投資60億元人民幣，打造國內最大的碳化硅晶體襯底片生產基地，為我國航天航空、軍工裝備、高速軌道交通、新能源汽車、新型大功率電源、智能電網等高端新型應用領域的創新發展提供強有力的產品支持。

在中國第三代半導體材料制備領域，中科鋼研的一線工程師們枕戈待旦，正背負著國家賦予的歷史使命，用開拓式的攻關精神，詮釋著自己科技強國科技強軍的夢想和一路走來的足跡。

責編/馬銘陽endprint