一排排3米多高的碳化硅單晶生長設(shè)備整齊排列，設(shè)備內(nèi)部超過2000℃的高溫環(huán)境中，日夜不停地進行著驚人的化學(xué)反應(yīng)——一個個碳化硅晶錠快速“生長”。
經(jīng)過10余天的生長，長成的碳化硅晶錠終于出爐，經(jīng)過切割、研磨、拋光、清洗等多道工序，成為一張張小薄片，它們將成為電動汽車、5G基站等領(lǐng)域的芯片襯底。
好的襯底好似砌房子的基底，應(yīng)用十分廣泛。8月30日，記者走進中國電科旗下的山西爍科晶體有限公司生產(chǎn)車間，就被眼前的生產(chǎn)加工過程深深吸引。一張張小薄片，撐起公司核心科技，通過下游企業(yè)加工應(yīng)用，走進生產(chǎn)生活。
這是一家位于山西轉(zhuǎn)型綜改示范區(qū)成立僅5年的公司，從2018年成立，到入選第四批國家級專精特新“小巨人”企業(yè)，再到成為“山西省重點產(chǎn)業(yè)鏈第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈‘鏈主’企業(yè)”，這家年輕的公司，已發(fā)展成為國內(nèi)從事第三代半導(dǎo)體材料碳化硅生產(chǎn)和研發(fā)的領(lǐng)軍企業(yè)。
從“0”到“1”的技術(shù)突破
一片小小的碳化硅晶片襯底，作用有多大？
每生產(chǎn)一輛電動汽車，至少要消耗半片碳化硅。山西爍科晶體有限公司總經(jīng)理助理毛開禮介紹，碳化硅有非常獨特的性能優(yōu)勢。它具有較大的禁帶寬度，使得單個器件可以承載較高的電壓；較大的熱導(dǎo)率，工作可靠性強；較高的載流子遷移率，可滿足高頻率工作，節(jié)省能耗。
“碳化硅是支撐5G基建、特高壓輸變電、軌道交通、電動汽車、新能源汽車充電樁等領(lǐng)域的關(guān)鍵核心器件，也被認為是5G通信宏基站芯片最理想的襯底，在眾多戰(zhàn)略行業(yè)有重要的應(yīng)用價值和廣闊前景。”毛開禮說。
深耕碳化硅材料和大尺寸單晶研發(fā)“賽道”，山西爍科晶體有限公司通過多年自主攻關(guān)和潛心研究，全面掌握了碳化硅生長裝備制造、高純碳化硅粉料制備工藝、N型碳化硅單晶襯底和高純半絕緣碳化硅單晶襯底的制備工藝，形成了碳化硅粉料制備、單晶生長、晶片加工整套生產(chǎn)線，并建成了碳化硅材料產(chǎn)業(yè)基地。
在公司的主營產(chǎn)品中，4英寸高純半絕緣碳化硅襯底國內(nèi)市場占有率超過50%，位于碳化硅行業(yè)第一；6英寸N型碳化硅襯底正在不斷擴大產(chǎn)能，已成為公司新的增長點。公司還是國內(nèi)首家生產(chǎn)出8英寸N型碳化硅襯底和8英寸高純半絕緣碳化硅襯底的公司。這些產(chǎn)品不僅填補了國內(nèi)碳化硅材料領(lǐng)域的空白，更代表了我國第三代半導(dǎo)體材料領(lǐng)域從“0”到“1”的技術(shù)突破。
一群人朝一個目標(biāo)方向，持之以恒地努力。公司現(xiàn)已獲批為“山西省重點產(chǎn)業(yè)鏈第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈‘鏈主’企業(yè)”、國家級專精特新“小巨人”企業(yè)。同步獲得了34項專利及軟著授權(quán)，其中發(fā)明專利7項；2020年，公司還通過了ATF16949質(zhì)量管理體系、ISO14001環(huán)境管理體系和ISO45001職業(yè)健康安全管理體系認證。
從“1”到“100”的產(chǎn)業(yè)化進程
“相比于從‘0’到‘1’技術(shù)工藝開發(fā)階段不斷試錯、不斷突破、樣本量少的困難，從‘1’到‘100’的規(guī)模化量產(chǎn)階段則是另一番景象，時常面對的不是科學(xué)問題，而是工程問題，比如產(chǎn)品的良率控制等等。”毛開禮說，“本著生產(chǎn)一代、研發(fā)一代、儲備一代的原則，公司每年至少拿出15%的研發(fā)經(jīng)費用于科研投入，強化專業(yè)技術(shù)支撐能力。同時，針對碳化硅需求端的數(shù)據(jù)走向和消費趨勢，深度研判市場趨勢，適時啟動產(chǎn)線擴產(chǎn)，為產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)增長夯基固本。國家急迫需要和長遠需求，始終是我們的研發(fā)方向。”
信息技術(shù)進步的速度日新月異，強大的科研團隊是公司長遠發(fā)展的保障。2023年春節(jié)剛過，山西爍科晶體有限公司收獲了上一年度“山西省科學(xué)技術(shù)獎—企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新獎”的榮譽。該獎項主要面向為山西省科學(xué)技術(shù)進步和經(jīng)濟社會發(fā)展作出突出貢獻企業(yè)進行獎勵，也是山西省科學(xué)技術(shù)類的最高獎項。作為十家上榜企業(yè)之一，該獎項是對公司在高質(zhì)量發(fā)展、創(chuàng)新業(yè)態(tài)、產(chǎn)業(yè)鏈延伸等方面成績的充分肯定，公司上下為之振奮。
“這一獎項，是對公司多方面工作的肯定。”毛開禮表示，一是全力打造原創(chuàng)技術(shù)策源地，公司順利突破大尺寸單晶襯底研發(fā)的技術(shù)瓶頸，成功研制出國內(nèi)第一片8英寸N型碳化硅晶片，實現(xiàn)從“0”到“1”的原始技術(shù)創(chuàng)新。二是持續(xù)壯大產(chǎn)業(yè)規(guī)模，依托碳化硅材料產(chǎn)業(yè)基地，公司快速推進晶體生長、加工檢測的產(chǎn)業(yè)化能力，持續(xù)釋放規(guī)模效益優(yōu)勢，穩(wěn)步提升全產(chǎn)業(yè)鏈能力，為推進碳化硅產(chǎn)業(yè)迭代升級，穩(wěn)固產(chǎn)業(yè)鏈布局創(chuàng)新鏈、助力地方經(jīng)濟發(fā)展提供有力抓手。三是助力地方產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，公司積極履行山西省第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈“鏈主”企業(yè)使命，發(fā)揮龍頭企業(yè)示范作用和資源稟賦，有力推動當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)鏈快速建鏈成群進度和招商引資工作，描繪了政企聯(lián)合的新型發(fā)展藍圖。
欲致其高，必豐其基。毛開禮說，公司將以此為契機，持續(xù)深化地區(qū)合作，進一步聚焦關(guān)鍵核心技術(shù)突破，加大基礎(chǔ)研究投入力度，實現(xiàn)從量的積淀邁向質(zhì)的飛躍，持續(xù)提升碳化硅材料國產(chǎn)化替代水平和應(yīng)用規(guī)模，為實現(xiàn)高水平自立自強貢獻力量。
勇?lián)a(chǎn)業(yè)鏈“鏈主”使命
“這是令人難忘的一天，在2022年5月27日，全省重點產(chǎn)業(yè)鏈鏈長制工作會議召開，會上為首批20家‘鏈主’企業(yè)隆重授牌。山西爍科晶體有限公司作為第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈‘鏈主’企業(yè)成功入選。”
這是一份榮譽，更是沉甸甸的責(zé)任。作為國內(nèi)從事第三代半導(dǎo)體材料碳化硅生產(chǎn)和研發(fā)的領(lǐng)軍企業(yè)，這一次山西爍科晶體有限公司肩負起推進產(chǎn)業(yè)鏈補鏈延鏈強鏈的重任。
站在碳化硅材料產(chǎn)業(yè)基地上，這是一片正在開發(fā)的沃土。產(chǎn)業(yè)基地于2019年4月開工建設(shè)，9月主體封頂，12月設(shè)備開始搬入，2020年2月實現(xiàn)項目投產(chǎn)，前后用時僅10個月。
目前產(chǎn)業(yè)基地已經(jīng)進入滿產(chǎn)狀態(tài)，形成年產(chǎn)25萬片N型碳化硅單晶晶片、5萬片高純半絕緣型碳化硅單晶晶片的產(chǎn)能。擴產(chǎn)項目也即將進入開工建設(shè)階段，為實現(xiàn)碳化硅材料的規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化夯實硬件基礎(chǔ)。擴產(chǎn)項目達產(chǎn)后，將形成150萬片N型碳化硅單晶晶片、10萬片高純半絕緣型碳化硅單晶晶片的產(chǎn)能。
“很多時候公司的發(fā)展要能跟得上產(chǎn)業(yè)的需求和發(fā)展。”毛開禮認為，“當(dāng)產(chǎn)業(yè)處于低迷狀態(tài)的時候，要做好提前布局和投入，當(dāng)產(chǎn)業(yè)迎來真正增長的時候，就能及時跟得上，才能獲取更大的市場份額。”
近年來，公司積極發(fā)揮龍頭探路者的作用，全力推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型，構(gòu)建了標(biāo)準(zhǔn)化、透明化、高效化的綜合生產(chǎn)體系。為了加快產(chǎn)業(yè)鏈延伸，公司正在全力打造中國電科（山西）碳化硅材料產(chǎn)業(yè)基地，積極吸引下游客戶與上游供應(yīng)商入駐，形成產(chǎn)業(yè)鏈上下游一體化發(fā)展格局，達到產(chǎn)業(yè)集群的優(yōu)勢。
瞄準(zhǔn)“成為國內(nèi)卓越，世界一流的碳化硅材料供應(yīng)商”這一目標(biāo)，山西爍科晶體有限公司將以國內(nèi)市場為依托，重點部署海外市場，讓自主品牌“走出去”。
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