仝曉剛教授正在向同事們講解操作流程。

講述人

山西天成半導(dǎo)體材料有限公司科技副總 仝曉剛

從12英寸到14英寸，直徑僅增加2英寸，但對(duì)碳化硅晶體生長(zhǎng)而言，難度卻是幾何級(jí)攀升。今年3月11日，我們依托自主研發(fā)設(shè)備，成功研制出14英寸碳化硅單晶材料，有效厚度達(dá)30毫米。這是繼去年實(shí)現(xiàn)12英寸N型碳化硅單晶材料與12英寸高純半絕緣碳化硅單晶材料兩項(xiàng)突破后，再次刷新國(guó)內(nèi)行業(yè)紀(jì)錄。

若有人問(wèn)14英寸的突破有多難，我會(huì)用“蒙眼繡花”來(lái)形容。

碳化硅的生長(zhǎng)條件極為嚴(yán)苛。整個(gè)長(zhǎng)晶過(guò)程需300多個(gè)小時(shí)，原料置于圓柱體容器爐底部，經(jīng)2000多攝氏度高溫加熱氣化成碳原子與硅原子，隨后在溫度梯度作用下，上升至容器爐頂部溫度較低的籽晶上完成結(jié)晶。

期間，爐子絕不能斷電，溫度需保持極度穩(wěn)定。最具挑戰(zhàn)的是，無(wú)法直接觀察爐內(nèi)晶體生長(zhǎng)狀況，只能通過(guò)外部溫度數(shù)據(jù)判斷，全程如同開(kāi)“盲盒”。我們需憑借精密的溫度梯度控制與精準(zhǔn)的流場(chǎng)控制，將氣化后的碳原子和硅原子逐個(gè)精準(zhǔn)“排列”到籽晶上結(jié)晶，稍有不規(guī)則就會(huì)產(chǎn)生缺陷。經(jīng)過(guò)3個(gè)多月的攻關(guān)，終于取得成功。

這份成功離不開(kāi)我們的科研團(tuán)隊(duì)。我是太原工業(yè)學(xué)院副教授，2024年以科技副總身份與其他7名博士加入山西天成，目前團(tuán)隊(duì)已超30人，多年來(lái)大家攜手攻堅(jiān)克難。

或許有人會(huì)問(wèn)，耗費(fèi)如此大精力研發(fā)14英寸碳化硅有何用途？

當(dāng)前12英寸碳化硅主要應(yīng)用于新能源汽車(chē)、AR眼鏡、AI芯片等領(lǐng)域；而14英寸碳化硅則用于加工半導(dǎo)體設(shè)備零部件和半導(dǎo)體芯片封裝散熱層。若用硅和石英制造零部件，基本1-2個(gè)月就需更換，而碳化硅制作的零部件3年才需更換一次，能充分滿(mǎn)足下游市場(chǎng)“降本增效”的迫切需求。

去年公司銷(xiāo)售額達(dá)8500余萬(wàn)元，憑借技術(shù)突破，今年預(yù)計(jì)將突破2億元。這讓我們有足夠底氣，把更多資金投入技術(shù)攻關(guān)。

今年，作為太原市重點(diǎn)項(xiàng)目的新廠房建設(shè)已啟動(dòng)，太原市及中北高新區(qū)管委會(huì)相關(guān)部門(mén)工作人員多次到現(xiàn)場(chǎng)辦公。相信新廠房落成后，公司發(fā)展將邁上新臺(tái)階。

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整理：康石林 李志江

攝影：李志江

編校：郭 慧

原標(biāo)題：《轉(zhuǎn)型發(fā)展話亮點(diǎn)｜“蒙眼繡花” 碳化硅單晶材料突破14英寸》

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