聚能 突破 创势

张岩+赵然+赵子强

5月19日，随着中国钢研科技集团有限公司党委书记、董事长才让，孟建民院士等各级领导、专家手中的金沙飞扬，标志着中科钢研节能科技有限公司（以下简称中科钢研）碳化硅产业化项目在京正式启动，昭示着我国高品质、大规格碳化硅晶体生长技术的研发取得了突破性进展，使国内相关领域技术达到了国际一流水平。伴随其产业化进程的推进，我国将有望摆脱碳化硅半导体衬底片依赖进口的尴尬局面，突破大尺寸碳化硅制备技术的产业化壁垒，在产品国产化和成本大幅降低的基础上，使其产品能在军工、通信、高铁、新能源汽车、第三代半导体元器件等方面得到广泛应用。

中科钢研总经理张岩同时宣布正式启动组建第三代半导体制备关键共性技术研发平台，逐步面向行业提供技术研发与质量检测服务。这将为整合国内第三代半导体材料行业的优势资源，解决制约行业发展的共性难题，推动碳化硅上下游技术的不断发展，为行业良性发展、突破国外垄断、科研成果向现实生产力的持续转化提供有力保障。

革新体制 整合资源

中科钢研是央企控股混合所有制企业，于2016年6月由国资委正式批复成立，公司在保持央企控股的基础上引入了战略投资者，实现了骨干员工持股。公司秉承创新发展是第一生产力的理念，始终以科技创新、技术进步为公司发展导向，先后开发了“3D打印激光融覆技术与装备”“轮胎循环再生利用技术与装备”“新型金刚石复合材料技术与装备”“高品质、大规格蓝宝石晶体制备技术与装备”等多项达到国际一流、国内领先的技术成果，填补了多项国内技术与装备空白。

作为以技术研发与集成创新为核心竞争力的科技创新型央企，依托自身的技术研发优势，在国家产业政策支持与发展战略新兴产业的大环境下，及企业原有在新材料领域的影响力及技术和装备研发优势的基础上，广泛开展国际合作，引进外籍专家，依托自身科研团队，与国宏华业投资有限公司、上海大革智能科技有限公司等6家企业共同组建了“中科钢研碳化硅晶体生长技术重点实验室”（以下简称实验室），从技术和资金上全力推进产业化进程。

研用结合 打破垄断

碳化硅作为最成熟的第三代半导体新材料，因其在高温、高压、高频条件下的优异性能，已广泛应用于军用相控阵雷达与通信广播系统、军用武器电力系统、航空航天领域，并在新能源汽车、高速铁路、电力传输系统工业电力驱动等民用应用领域崭露头角。碳化硅材料制备行业是典型的技术密集型和资金密集型产业，高良品率、高稳定性的长晶工艺技术是其核心。目前，国际上先进的碳化硅长晶工艺及装备掌握在美德日俄等少數西方发达国家手中，全球仅极少数企业能够商业化量产。美国科锐公司（Cree）是碳化硅半导体行业的领导者，已率先实现了6英寸碳化硅单晶衬底片的商业化量产，而目前国内在4英寸碳化硅单晶片品质和成本率上与国际先进水平存在较大差距，已成为中国第三代半导体材料应用发展的瓶颈。

中科钢研通过数值模拟、设备集成等工作，在装备和工艺上取得了突破，目前研发的4英寸升华法碳化硅长晶炉运行稳定，装备自动化程度高，通过核心工艺技术及装备的研发升级，取得了晶体良品率和节能降耗等关键指标的突破性进展，目前已获得专利五项，正在申报专利两项。

在装备集成方面，中科钢研集成的长晶炉控温精度小于1℃、工作时真空度在10-5以下，可实现远程控制、在线监测、无人值守、自动纠错与报警等功能，保证设备生产过程中的稳定运行，尤其4英寸高温化学气相沉积法长晶炉更是填补了国内空白，为高纯半绝缘碳化硅晶体的制备打下了坚实的基础。

在工艺开发方面，目前4英寸导电型碳化硅晶体制备工艺已基本成熟，所生产的碳化硅晶体厚度超过25mm，内部平均微管密度小于5个/cm2，无晶型变化等明显缺陷。在4英寸高纯半绝缘碳化硅晶体制备工艺方面，已形成稳定的生产，长晶速度可达到0.4mm/h，晶体电阻率基本控制在106以上，且均匀性良好。实验室还联合知名高校、研究院所，在高纯碳化硅粉末制备、碳化硅衬底应用等方面展开合作，力争形成完整的产学研应用体系。

立足平台 服务行业

依靠对国内外相关行业的广泛调研以及在02专项、蓝宝石等人工晶体领域的研发积累，中科钢研选择了高品质、大规格碳化硅单晶生长技术和衬底片制备技术作为创新型技术的一个突破点、增量业务的一个切入点，这也响应了《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》《中国制造2025》等对于重点促进大尺寸碳化硅单晶衬底作为“新一代信息功能材料及器件”“关键战略材料”“先进半导体材料”的发展要求。

中科钢研已投入超过6000万元人民币在实验室的工艺开发、装备集成、性能分析、质量检测、产业化能力评价等方面提供基本的软硬件支撑。北京市发展和改革委员会依据中科钢研的技术能力和软硬件保障条件，于2017年2月23日认定该实验室为北京市工程实验室。作为首个北京市政府支持并投资建设的第三代半导体材料企业研发中心，中科钢研着眼于构建关键共性技术创新和共享平台，包括完善的晶体生长技术研发和综合性检测实验平台、晶体生长装备研发平台、信息服务与资源共享平台等建设，整合北京市及行业内技术及产业资源，引领业内上下游企业共同发展，为加快科研成果向现实生产力的转化进程提供全面保障，充分体现在自身技术和体制优势下高度的社会责任感。

蓄势而上 共谋发展

未来三年，中科钢研将突破6英寸高品质、低成本导电型碳化硅晶体升华法长晶工艺及装备，4英寸无掺杂高纯半绝缘碳化硅晶体高温化学气相沉积法长晶工艺及装备，并达到产业化应用水平，将联合国宏华业投资有限公司等4至5家已取得共识的合作单位通过全国布局投资60亿元人民币，打造国内最大的碳化硅晶体衬底片生产基地，为我国航天航空、军工装备、高速轨道交通、新能源汽车、新型大功率电源、智能电网等高端新型应用领域的创新发展提供强有力的产品支持。

在中国第三代半导体材料制备领域，中科钢研的一线工程师们枕戈待旦，正背负着国家赋予的历史使命，用开拓式的攻关精神，诠释着自己科技强国科技强军的梦想和一路走来的足迹。

责编/马铭阳endprint