两次进站 解决集成电路领域卡脖子技术

撰文/李柏彦

有着两次博士后进站经历的张雪囡，现任天津中环半导体股份有限公司副总工程师。先后入选天津市新型企业家培养工程、天津市“131”创新型人才培养工程第一层次人选、“131”创新型团队负责人；正高级工程师，国务院政府特殊津贴专家，全国优秀科技工作者、天津市有突出贡献专家、天津市优秀科技工作者。作为公司技术带头人，张雪囡主持参与了10多个包括国家科技重大专项、国家工业强基工程、国家重点新产品、天津市“杀手锏”产品等重点项目研发，主持研发的项目及新产品累计为企业创造销售收入32亿元，实现利润近6亿元。

张雪囡 |ZHANG XUENAN

正高级工程师，国务院政府特贴专家，天津市有突出贡献专家，天津市“131”创新型人才团队带头人及天津市“131”创新型人才培养工程第一层次人选，现任天津中环半导体股份有限公司副总工程师。

2005年至2008年，在南开大学化学博士后流动站从事研究工作；

2009年至2012年，在天津中环电子信息集团有限公司博士后科研工作站从事研究工作。

进站

结束博士后研究留在高校继续搞科研，是大多数博士的选择，而作为一名工科女博士，张雪囡却选择了一条更难走的路。2008年，结束了在南开大学博士后研究的张雪囡选择进入企业，成为了天津市环欧半导体材料技术有限公司的一名研发工程师。

天津市环欧半导体材料技术有限公司是天津中环半导体股份有限公司的下属公司。2008年，张雪囡通过网络招聘到环欧公司面试，第一次见到了享受国务院政府特殊津贴的半导体材料专家、时任环欧公司总经理的沈浩平。“沈总是国内这一领域的专家，无论是在专业领域还是在企业管理、发展规划等方面都给我留下了深刻的印象，同时也让我看到了未来巨大的发展潜力。”张雪囡说，其实当时环欧公司的规模在同行业里并不出色，但就是因为这次与沈浩平的交流，让她决定留下来。

2009年，环欧公司迎来企业发展史上的一次契机，与航天机电联手在内蒙古打造了中国最大的太阳能光伏产业基地——内蒙古中环光伏公司。内蒙古中环光伏公司从事绿色可再生能源太阳能电池用硅单晶材料产业化工程项目建设，利用环欧公司在单晶硅、硅片制造方面的技术优势，同时借助航天机电下属企业神舟硅业多晶硅产品的配套优势，建设一条完整的从晶体生长到硅片加工的直拉太阳能硅片生产线。也就是在这一年，作为当时环欧公司中为数不多的博士，张雪囡第二次进站，进入天津中环电子信息集团有限公司博士后科研工作站开展区熔硅单晶的专项研究。

“一般而言，博士进站一次足矣，而我之所以选择二次进站，其实是为了能够更加专注和规范地进行这一研究。最终结果也证实，这次的进站确实对我的科研工作起到了很大的促进作用。”张雪囡说。2012年，张雪囡获得中国博士后科学基金特别资助，是当时天津市企业博士后工作站唯一获得资助的企业博士后，并入选天津市博士后国际化培养计划。

破题

信息化社会，芯片广泛应用于通信设备、电脑、消费电子等各种电子产品和系统，是高端制造业的核心基石，是人工智能、物联网的基础元素。而硅片是制造芯片的基本衬底材料，没有硅片，整个半导体行业将如无源之水；硅片作为芯片的基础衬底，是唯一贯穿各道芯片前道制程的半导体材料，因此相当关键。但是，硅片作为最关键的原材料，长期由海外供应商垄断。大硅片国产化是保障中国集成电路稳定发展的前提，是支撑实现“中国芯”的重要支柱，加快实现半导体材料国产化成为行业共识。

2011年，作为国家科技重大专项（02 专项）“区熔硅单晶片产业化技术与国产设备研制”技术负责人，在项目负责人沈浩平的带领下，张雪囡与团队成员一起攻克了区熔单晶生长自动化和热场设计这一世界难题，研制出我国第一颗8 英寸区熔硅单晶，打破国外市场垄断和IGBT 基材完全依赖进口的局面，缩小了我国区熔硅单晶材料制造技术与国际先进水平之间的差距，为我国建立一条从原料、设备、器件完整IGBT 产业链作出贡献。2017年，该项目顺利通过验收，02 专项办把项目取得的突破性进展以专报形式向国务院汇报。专报指出：项目形成一套完整的区熔设备国产化技术和区熔单晶生长工艺，在整条IGBT 产业链的上游发挥作用。形成区熔硅单晶产业化示范基地，达到了国际先进水平，并实现抛光片的出口……中环股份也成为全球第二家掌握8 英寸区熔硅单晶生长技术的企业。

区熔单晶产品可广泛应用于IGBT、晶闸管和大功率MOSFET 等半导体器件上，在电力电子、光电子、探测器领域和太阳能电池应用领域都不可或缺。中环股份8 英寸区熔硅单晶的研发成功，是天津在集成电路硅材料领域的创新，打破了IGBT 区熔硅单晶的国际垄断，解决了集成电路领域大硅片的“卡脖子”技术，为实现“中国芯”作出了积极贡献。

发展

8 英寸区熔硅单晶的成功研发，为张雪囡的事业发展打下坚实基础，也为中环股份注入一剂强心针。

2013年，公司实现了高效CFZ 太阳能硅单晶片产业化技术应用，采用CFZ 硅片使太阳能电池转换效率提高至24%—26%，实现光伏产业长期追求的“零衰减”，达到国际领先水平，该技术获得2013年中国半导体创新产品和技术奖。

2016年，承担工业信息化部工业强基工程“电力电子器件用硅单晶圆片”和天津市“杀手锏”产品“区熔硅单晶片”项目，面向IGBT 芯片制造需求，研发区熔高阻硅单晶及中照热处理工艺，对满足我国节能环保、新能源技术以及新兴战略产业对区熔硅片的紧迫需求，打破垄断并保持我国在国际同行业中的战略位置具有重要意义。

2018年，天津市发布了《天津市新材料产业发展三年行动计划（2018—2020年）》，半导体材料被列为重要的关键战略材料之一。2019年8月16日，全球首发G12 硅单晶片，实现了从光伏8 英寸到12 英寸大硅片的技术突破。2020年，中环股份DW 智慧化工厂项目启动运行。随着DW 智慧化工厂投产，中环股份将大尺寸硅片加工技术与工业4.0 相结合，实现全球最新产品“大尺寸太阳能硅片-G12”的生产，劳动生产率将提高300%，实现拥有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等特征的智慧化工厂，成为太阳能单晶硅片行业智能制造的标杆和引领企业。保证了国内硅片供应的安全和集成电路产业链的完整，实现了中国半导体制造行业真正的“中国制造”。

从业14年来，张雪囡稳扎稳打，取得的科技成果先后荣获天津市科技进步奖二等奖3 项、中国专利优秀奖1项、天津市专利金奖2 项。获授权发明专利30 余项，完成7 项国家标准制定，3 项SEMI 国际标准制定和1 项行业标准制定。发表高水平科技论文30篇，分别收录在各类国内外行业期刊和国内外会议论文集中。张雪囡还担任全国专业标准化技术委员会委员，并被南开大学、天津大学等多所高等院校聘任为专业硕士企业导师，与南开大学、中国电子科技集团46 所、西安电力电子技术研究所形成产学研合作关系。在她的主持下，公司先后入选国家创新型企业、国家火炬计划重点高新的技术企业，培养了30 余名专业技术人才，很多已成为公司技术骨干。