“經(jīng)過之前7年的技術積累，我們今年的出貨量實現(xiàn)了逐月翻倍增長，現(xiàn)在一天產(chǎn)量達到了1月份整月的產(chǎn)量。”位于河北保定國家高新區(qū)的河北同光晶體有限公司是我國碳化硅行業(yè)重要企業(yè)之一，說起公司的發(fā)展勢頭，董事長鄭清超信心十足：“年初月產(chǎn)碳化硅單晶襯底只有100片，現(xiàn)在每月穩(wěn)定生產(chǎn)3000片，全年預計銷售突破2億元。”
碳化硅單晶襯底到底是什么產(chǎn)品，能具有如此強大的市場吸引力？這要從第三代半導體材料說起。
上世紀60年代，以硅和鍺等元素為代表的第一代半導體材料，奠定了微電子產(chǎn)業(yè)基礎；進入90年代后，隨著信息高速公路和互聯(lián)網(wǎng)興起，以砷化鎵、磷化銦為代表的第二代半導體材料被廣泛應用于衛(wèi)星通訊、移動通訊、光通信和GPS導航等領域。
“與前兩代半導體材料相比，第三代半導體材料又被稱為寬禁帶半導體材料，是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要支撐。”同光晶體有限公司總工程師楊昆告訴記者，碳化硅和氮化鎵是第三代半導體材料中的典型代表，具有高功效、高電壓、高頻率、高工作溫度、高光效的特性，目前已經(jīng)在5G、新能源、航空航天、大數(shù)據(jù)等領域應用。
碳化硅單晶位于第三代半導體材料產(chǎn)業(yè)鏈最前端，是高端芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎和關鍵。2011年，經(jīng)營著一家電力電子器件產(chǎn)品公司的鄭清超，接觸到碳化硅這一新興材料，憑借專業(yè)的技術積累和敏銳的市場前景認知，他果斷地進軍碳化硅行業(yè)。當時，第三代半導體材料在我國的研發(fā)剛起步，在民用領域尚屬空白。
“不能總跟在人家后面跑，與其讓外國人在技術上‘卡脖子’，不如自己干。”在鄭清超看來，在第三代半導體材料上“彎道超車”，是打破前兩代半導體核心技術被國外廠商壟斷的機遇。
確定目標后，鄭清超在2012年成立了同光晶體公司，從零起步，投入巨資組建研發(fā)團隊，自主研發(fā)攻關搭建生產(chǎn)系統(tǒng)。碳化硅單晶屬于典型的技術密集型產(chǎn)業(yè)，為此，同光晶體在成立之初就注重聚智發(fā)展，產(chǎn)學研深度融合，與中科院半導體所密切合作，引進李樹深、夏建白、鄭厚植院士及團隊，先后聯(lián)合搭建“院士工作站”“博士后工作站”“SiC單晶材料與應用研究聯(lián)合實驗室”“第三代半導體材料聯(lián)合研發(fā)中心”“第三代半導體材料檢測平臺”等系列創(chuàng)新平臺，為企業(yè)自主駕馭碳化硅關鍵技術奠定重要創(chuàng)新驅(qū)動力量。
“在研發(fā)初期，由于技術團隊對單晶生產(chǎn)工藝系統(tǒng)理解不深刻，再加上氣路、水路等配套環(huán)境不匹配，試制的晶體在位錯、應力、微管、空洞等多個指標上都不合格，每個指標的改進都異常艱難，要做上萬次試驗才能成功。”楊昆介紹說，隨著高純碳化硅原料合成、晶型和結晶質(zhì)量控制、籽晶特殊處理等一個個關鍵技術難題被攻克，同光晶體形成了具備自主知識產(chǎn)權的完整技術路線。
幾年來，同光晶體先后承擔國家863計劃、國家重點研發(fā)計劃、國家技術改造工程等重大國家專項，承擔省級研究課題10余項，擁有專利70余項，其中發(fā)明專利17項。
“慢工出細活兒，企業(yè)創(chuàng)立后的前幾年，我們一直在虧錢搞研發(fā)。”同光晶體副總經(jīng)理王巍說，到2019年底，企業(yè)先后投入研發(fā)資金已近2億元，而當年銷售收入僅1000多萬元。經(jīng)濟上的困境并未改變同光晶體“以技術創(chuàng)新為本”的發(fā)展理念，“材料領域是個厚積薄發(fā)的行業(yè)，耐得住性子才能有更好的發(fā)展。”
