2014年突破4英寸襯底工藝；2017年突破6英寸襯底制備技術(shù)；2019年榮獲國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)；2021年上海臨港工廠開工建設(shè)；2022年具備8英寸碳化硅襯底的量產(chǎn)能力；2023年產(chǎn)品加速“出海”進(jìn)入國際大廠供應(yīng)鏈……創(chuàng)立十余年來，山東天岳先進(jìn)科技股份有限公司(以下簡稱天岳先進(jìn))從一家科技型民營企業(yè)，發(fā)展成中國碳化硅半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)。

天岳先進(jìn)

“企業(yè)創(chuàng)立之初，天岳的使命就是立志擺脫關(guān)鍵材料受制于人的處境，十三年來，天岳始終堅(jiān)持走技術(shù)引領(lǐng)的發(fā)展之路，掌握關(guān)鍵技術(shù)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。”天岳先進(jìn)董事長宗艷民說，“公司已經(jīng)進(jìn)入博世集團(tuán)、英飛凌等國內(nèi)外知名半導(dǎo)體、汽車電子等國內(nèi)外知名企業(yè)的供應(yīng)鏈。”

隨著公司上海臨港工廠投產(chǎn)，公司的產(chǎn)能得以繼續(xù)爬坡。公司已從產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品性能、產(chǎn)品尺寸、產(chǎn)業(yè)化能力等多個(gè)維度引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展，躋身世界碳化硅襯底第一梯隊(duì)。

碳化硅半導(dǎo)體材料成為電力電子行業(yè)減排增效首選材料

在“碳達(dá)峰、碳中和”大背景下，電氣化發(fā)展和電能的高效利用成為全球能源變革的重要發(fā)展方向。碳化硅半導(dǎo)體材料依靠優(yōu)良的物理性能成為電力電子行業(yè)實(shí)現(xiàn)減排增效的首選材料，已廣泛應(yīng)用于新能源汽車、軌道交通、新能源發(fā)電等領(lǐng)域，是國家綠色低碳、數(shù)字智能高速發(fā)展所需的新型半導(dǎo)體材料，碳化硅半導(dǎo)體迎來歷史性機(jī)遇。

什么是碳化硅半導(dǎo)體材料？碳化硅是一種典型的第三代半導(dǎo)體襯底材料，又稱為“寬禁帶半導(dǎo)體材料”，其禁帶寬度大于2.3電子伏特(eV)，在禁帶寬度、擊穿電壓強(qiáng)度、飽和載流子漂移速度、熱導(dǎo)率等關(guān)鍵參數(shù)方面相比第一、二代襯底材料具有顯著優(yōu)勢。采用碳化硅半導(dǎo)體材料制備的半導(dǎo)體器件在實(shí)現(xiàn)更高的開關(guān)速度和效率的同時(shí)，可大幅降低功耗和體積、提高能量轉(zhuǎn)換效率，和綠色低碳發(fā)展的需求高度契合。

“但優(yōu)越的物理性能背后是精密且復(fù)雜的制備工藝，碳化硅單晶的生長需要在高溫低壓密閉環(huán)境下進(jìn)行，且微小的環(huán)境變化都會引起晶格錯(cuò)亂從而影響襯底材料的品質(zhì)，” 宗艷民說。

據(jù)了解，碳化硅單晶襯底制備具有極高的技術(shù)壁壘，目前國際上仍然只有少數(shù)企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。碳化硅晶體生長過程是在密閉高溫環(huán)境下，將原材料升華，碳原子和硅原子按4H晶型重新排列組合生長成碳化硅單晶。整個(gè)生長過程不可視，可直接測量手段有限，且影響晶體生長的環(huán)境變量眾多，耦合關(guān)系復(fù)雜。傳統(tǒng)的技術(shù)更迭僅能通過調(diào)整少數(shù)變量摸索工藝，且需要大量的工程化實(shí)驗(yàn)，技術(shù)升級周期長，工藝產(chǎn)業(yè)化難度大。

6英寸導(dǎo)電型碳化硅襯底

為此，天岳先進(jìn)引入了數(shù)字化智能化生產(chǎn)，基于仿真模擬、模型訓(xùn)練、人工智能優(yōu)化算法、精確控制等技術(shù)，研究影響晶體生長的關(guān)鍵核心工藝參數(shù)的變化規(guī)律和產(chǎn)品質(zhì)量以及制備效率之間的關(guān)聯(lián)性，通過對單晶生長過程中的眾多變量進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化分析，將仿真模擬和長期積累的生產(chǎn)數(shù)據(jù)相結(jié)合，大幅提升產(chǎn)品的研發(fā)速率，成為公司快速發(fā)展的重要抓手。

技術(shù)領(lǐng)先，率先掌握8英寸碳化硅襯底制備技術(shù)

據(jù)了解，全球新能源汽車、綠色電力和儲能等終端市場發(fā)展勢頭迅猛，下游應(yīng)用領(lǐng)域?qū)μ蓟枰r底材料的需求呈現(xiàn)持續(xù)旺盛的趨勢。

目前，在產(chǎn)品方面，天岳先進(jìn)以6英寸導(dǎo)電型碳化硅襯底為主，滿足全球客戶的需求；產(chǎn)能上，天岳上海臨港工廠已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)品交付階段，持續(xù)提襯底的產(chǎn)量；規(guī)?；a(chǎn)襯底質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

在技術(shù)及研發(fā)方面，天岳先進(jìn)持續(xù)保持較高的技術(shù)研發(fā)投入，積極布局前瞻性技術(shù)。2022年，天岳先進(jìn)通過持續(xù)不斷的技術(shù)積累，已經(jīng)掌握了世界最大尺寸8英寸碳化硅襯底的制備技術(shù)。2023年，天岳先進(jìn)采用液相法制備出了低缺陷的8英寸晶體，尚屬業(yè)內(nèi)首創(chuàng)。

8英寸碳化硅襯底

2023年5月3日，天岳先進(jìn)上海工廠產(chǎn)品交付儀式在上海臨港舉行。中國自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)臨港新片區(qū)黨工委副書記吳曉華表示：“上海天岳不僅是臨港在集成電路產(chǎn)業(yè)材料領(lǐng)域的龍頭，更是臨港實(shí)現(xiàn)自主可控、全鏈布局集成電路產(chǎn)業(yè)不可或缺的重要組成。”

公司上海臨港工廠采用智能制造設(shè)計(jì)理念，率先打造碳化硅襯底領(lǐng)域智慧工廠，通過AI和數(shù)字化技術(shù)持續(xù)優(yōu)化工藝，為產(chǎn)能提升打下重要基礎(chǔ)。

天岳先進(jìn)上海工廠

“堅(jiān)持科技創(chuàng)新是公司不變的追求，我國‘十四五’規(guī)劃已將碳化硅半導(dǎo)體納入重點(diǎn)支持領(lǐng)域，碳化硅半導(dǎo)體核心技術(shù)必須掌控在我們自己手中。”宗艷民表示。據(jù)悉，每年公司研發(fā)投入占比達(dá)到了銷售收入的20%以上。

天岳先進(jìn)將繼續(xù)踐行技術(shù)引領(lǐng)發(fā)展的理念，重視研發(fā)，依托智能制造理念，提升技術(shù)實(shí)力，積極擴(kuò)大產(chǎn)能規(guī)劃，力爭成為國際著名的半導(dǎo)體材料公司。(圖片均由天岳先進(jìn)提供)