中國粉體網(wǎng)訊 一張薄薄的圓片，厚度0.5毫米，約為5張A4紙的厚度；直徑4英寸或6英寸，和一張CD光盤差不多。10月10日上午，在山西碳化硅生產(chǎn)企業(yè)——中國電子科技集團有限公司旗下山西爍科晶體有限公司大廳，傳說中“一片難求”的碳化硅晶片赫然陳列在產(chǎn)品展示區(qū)。可別小看這些薄片，每張市場售價高達2000美元左右，解決的是核心技術“卡脖子”的難題。
“碳化硅是全球最先進的第三代半導體材料。和第一代的硅、第二代的砷化鎵材料相比，它具有耐高壓、高頻、大功率等優(yōu)良的物理特性，是衛(wèi)星通訊、高壓輸變電、軌道交通、電動汽車、通訊基站等重要領域的核心材料，尤其是在航天、國防等領域有著不可替代的優(yōu)勢。“山西爍科晶體有限公司研發(fā)部經(jīng)理馬康夫介紹，就5G基站建設來說，5G之所以傳輸速度快，是因為它有強大的5G芯片，而碳化硅晶片，就是5G芯片最理想的襯底。
碳化硅材料之所以珍貴，主要與其研制難有關。用馬康夫的話說，叫“十年磨一劍”：過去，從粉料到晶片，我國長期依賴進口，渠道不穩(wěn)定，質(zhì)量也不可控，隨時面對禁運的風險。2009年以來，企業(yè)下定決心突破技術難題，投入了很多精力進行研發(fā)攻關，現(xiàn)在高純碳化硅粉料純度達到了99.9999%，晶體質(zhì)量接近國際水平。同時，粉料合成設備、長晶爐，也是自己研發(fā)、生產(chǎn)的全國產(chǎn)化的設備，具有連續(xù)工作高穩(wěn)定性和良好精度保持性。
據(jù)介紹，研制碳化硅晶片，高純碳化硅粉料是第一步，粉料制作完成后，最關鍵的工序是晶體生長�！疤蓟杈w生長不同于硅材料的生長，它是氣相生長。由碳化硅粉末在碳化硅單晶生長爐內(nèi)經(jīng)受高達2000多攝氏度的高溫，密閉生長7天，長成一個直徑為4英寸或6英寸的圓餅狀晶錠。”馬康夫說，在這個生長過程中，晶體很容易出現(xiàn)缺陷，有個指標叫微管，就是晶體中出現(xiàn)的大概只有頭發(fā)絲幾十分之一細的一個管狀孔洞，眼睛是看不到的。一旦出現(xiàn)微管，整個晶體就不合格了。由于溫度太高，沒辦法進行人工干預，所以整個生長過程就如同“蒙眼繡花”，而這恰恰是晶片最核心的技術。解決這個技術難題，他們用了七八年的攻關時間�，F(xiàn)在晶體良品率達到了65%。相比國際上最高80%的良品率，可以說山西這項技術已經(jīng)接近國際水平。
碳化硅晶片的加工也是一個艱難的過程。馬康夫表示，他們用很多根直徑僅0.18毫米的金剛石線同時切下去，把生長好的晶錠切成一片一片的圓片。每一片圓片再放到研磨設備里，把兩邊磨平，最后進行拋光，得到透明玻璃片一樣的晶片，這就是碳化硅晶片。
今年3月，全國最大規(guī)模的第三代半導體材料碳化硅產(chǎn)業(yè)基地在山西轉(zhuǎn)型綜改示范區(qū)正式投產(chǎn)，一期項目的300臺設備同時啟動，這標志著全國最大生產(chǎn)規(guī)模的碳化硅產(chǎn)業(yè)基地正式投產(chǎn)。
“碳化硅產(chǎn)業(yè)基地一期的300臺單晶生產(chǎn)設備，具備年產(chǎn)7.5萬片碳化硅單晶襯底的產(chǎn)能，年收入在3億元以上。”山西爍科晶體有限公司保障部經(jīng)理周立平介紹，項目建成后，他們將具備年產(chǎn)10萬片4-6英寸N型碳化硅單晶晶片、5萬片4-6英寸高純半絕緣型碳化硅單晶晶片的生產(chǎn)能力，是目前國內(nèi)最大的碳化硅材料產(chǎn)業(yè)基地，年產(chǎn)值可達10億元。這一基地的啟動，將徹底打破國外對我國碳化硅封鎖的局面，實現(xiàn)碳化硅的完全自主供應。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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