重塑半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)格局
碳化硅晶片從“書架”走向“貨架”
第三代半導(dǎo)體行業(yè)技術(shù)準(zhǔn)入門檻極高，碳化硅晶體生長極其困難，只有少數(shù)發(fā)達(dá)國家掌握碳化硅晶體生長和加工技術(shù)。碳化硅晶體國產(chǎn)化，對打破第三代半導(dǎo)體的國外壟斷至關(guān)重要。
——馮四江 北京天科合達(dá)半導(dǎo)體股份有限公司董事會秘書
◎本報記者 陸成寬
科研和經(jīng)濟(jì)聯(lián)系不緊密問題，是多年來的一大痼疾。如何更好地促進(jìn)科技成果從“書架”走向“貨架”，近年來，各方作出了一系列嘗試。
1月20日，科技日報記者在2020年度科技讓生活更美好中國科學(xué)院科技成果路演活動上了解到，中國科學(xué)院物理研究所科技成果產(chǎn)業(yè)落地企業(yè)——北京天科合達(dá)半導(dǎo)體股份有限公司（以下簡稱天科合達(dá)）致力于碳化硅晶片生產(chǎn)，解決關(guān)鍵核心技術(shù)難題，打破國際壟斷，成為全球主要碳化硅晶片生產(chǎn)企業(yè)之一。
歷時十余年攻克關(guān)鍵技術(shù)
以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體材料，是繼硅材料之后最有前景的半導(dǎo)體材料之一。
與硅材料相比，以碳化硅晶片為襯底制造的半導(dǎo)體器件具備高功率、耐高壓、耐高溫、高頻、低能耗、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)點。其中，以導(dǎo)電型碳化硅晶片為襯底制成的碳化硅功率器件可廣泛應(yīng)用于新能源汽車、光伏發(fā)電、軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天等現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域。
同時，以半絕緣型碳化硅晶片為襯底制成的射頻器件可應(yīng)用于5G通訊、雷達(dá)、衛(wèi)星等領(lǐng)域，隨著5G通訊應(yīng)用的成熟，半絕緣型碳化硅晶片市場規(guī)模呈持續(xù)增長趨勢。第三代半導(dǎo)體行業(yè)是我國新基建的重要組成部分，并有望引發(fā)科技變革并重塑國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)格局。
“但是，第三代半導(dǎo)體行業(yè)技術(shù)準(zhǔn)入門檻極高，碳化硅晶體生長極其困難，只有少數(shù)發(fā)達(dá)國家掌握碳化硅晶體生長和加工技術(shù)。碳化硅晶體國產(chǎn)化，對打破第三代半導(dǎo)體的國外壟斷至關(guān)重要。”天科合達(dá)公司董事會秘書馮四江在演講中說。
1999年以來，中國科學(xué)院物理研究所的研究團(tuán)隊立足自主研發(fā)，歷時十余年，從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用研究，突破了生長設(shè)備到高質(zhì)量碳化硅晶體生長和加工等關(guān)鍵技術(shù)，碳化硅晶體生長和加工覆蓋“設(shè)備研制—原料合成—晶體生長—晶體切割—晶片加工—清洗檢測”的全流程，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的完整技術(shù)路線，實現(xiàn)了碳化硅晶體國產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益，推動了我國寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
科研主力軍挺進(jìn)經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場
當(dāng)前，碳化硅半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正處于產(chǎn)業(yè)爆發(fā)期，其中晶圓是發(fā)展碳化硅半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的核心材料，關(guān)系國家安全和經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展。
作為中國科學(xué)院物理研究所碳化硅科技成果落地企業(yè)，天科合達(dá)是國內(nèi)首家專業(yè)從事第三代半導(dǎo)體碳化硅晶片研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的國家級高新技術(shù)企業(yè)，先后研制出2英寸、3英寸、4英寸導(dǎo)電型和半絕緣型碳化硅襯底，于2014年在國內(nèi)首次研制出6英寸碳化硅晶片，工藝技術(shù)水平處于領(lǐng)先地位。
為推進(jìn)我國半導(dǎo)體關(guān)鍵材料生產(chǎn)技術(shù)盡快實現(xiàn)自主可控，天科合達(dá)總經(jīng)理楊建帶領(lǐng)技術(shù)和生產(chǎn)團(tuán)隊于2015年底在北京市大興區(qū)建成了年產(chǎn)6萬片碳化硅單晶襯底生產(chǎn)線；2019年底在江蘇省徐州市建成了年產(chǎn)4萬片碳化硅單晶襯底生產(chǎn)線，實現(xiàn)大尺寸碳化硅襯底產(chǎn)品的規(guī)模化供應(yīng)；2020年8月在北京市大興區(qū)開工建設(shè)年產(chǎn)12萬片、總投資額9.57億元的碳化硅單晶生產(chǎn)線，為國產(chǎn)碳化硅材料在功率器件和微波射頻器件等領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
根據(jù)法國市場研究與戰(zhàn)略咨詢公司Yole Development統(tǒng)計，2019年天科合達(dá)的導(dǎo)電型碳化硅晶片的全球市場占有率為4.23%，排名全球第五、國內(nèi)第一。
中國科學(xué)院副院長、黨組成員張濤表示，希望更多的社會資本、企業(yè)家共同關(guān)注和推動科技成果轉(zhuǎn)化，促進(jìn)科技成果從“書架”走向“貨架”；也呼吁更多的科研主力軍挺進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場，為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供有力的科技支撐。
（《科技日報》2021年2月3日第 6 版。）
