第三代半導體資料要害技能突破者

——記河北工匠、河北同光半導體股份有限公司總工程師楊昆
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圖為楊昆(左二)與研制團隊成員一同檢查碳化硅單晶成長情況。河北日報通訊員穆貝攝

“現(xiàn)在，5G基站、新能源轎車充電樁、人工智能等新基建熾熱進行，而支撐新基建建設的技能中心之一就是第三代半導體資料。”日前，在河北同光半導體股份有限公司(以下簡稱同光股份)展廳，該公司總工程師楊昆一邊為記者展現(xiàn)碳化硅單晶樣品，一邊介紹第三代半導體資料的商場前景。

碳化硅單晶作為第三代半導體資料的中心代表，處在碳化硅工業(yè)鏈的最前端，是高端芯片工業(yè)開展的根底和要害。入職同光股份任總工程師后，楊昆帶領自主研制團隊，歷時7年時刻，不斷突破技能瓶頸，研制的碳化硅單晶各項技能目標已達世界先進水平，部分要害目標世界領先。今年，楊昆被評為河北工匠。

不計得失，立志霸占卡脖子難題

走進同光股份淶源廠區(qū)，只見一棟棟新建廠房拔地而起，一臺臺先進的出產、試驗設備正在有序運行。

“這兒的直徑4-6英寸碳化硅單晶襯底項目在去年9月投產，年產10萬片。”熬過了研制初期的困難，楊昆對未來開展充滿信心，方針是在未來成為全球重要的碳化硅單晶襯底供貨商。

2015年，楊昆從山東大學晶體資料研究所博士畢業(yè)，向他拋來橄欖枝的不乏北京的高校、國企、科研院所。可他拋棄北京高薪，選擇了同光股份。

“其時公司剛建立3年，老板是圈外人，對行業(yè)了解少，急需專業(yè)人才。他到山東找了兩次，想讓我出任總工程師，全權負責研制造業(yè)。”而楊昆也在尋覓一個可以自在施展的渠道，實現(xiàn)自己的技能抱負。

其時，第三代半導體資料在我國通信、高壓輸變電、軌道交通、電動轎車等范疇的使用日益廣泛。“盡管商場需求量大，但嚴重依靠進口。”楊昆說，作為第三代半導體資料的中心代表，制備高純度碳化硅單晶，需要高純度的碳化硅多晶質料。可就算是質料，也只能從國外進口。“一千克碳化硅多晶質料要價至少1萬元，但由于國外質料雜質少、純度高，只能咬牙花高價進口。”

這樣的現(xiàn)狀，讓楊昆很窩火。“不能總讓外國人卡脖子，干脆從根底做起，自己研制出產高純度碳化硅多晶質料。”

可剛上手，楊昆發(fā)現(xiàn)公司現(xiàn)有的組成爐、長晶爐等硬件設備，不僅漏氣，冷卻水溫度動搖也大，嚴重影響晶體成長穩(wěn)定性。

硬件設備有必要進行晉級改造，可廠家最低報價200萬元，這關于草創(chuàng)公司來說，無疑是一筆巨款。楊昆提出撤銷自己的年底獎金，用來晉級設備。“老板拒絕了提議，但看到了我霸占卡脖子難題的決計，堅定了他設備改造的信心。”楊昆說。

楊昆親身參與改造設計，不但節(jié)省了大量本錢，設備晉級順利完成后，各項使用目標也顯現(xiàn)良好，為后期產品研制奠定了堅實根底。

不懼失利，打破國外廠商技能獨占

走進碳化硅單晶出產車間，只見一排排成長爐擺放整齊，2000多攝氏度的爐腔跳動著橘紅色光亮，一塊塊碳化硅晶體正在爐內靜靜成長。“薄薄的晶片在爐里能成長成3厘米左右厚度的碳化硅晶體，加工后變成碳化硅單晶襯底，用于制造芯片。”楊昆說。

出產技能老練穩(wěn)定的背后，是無數(shù)次失利的洗禮。在碳化硅多晶質料研制初期，雜質含量始終居高不下。嘗試了多種計劃，毫無發(fā)展。楊昆說，那段時刻，大伙在會議室一碰頭就三四個小時，常常錯失飯點，只好泡方便面果腹。

通過數(shù)百爐次的組成試驗，終究突破了高純度碳化硅多晶質料組成技能。制備的碳化硅多晶質料中氮、硼、鋁等淺能級雜質濃度從百萬分之一量級降到了近億分之一量級，優(yōu)于國外在售同類產品，制備本錢卻缺乏國外多晶質料價格的20%。

憑著這股不服輸、敢應戰(zhàn)的勁頭，楊昆帶領團隊先后霸占了高純碳化硅質料組成、晶型和結晶質量控制等要害技能難題，有力支撐了4英寸高純半絕緣碳化硅單晶襯底的量產，打破了國外廠商的技能獨占，實現(xiàn)了第三代半導體要害資料的自主可控。

現(xiàn)在，楊昆團隊的研制產品已包括直徑4-6英寸導電型和高純半絕緣型碳化硅單晶。經(jīng)檢測，各項技能目標均達到世界先進水平，填補了國內高端晶片的商場空白。形成了具有自主知識產權的完整技能道路，到現(xiàn)在，獲得授權專利達70余項。

搭建渠道，推動工業(yè)鏈整體立異開展

在同光股份研制出產基地，“第三代半導體資料檢測渠道”的金色銘牌格外閃亮。

“這小小的晶片，需要檢測20余項目標，每一片都要通過專業(yè)設備檢測才能確認目標是否合格。”楊昆指著一個6英寸單晶襯底樣品說，創(chuàng)業(yè)初期，公司沒有自己的專業(yè)檢測設備，每試制一個樣品都要去外地檢測，十天半月也不見得出結果。“檢測數(shù)據(jù)出不來，下一步就沒法進行，嚴重影響產品研制進展。”

楊昆向公司提議，干脆組建一個高水平的第三代半導體資料檢測專業(yè)渠道。楊昆的主意得到了河北大學、中科院半導體研究所、清華大學資料學院等專業(yè)機構的支持。通過一年準備，“第三代半導體資料檢測渠道”在同光股份正式揭牌。“現(xiàn)在，該渠道除了滿意自己的檢測需求，還可為國內第三代半導體上下游工業(yè)提供服務。”

以建立檢測專業(yè)渠道為契機，楊昆活躍推動科技立異資源的敞開同享。楊昆以為，第三代半導體工業(yè)環(huán)節(jié)多、鏈條長，要想開展第三代半導體工業(yè)，不能單打獨斗。只要依托工業(yè)渠道，整合全工業(yè)鏈資源，才能推動整個工業(yè)鏈立異開展。

現(xiàn)在，楊昆正與有關機構密切協(xié)作，開展8英寸及更大直徑導電型碳化硅單晶制備及新式襯底加工工藝的研制探索，拓展在智能光伏、新能源轎車等范疇的使用優(yōu)勢。此外，他還帶領團隊與科研院所、上下游企業(yè)開展戰(zhàn)略協(xié)作，開展其他寬禁帶半導體體塊資料的研制。(來源：河北日報記者李連成)

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