技术“小白”如何变身第三代半导体独角兽

本文转自：河北日报

近日，河北同光半导体股份有限公司工作人员在查看设备运行情况。 河北日报记者 张昊摄

河北日报记者 寇国莹

2014年，主持国家高技术研究发展计划“大功率氮化镓电子器件用大尺寸碳化硅衬底制备及外延技术研究”项目；2016年，承担国家重点研发计划“中低压碳化硅材料、器件及其在电动汽车充电设备中的应用示范”项目；2019年，承担国家发改委“直径6英寸碳化硅单晶衬底改造”项目……

翻看河北同光半导体股份有限公司的发展“履历表”，很难想象，其从“零”起步到成长为国内第三代半导体材料头部企业，只用了12年的时间。前不久，它还登上胡润研究院发布的《2024全球独角兽榜》，成为我省四家上榜企业之一。

从“零”起步、勇攀高峰，这只市值超百亿的“独角兽”是如何长成的？

近日，走进位于保定高新区的同光半导体，在碳化硅单晶生长车间，只见一台台碳化硅单晶生长炉闪烁着橘红色的亮光，一块块碳化硅晶体正在炉内静静生长。“碳化硅晶体在炉内能长成3厘米厚，加工后成为碳化硅单晶衬底，可用于制作芯片。”同光半导体董事长郑清超介绍。

说起跨入这一领域的原因，郑清超直言是因为“不甘心、不服气”。“我做节电器生产商时，第一代、第二代半导体核心技术被国外厂商垄断，大部分关键元器件要高价从国外进口。”在郑清超看来，半导体是信息产业的基石，而弯道超车的机遇就在第三代半导体材料的研发和制造上，“与其让外国人卡脖子，不如自己干。”

于是，就在节电器公司做得风生水起时，郑清超却卖掉股份，扭头扎进了第三代半导体核心材料碳化硅单晶衬底生产领域。如今，由于坚持走自主研发的道路，同光半导体已取得授权专利70余项，是我省唯一一家能够量产第三代半导体碳化硅单晶衬底的高新技术企业，碳化硅单晶衬底制备技术各项指标达世界先进水平。

碳化硅单晶衬底制备是全球性难题。一个技术“小白”闯入陌生的高精尖领域并试图弯道超车，谈何容易！

“自主研发难，难就难在从0到1的突破。”郑清超说，在研发初期，碳化硅晶体杂质含量始终居高不下，同光半导体投入巨资、尝试多种方案，进展却并不理想，“当时，我们几乎把以前赚的钱全都搭了进去。”

创新，失败，总结经验再创新……一次次推倒重来，经过数千炉次的合成实验，同光半导体最终突破了高纯度碳化硅单晶原料合成技术。高良品率、高稳定性的长晶工艺和设备是实现碳化硅单晶衬底大尺寸、高质量的核心所在。对此，同光半导体自主搭建单晶生长炉设备系统，并掌握了低位错密度缺陷碳化硅单晶衬底获取技术，实现了直径4-6英寸导电型和高纯半绝缘型碳化硅单晶衬底的大规模量产。

卫星通信、电动汽车、人工智能等领域的创新浪潮奔涌向前，以碳化硅单晶为代表的第三代半导体潜力巨大。郑清超说，站在新一轮科技革命和产业变革的风口，同光半导体必须抢抓机遇，立足企业实际加大创新力度，培育新质生产力。

作为突破碳化硅单晶制备瓶颈的重要工艺节点，8英寸碳化硅单晶衬底是当前国内外厂家争相抢占的黄金赛道。去年6月，同光半导体一举突破8英寸碳化硅单晶生长瓶颈并实现小规模量产。“在更大尺寸晶体生长方面，我们也具备了稳定高效的扩径技术。”郑清超说。