一排排3米多高的碳化硅單晶生長設備整齊排列，設備內部超過2000℃的高溫環境中，日夜不停地進行著驚人的化學反應——一個個碳化硅晶錠快速“生長”。
經過10余天的生長，長成的碳化硅晶錠終于出爐，經過切割、研磨、拋光、清洗等多道工序，成為一張張小薄片，它們將成為電動汽車、5G基站等領域的芯片襯底。
好的襯底好似砌房子的基底，應用十分廣泛。8月30日，記者走進中國電科旗下的山西爍科晶體有限公司生產車間，就被眼前的生產加工過程深深吸引。一張張小薄片，撐起公司核心科技，通過下游企業加工應用，走進生產生活。
這是一家位于山西轉型綜改示范區成立僅5年的公司，從2018年成立，到入選第四批國家級專精特新“小巨人”企業，再到成為“山西省重點產業鏈第三代半導體產業鏈‘鏈主’企業”，這家年輕的公司，已發展成為國內從事第三代半導體材料碳化硅生產和研發的領軍企業。
從“0”到“1”的技術突破
一片小小的碳化硅晶片襯底，作用有多大？
每生產一輛電動汽車，至少要消耗半片碳化硅。山西爍科晶體有限公司總經理助理毛開禮介紹，碳化硅有非常獨特的性能優勢。它具有較大的禁帶寬度，使得單個器件可以承載較高的電壓；較大的熱導率，工作可靠性強；較高的載流子遷移率，可滿足高頻率工作，節省能耗。
“碳化硅是支撐5G基建、特高壓輸變電、軌道交通、電動汽車、新能源汽車充電樁等領域的關鍵核心器件，也被認為是5G通信宏基站芯片最理想的襯底，在眾多戰略行業有重要的應用價值和廣闊前景。”毛開禮說。
深耕碳化硅材料和大尺寸單晶研發“賽道”，山西爍科晶體有限公司通過多年自主攻關和潛心研究，全面掌握了碳化硅生長裝備制造、高純碳化硅粉料制備工藝、N型碳化硅單晶襯底和高純半絕緣碳化硅單晶襯底的制備工藝，形成了碳化硅粉料制備、單晶生長、晶片加工整套生產線，并建成了碳化硅材料產業基地。
在公司的主營產品中，4英寸高純半絕緣碳化硅襯底國內市場占有率超過50%，位于碳化硅行業第一；6英寸N型碳化硅襯底正在不斷擴大產能，已成為公司新的增長點。公司還是國內首家生產出8英寸N型碳化硅襯底和8英寸高純半絕緣碳化硅襯底的公司。這些產品不僅填補了國內碳化硅材料領域的空白，更代表了我國第三代半導體材料領域從“0”到“1”的技術突破。
一群人朝一個目標方向，持之以恒地努力。公司現已獲批為“山西省重點產業鏈第三代半導體產業鏈‘鏈主’企業”、國家級專精特新“小巨人”企業。同步獲得了34項專利及軟著授權，其中發明專利7項；2020年，公司還通過了ATF16949質量管理體系、ISO14001環境管理體系和ISO45001職業健康安全管理體系認證。
從“1”到“100”的產業化進程
“相比于從‘0’到‘1’技術工藝開發階段不斷試錯、不斷突破、樣本量少的困難，從‘1’到‘100’的規模化量產階段則是另一番景象，時常面對的不是科學問題，而是工程問題，比如產品的良率控制等等。”毛開禮說，“本著生產一代、研發一代、儲備一代的原則，公司每年至少拿出15%的研發經費用于科研投入，強化專業技術支撐能力。同時，針對碳化硅需求端的數據走向和消費趨勢，深度研判市場趨勢，適時啟動產線擴產，為產業規模持續增長夯基固本。國家急迫需要和長遠需求，始終是我們的研發方向。”
信息技術進步的速度日新月異，強大的科研團隊是公司長遠發展的保障。2023年春節剛過，山西爍科晶體有限公司收獲了上一年度“山西省科學技術獎—企業技術創新獎”的榮譽。該獎項主要面向為山西省科學技術進步和經濟社會發展作出突出貢獻企業進行獎勵，也是山西省科學技術類的最高獎項。作為十家上榜企業之一，該獎項是對公司在高質量發展、創新業態、產業鏈延伸等方面成績的充分肯定，公司上下為之振奮。
“這一獎項，是對公司多方面工作的肯定。”毛開禮表示，一是全力打造原創技術策源地，公司順利突破大尺寸單晶襯底研發的技術瓶頸，成功研制出國內第一片8英寸N型碳化硅晶片，實現從“0”到“1”的原始技術創新。二是持續壯大產業規模，依托碳化硅材料產業基地，公司快速推進晶體生長、加工檢測的產業化能力，持續釋放規模效益優勢，穩步提升全產業鏈能力，為推進碳化硅產業迭代升級，穩固產業鏈布局創新鏈、助力地方經濟發展提供有力抓手。三是助力地方產業鏈發展，公司積極履行山西省第三代半導體產業鏈“鏈主”企業使命，發揮龍頭企業示范作用和資源稟賦，有力推動當地產業鏈快速建鏈成群進度和招商引資工作，描繪了政企聯合的新型發展藍圖。
欲致其高，必豐其基。毛開禮說，公司將以此為契機，持續深化地區合作，進一步聚焦關鍵核心技術突破，加大基礎研究投入力度，實現從量的積淀邁向質的飛躍，持續提升碳化硅材料國產化替代水平和應用規模，為實現高水平自立自強貢獻力量。
勇擔產業鏈“鏈主”使命
“這是令人難忘的一天，在2022年5月27日，全省重點產業鏈鏈長制工作會議召開，會上為首批20家‘鏈主’企業隆重授牌。山西爍科晶體有限公司作為第三代半導體產業鏈‘鏈主’企業成功入選。”
這是一份榮譽，更是沉甸甸的責任。作為國內從事第三代半導體材料碳化硅生產和研發的領軍企業，這一次山西爍科晶體有限公司肩負起推進產業鏈補鏈延鏈強鏈的重任。
站在碳化硅材料產業基地上，這是一片正在開發的沃土。產業基地于2019年4月開工建設，9月主體封頂，12月設備開始搬入，2020年2月實現項目投產，前后用時僅10個月。
目前產業基地已經進入滿產狀態，形成年產25萬片N型碳化硅單晶晶片、5萬片高純半絕緣型碳化硅單晶晶片的產能。擴產項目也即將進入開工建設階段，為實現碳化硅材料的規模化、產業化夯實硬件基礎。擴產項目達產后，將形成150萬片N型碳化硅單晶晶片、10萬片高純半絕緣型碳化硅單晶晶片的產能。
“很多時候公司的發展要能跟得上產業的需求和發展。”毛開禮認為，“當產業處于低迷狀態的時候，要做好提前布局和投入，當產業迎來真正增長的時候，就能及時跟得上，才能獲取更大的市場份額。”
近年來，公司積極發揮龍頭探路者的作用，全力推進數字化轉型，構建了標準化、透明化、高效化的綜合生產體系。為了加快產業鏈延伸，公司正在全力打造中國電科（山西）碳化硅材料產業基地，積極吸引下游客戶與上游供應商入駐，形成產業鏈上下游一體化發展格局，達到產業集群的優勢。
瞄準“成為國內卓越，世界一流的碳化硅材料供應商”這一目標，山西爍科晶體有限公司將以國內市場為依托，重點部署海外市場，讓自主品牌“走出去”。
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