转型发展亮点谈｜“蒙眼绣花”般突破 碳化硅单晶材料实现14英寸新跨越

仝晓刚教授正在向同事们讲解操作流程。

讲述人

山西天成半导体材料有限公司科技副总 仝晓刚

从12英寸到14英寸，直径仅增加2英寸，但对碳化硅晶体生长而言，难度却是几何级攀升。今年3月11日，我们依托自主研发设备，成功研制出14英寸碳化硅单晶材料，有效厚度达30毫米。这是继去年实现12英寸N型碳化硅单晶材料与12英寸高纯半绝缘碳化硅单晶材料两项突破后，再次刷新国内行业纪录。

若有人问14英寸的突破有多难，我会用“蒙眼绣花”来形容。

碳化硅的生长条件极为严苛。整个长晶过程需300多个小时，原料置于圆柱体容器炉底部，经2000多摄氏度高温加热气化成碳原子与硅原子，随后在温度梯度作用下，上升至容器炉顶部温度较低的籽晶上完成结晶。

期间，炉子绝不能断电，温度需保持极度稳定。最具挑战的是，无法直接观察炉内晶体生长状况，只能通过外部温度数据判断，全程如同开“盲盒”。我们需凭借精密的温度梯度控制与精准的流场控制，将气化后的碳原子和硅原子逐个精准“排列”到籽晶上结晶，稍有不规则就会产生缺陷。经过3个多月的攻关，终于取得成功。

这份成功离不开我们的科研团队。我是太原工业学院副教授，2024年以科技副总身份与其他7名博士加入山西天成，目前团队已超30人，多年来大家携手攻坚克难。

或许有人会问，耗费如此大精力研发14英寸碳化硅有何用途？

当前12英寸碳化硅主要应用于新能源汽车、AR眼镜、AI芯片等领域；而14英寸碳化硅则用于加工半导体设备零部件和半导体芯片封装散热层。若用硅和石英制造零部件，基本1-2个月就需更换，而碳化硅制作的零部件3年才需更换一次，能充分满足下游市场“降本增效”的迫切需求。

去年公司销售额达8500余万元，凭借技术突破，今年预计将突破2亿元。这让我们有足够底气，把更多资金投入技术攻关。

今年，作为太原市重点项目的新厂房建设已启动，太原市及中北高新区管委会相关部门工作人员多次到现场办公。相信新厂房落成后，公司发展将迈上新台阶。

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整理：康石林 李志江

摄影：李志江

编校：郭 慧

原标题：《转型发展话亮点｜“蒙眼绣花” 碳化硅单晶材料突破14英寸》

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