對于外界來說，坐落于濟南槐蔭區(qū)的山東天岳先進科技股份有限公司（下文簡稱“天岳”），是一家有點神秘的企業(yè)。

之所以說它神秘，是因為天岳年輕、低調(diào)卻不可小覷。天岳成立于2010年，是一家專注于寬禁帶半導(dǎo)體碳化硅襯底材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的科技型企業(yè)。可這家年僅12歲的企業(yè)，根據(jù)法國YOLE的研究報告，生產(chǎn)的半絕緣型碳化硅襯底在國內(nèi)市場占有率連續(xù)三年位居全球前三，且與美國的Wolfspeed和II-VI兩家企業(yè)占據(jù)了全球90%以上的市場份額。

近年來，天岳攻克了原料提純、晶體生長和襯底加工等關(guān)鍵核心技術(shù)，解決了我國在該領(lǐng)域的“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)，獲得了國家科技進步一等獎、工信部專精特新重點“小巨人”企業(yè)、制造業(yè)單項冠軍示范企業(yè)等一連串含金量極高的國家級制造業(yè)榮譽稱號。

2022年年初，天岳在A股科技創(chuàng)新上市，成為行業(yè)里的領(lǐng)軍企業(yè)。就在不久前，該公司拿到碳化硅領(lǐng)域大訂單，含稅銷售總額預(yù)計為13.93億元。

到底什么是碳化硅襯底？有何應(yīng)用？該領(lǐng)域的技術(shù)“卡”在哪、攻關(guān)“難”在哪？9月8日，大眾網(wǎng)·海報新聞記者來到天岳，試圖揭開這家民營企業(yè)的“神秘面紗”。

山東天岳先進科技股份有限公司成立于2010年，是一家專注于寬禁帶半導(dǎo)體碳化硅襯底材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的科技型企業(yè)。

山東天岳先進科技股份有限公司市場部工作人員向記者介紹產(chǎn)品情況。

“這是一道世界級難題”

“你猜猜我手里拿的是什么？”

在天岳產(chǎn)品展示大廳，市場部的工作人員用鑷子輕輕夾起一張如CD般大小的晶體薄片向記者介紹，“這個就是我們公司生產(chǎn)的碳化硅襯底，它廣泛應(yīng)用于新能源汽車、軌道交通、光伏發(fā)電、特高壓輸變電、超算中心、5G通信等領(lǐng)域。”

作為寬禁帶（第三代）半導(dǎo)體的核心材料，碳化硅襯底以其制作的器件具有耐高溫、抗高壓、高頻、大功率、抗輻射等特點，別看它薄薄一片，卻有兩大生長難點。

“一個是擴徑難，一個是生長難。”市場部工作人員解釋說，公司啟動碳化硅產(chǎn)業(yè)是從2英寸開始的，2英寸的碳化硅襯底直徑只有5厘米。從2012年到2014年，天岳用了3年時間就擴徑到了4英寸，現(xiàn)在已經(jīng)完成了6英寸的批量供貨。碳化硅晶體的生長環(huán)境完全是高溫密閉不可視的，需要在高達(dá)2000多攝氏度的爐內(nèi)生長，生長周期較長。

從元素結(jié)合上來說，碳和硅兩種原子，一個非常“活躍”，一個非常“懶惰”，怎樣能夠把這兩種截然相反的材料結(jié)合在一起，這曾經(jīng)是一道世界級難題。從功能上來說，碳化硅可大幅降低產(chǎn)品功耗、提高能力轉(zhuǎn)換效率并減少產(chǎn)品體積，比如在新能源汽車領(lǐng)域，它可以提高汽車的續(xù)航里程，同時又減少能源損耗。

12年間，天岳始終專注聚焦碳化硅襯底，在追求品質(zhì)、保持先進和堅持可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)營理念指引下，從一家小規(guī)模的民營企業(yè)發(fā)展成中國碳化硅材料行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)。特別是在國外部分發(fā)達(dá)國家對我國實行技術(shù)封鎖和產(chǎn)品禁運的背景下，天岳通過自主創(chuàng)新，研發(fā)出半絕緣型碳化硅襯底產(chǎn)品，完成從0到1的突破，實現(xiàn)國家核心產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略物資的自主可控，確保我國寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的平穩(wěn)發(fā)展。

2英寸導(dǎo)電型碳化硅和2英寸半絕緣型碳化硅

6英寸導(dǎo)電型碳化硅和6英寸半絕緣型碳化硅

從2英寸到8英寸

把襯底做好做精是一件非常不容易的事情。碳化硅襯底屬于技術(shù)密集型行業(yè)，具有較高的技術(shù)壁壘，技術(shù)迭代更新需要長期持續(xù)大量的創(chuàng)新性工作。

“碳和硅的組合可以產(chǎn)生200多種晶型，其中最適合半導(dǎo)體使用的4h單晶體生長難度最大。”公司黨委書記竇文濤介紹，“在碳化硅晶體生長爐內(nèi)，碳粉和硅粉直接升華成氣體，圍繞籽晶生長，開一爐需要很長時間，拿到我們想要的數(shù)據(jù)需要數(shù)次試驗，時間不等人。”

難點還有切割。碳化硅的莫氏硬度為9.3，僅次于金剛石。如何用最尖的矛刺破最硬的盾，還要保證高性價比？金剛石的線寬、張力、進線速度、損耗等都需要不斷試驗，得出最優(yōu)解。

為此，天岳研發(fā)團隊在前期積累的大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進行模擬生長和仿真設(shè)計，不斷對長晶、加工工藝進行技術(shù)迭代，經(jīng)過無數(shù)次工程化實驗，掌握了碳化硅制備工藝的關(guān)鍵技術(shù)。

另外，襯底直徑是衡量晶體制備水平的重要指標(biāo)之一，也是降低下游芯片制備成本的重要途徑，碳化硅襯底行業(yè)未來必然向著更大尺寸的方向發(fā)展。

記者了解到，天岳先前已經(jīng)布局了8英寸產(chǎn)品的研發(fā)，是國內(nèi)最早研發(fā)和布局產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)之一，包括“8英寸寬禁帶碳化硅半導(dǎo)體單晶生長及襯底加工關(guān)鍵技術(shù)項目”等。截至目前，天岳8英寸碳化硅襯底開發(fā)進展順利。

“公司將持續(xù)加大8英寸導(dǎo)電型襯底產(chǎn)業(yè)化突破，在前期自主擴徑實現(xiàn)8英寸產(chǎn)品研發(fā)成功的基礎(chǔ)上，加大技術(shù)和工藝突破，積極布局產(chǎn)業(yè)化。”竇文濤表示。

山東天岳先進科技股份有限公司黨委書記竇文濤

“技術(shù)攻關(guān)一直在路上”

對于天岳這家科技型企業(yè)來說，公司得以高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵在于創(chuàng)新。

早在公司創(chuàng)辦之初，天岳就提出了原始創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、科學(xué)創(chuàng)新“三個創(chuàng)新”。“原始創(chuàng)新階段，我們摸著石頭過河，積累、挖掘和開拓了大量的數(shù)據(jù)、供應(yīng)鏈和客戶。而技術(shù)和科學(xué)是兩個分類，不能完全畫等號，需要將兩個創(chuàng)新單拎出來。”竇文濤認(rèn)為，做研發(fā)需要清楚技術(shù)要精準(zhǔn)到哪個點，再用科學(xué)的方式有機地去創(chuàng)新，使關(guān)鍵核心技術(shù)必須掌握在自己手中。

為了激勵創(chuàng)新、實現(xiàn)創(chuàng)新，天岳每年拿出營業(yè)收入的一部分投入到研發(fā)中，今年上半年的研發(fā)投入占比更是高達(dá)33%。據(jù)了解，天岳擁有一支以國家級人才為領(lǐng)頭人的國際水準(zhǔn)研發(fā)團隊，包括2名國務(wù)院特殊津貼和5名省級人才，碩士及以上學(xué)歷占比一半以上，平均年齡31歲。

“一代材料，一代產(chǎn)品，一代產(chǎn)業(yè)，一代變革。”竇文濤認(rèn)為，在信息化時代步入智能化時代過程中，必須要有技術(shù)上的突破與支撐，但最后歸根結(jié)底其實是材料的突破。“因為材料革命是基礎(chǔ)性、根本性的變革。作為半導(dǎo)體領(lǐng)域的核心、關(guān)鍵材料，碳化硅也被譽為能夠引領(lǐng)一個時代變革的材料之一，能引領(lǐng)智能化時代的到來。”

下一步，天岳勵志發(fā)揮現(xiàn)有的技術(shù)優(yōu)勢，計劃采用AI技術(shù)、數(shù)字孿生技術(shù)，打造數(shù)字工廠，利用公司積累的海量數(shù)據(jù)，大幅度壓縮技術(shù)迭代，提高研發(fā)速度，加快發(fā)展成為國際著名的半導(dǎo)體材料企業(yè)，保障我們國家半導(dǎo)體襯底材料供應(yīng)任務(wù)，為國民經(jīng)濟建設(shè)做出自身貢獻(xiàn)。