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十年磨一“片”——看石家庄高新技术企业普兴电子如何突破半导体技术难题
2023-07-19 09:50:41来源: 河北日报编辑: 徐文龙责编: 冯薇薇

十年磨一“片”——看石家庄高新技术企业普兴电子如何突破半导体技术难题

近日,河北普兴电子科技股份有限公司工作人员正在装取碳化硅外延片。 河北日报通讯员 张晓峰摄

  走进石家庄市鹿泉区河北普兴电子科技股份有限公司,眼前的碳化硅外延片,如同透明的CD唱片,满满的科技范儿。它的作用可不容小觑,如果把制造芯片比作盖房子,这就是房子的框架。

  如今,普兴电子的碳化硅外延片产量,位居全国前列。很难想象,就在20多年前,这家企业连擦设备的布都要依赖进口。

  2006年,在国内率先量产6英寸硅外延片;

  2010年,在国内率先量产8英寸硅外延片;

  2014年,自主研发出第一套国产外延炉;

  2020年,在国内率先量产6英寸碳化硅外延片;

  …………

  10多年锲而不舍,普兴电子用事实印证——

  关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的,唯一出路就是埋头苦干,自主创新。

  一次自主研发的启示——

  “创新就是九死一生,保持定力才能攻克难关”

  时间转回到2005年。那一年,5英寸硅外延片市场正火,有货就不愁卖。

  不缺市场的普兴电子,却斥巨资从国外进口了一台生产6英寸产品的新单片炉设备。当时,企业一年的销售收入只有四五千万元。

  一时间,质疑声四起:“卖得好好的,为啥给自己找难题?”“这么贵,收得回成本吗?”

  公司总经理陈秉克态度坚决,因为他深知:“没有核心技术,就永远拿不到产业话语权。”

  那时,国内6英寸硅外延片的技术瓶颈还未突破,生产技术没有经验可循,只能摸着石头过河。

  科研人员埋头苦干几个月,第一批产品终于出来了。然而,就在大家满心欢喜庆祝的时候,问题来了。

  “明明出厂检测合格,可到了用户那里,就会出现探测不到的缺陷。”副总经理袁肇耿回忆起来仍然感到痛心。

  最严重的一次,发了5000片货,退回来2500片。一气之下,他们把这些不合格产品砸碎,报废处理。

  横在普兴电子面前的,是一道道技术难题,如同一座座大山挡住了前进的道路。

  那段日子,让陈秉克终生难忘。最难的时候,企业年底利润是负数,他心有不甘:“必须搞出自己的技术!”

  自打那时候起,实验室的灯就没熄过。十四五位科研人员,心里都憋着一口气,大家轮流倒班,发起技术攻关。

  问题出在哪儿?衬底抛光去除量不够、工艺过程参数设置不准确、损伤层去除不均匀、反应腔处理条件不合理……大家一个个查找,一个个解决。

  一次又一次,光做试验的硅外延片,就报废了一万多片。“都是钱啊,一片片砸进去,一点响都听不到。”大家心里没底。

  这项技术在国内属于空白,没有人知道要投入多少,也没有人知道要坚持多久。

  但没有一个人气馁。

  尝试,失败;再尝试,再失败……摸索了一年时间,终于找到新的检测方法,缺陷率控制住了。

  2006年,普兴电子终于通过自主研发,在全国率先批量生产出性能稳定的6英寸硅外延片。

  核心技术带来了源源不断的订单。“最火的时候,客户带着现金住在厂里等着提货。”袁肇耿笑着说。

  “创新就是九死一生。保持定力,才能攻克一个个技术难关。”回望那段经历,袁肇耿深有感触。

  一次勇敢突围的成长——

  “设备依赖外国,产业发展就会受制于人”

  洁净厂房的操作区内,8英寸硅外延片正在外延炉里静静生长。显示屏上灯光闪烁,技术人员认真观察各项技术参数运行情况。

  “这套设备,是我们自主研发的。”普兴电子生产部副部长许斌武话语里满是自豪。

  2012年,订单直线攀升,普兴电子准备扩大产能。然而,兴冲冲地去国外买设备的工作人员却被绊住了,谈了3个多月都没谈下来。

  “卖给我们的是淘汰设备,价格却比先进型号高,还提出先付钱、不保证交付期等不合理条件。”许斌武说。

  “设备依赖外国,产业发展就会受制于人。”普兴电子下定决心:“自己研发!”

  可是,自主研发设备,谈何容易?这是一个庞大的系统,集机、电、计算机、自动化控制等技术为一体,所涉知识密集、学科众多,硬件、软件要求高。

  高精度的旋转系统,一度成为“拦路虎”。“旋转平稳度差之毫厘,硅片从片篮传送到反应室就会发生偏移,生产出的产品就报废了。”袁肇耿说。

  光这一个小环节,研发人员就用了近半年时间反复试验。最终,请来编程专家一点点调整参数,终于实现精准稳定旋转。

  就这样,一项项工艺反复调整,一个个部件精雕细琢,样机终于在两年后成功问世,实现了国产设备的突破。

  没想到,成本下降了一半,但推广却遭遇难题。有人怀疑,不会是样子货吧?也有人对国产设备不信任,说还是用进口的靠谱。

  信任,不是说出来的,而是做出来的。他们免费提供样片,做可靠性验证,努力提供比进口品牌更诚挚的服务。

  两年以后,袁肇耿明显感到用户对国产设备态度的转变——“从不信任到愿意尝试了”。

  “研发的过程,也让我们对设备有了更深刻的理解,便于更好地改进生产工艺。”袁肇耿说,比如改善感应线圈结构,能使生产效率提高15%;改进进气装置,使气场一致性提高10%。

  一种创新攻坚的决心——

  “不能总是跟跑,要奋力实现并跑、领跑”

  来到青山环抱中的普兴电子新外延材料产业基地,一座座高大的白色现代化厂房拔地而起。

  “全部达产后,整体产能将扩大三倍,年产值达到30多亿元。”袁肇耿介绍。

  如今,普兴电子已成长为国家级专精特新“小巨人”企业,也是河北省第一批县域特色产业集群“领跑者”企业。

  这些年来,从第一代到第三代半导体材料,一批批实现“零的突破”的科研成果从这里源源走出。在国内率先稳定量产8英寸硅外延片;率先研制出碳化硅外延片……硅外延及碳化硅外延产品国内市场占有率超25%以上。

  不光要突破技术、设备,普兴电子还要“打造”国家标准。目前,该企业正参与制定碳化硅缺陷检测方法等三项国家标准。

  不创新不行,创新慢了也不行。袁肇耿总有一种紧迫感:“半导体材料领域,不能总是跟跑,要奋力实现并跑、领跑!”

  普兴电子一直在奔跑,每年投入大量资金进行新技术研发,目前正加快研发第四代半导体材料,未来将应用在5G通信、高速轨道交通等领域。

  不怕失败,艰苦磨砺。普兴电子10多年来的发展历程,标记出高新技术企业勇攀高峰、不断攻克前沿技术的鲜明足印。(河北日报记者 周洁 张晓超)

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