碳化硅又称金钢砂或耐火砂。碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料在电阻炉内经高温冶炼而成。碳化硅单晶系第三代高温宽带隙半导体材料。(资料图)
早年,全球市场上碳化硅晶片价格十分昂贵,一片2英寸碳化硅晶片的国际市场价格曾高达500美元(2006年),但仍供不应求。高昂的原材料成本占碳化硅半导体器件价格的10%以上,“碳化硅晶片价格已成为第三代半导体产业发展的瓶颈。”陈小龙说。
为了降低器件成本,下游产业对碳化硅单晶衬底提出了大尺寸的要求。因而,采用先进的碳化硅晶体生长技术,实现规模化生产,降低碳化硅晶片生产成本,将促进第三代半导体产业的迅猛发展,拓展市场需求。
天科合达成立于2006年,依托于陈小龙研究团队中在碳化硅领域的研究成果。自成立以来,天科合达研发出碳化硅晶体生长炉和碳化硅晶体生长、加工技术及专业设备,建立了完整的碳化硅晶片生产线。
这些年来,天科合达致力于提高碳化硅晶体的质量,以及大尺寸碳化硅晶体的研发,将先进的碳化硅晶体生长和加工技术产业化,大规模生产和销售具有自主知识产权的碳化硅晶片。
10年自主创新之路
美国科锐公司作为碳化硅衬底提供商,曾长期垄断国际市场。2011年,科锐公司发布了6英寸碳化硅晶体,同年,天科合达才开始量产4英寸碳化硅晶体。
2013年,陈小龙团队开始进行6英寸碳化硅晶体的研发工作,用了近一年的时间,团队研发的国产6英寸碳化硅单晶衬底问世。测试证明,国产6英寸碳化硅晶体的结晶质量很好,该成果标志着物理所碳化硅单晶生长研发工作已达到国际先进水平,可以为高性能碳化硅基电子器件的国产化提供材料基础。
“虽然起步有点晚,但通过10多年的自主研发,我们与国外的技术差距在逐步缩小。”陈小龙说。作为国内碳化硅晶片生产制造的先行者,天科合达打破了国外垄断,填补了国内空白,生产的碳化硅晶片不仅技术成熟,还低于国际同类产品价格。
截至2014年3月,天科合达形成了一条年产7万片碳化硅晶片的生产线,促进了我国第三代半导体产业的持续稳定发展,取得了较好的经济效益和社会效益。
陈小龙指出,当前碳化硅主要应用于三大领域:高亮度LED、电力电子以及先进雷达,以后还可能走进家用市场,这意味着陈小龙团队的自主创新和产业化之路还将延续。
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