十年磨一“片”
——看石家莊高新技術企業普興電子如何突破半導體技術難題
近日,河北普興電子科技股份有限公司工作人員正在裝取碳化硅外延片。 河北日報通訊員 張曉峰 攝
走進石家莊市鹿泉區河北普興電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,滿滿的科技范兒。它的作用可不容小覷,如果把制造芯片比作蓋房子,這就是房子的框架。
如今,普興電子的碳化硅外延片產量,位居全國前列。很難想象,就在20多年前,這家企業連擦設備的布都要依賴進口。
2006年,在國內率先量產6英寸硅外延片;
2010年,在國內率先量產8英寸硅外延片;
2014年,自主研發出第一套國產外延爐;
2020年,在國內率先量產6英寸碳化硅外延片;
…………
10多年鍥而不舍,普興電子用事實印證——
關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的,唯一出路就是埋頭苦干,自主創新。
一次自主研發的啟示——
“創新就是九死一生,保持定力才能攻克難關”
時間轉回到2005年。那一年,5英寸硅外延片市場正火,有貨就不愁賣。
不缺市場的普興電子,卻斥巨資從國外進口了一臺生產6英寸產品的新單片爐設備。當時,企業一年的銷售收入只有四五千萬元。
一時間,質疑聲四起:“賣得好好的,為啥給自己找難題?”“這么貴,收得回成本嗎?”
公司總經理陳秉克態度堅決,因為他深知:“沒有核心技術,就永遠拿不到產業話語權。”
那時,國內6英寸硅外延片的技術瓶頸還未突破,生產技術沒有經驗可循,只能摸著石頭過河。
科研人員埋頭苦干幾個月,第一批產品終于出來了。然而,就在大家滿心歡喜慶祝的時候,問題來了。
“明明出廠檢測合格,可到了用戶那里,就會出現探測不到的缺陷。”副總經理袁肇耿回憶起來仍然感到痛心。
最嚴重的一次,發了5000片貨,退回來2500片。一氣之下,他們把這些不合格產品砸碎,報廢處理。
橫在普興電子面前的,是一道道技術難題,如同一座座大山擋住了前進的道路。
那段日子,讓陳秉克終生難忘。最難的時候,企業年底利潤是負數,他心有不甘:“必須搞出自己的技術!”
自打那時候起,實驗室的燈就沒熄過。十四五位科研人員,心里都憋著一口氣,大家輪流倒班,發起技術攻關。
問題出在哪兒?襯底拋光去除量不夠、工藝過程參數設置不準確、損傷層去除不均勻、反應腔處理條件不合理……大家一個個查找,一個個解決。
一次又一次,光做試驗的硅外延片,就報廢了一萬多片。“都是錢啊,一片片砸進去,一點響都聽不到。”大家心里沒底。
這項技術在國內屬于空白,沒有人知道要投入多少,也沒有人知道要堅持多久。
但沒有一個人氣餒。
嘗試,失敗;再嘗試,再失敗……摸索了一年時間,終于找到新的檢測方法,缺陷率控制住了。
2006年,普興電子終于通過自主研發,在全國率先批量生產出性能穩定的6英寸硅外延片。
核心技術帶來了源源不斷的訂單。“最火的時候,客戶帶著現金住在廠里等著提貨。”袁肇耿笑著說。
“創新就是九死一生。保持定力,才能攻克一個個技術難關。”回望那段經歷,袁肇耿深有感觸。
近日,河北普興電子科技股份有限公司工作人員正在裝取硅外延片。河北日報通訊員 張曉峰 攝
一次勇敢突圍的成長——
“設備依賴外國,產業發展就會受制于人”
潔凈廠房的操作區內,8英寸硅外延片正在外延爐里靜靜生長。顯示屏上燈光閃爍,技術人員認真觀察各項技術參數運行情況。
“這套設備,是我們自主研發的。”普興電子生產部副部長許斌武話語里滿是自豪。
2012年,訂單直線攀升,普興電子準備擴大產能。然而,興沖沖地去國外買設備的工作人員卻被絆住了,談了3個多月都沒談下來。
“賣給我們的是淘汰設備,價格卻比先進型號高,還提出先付錢、不保證交付期等不合理條件。”許斌武說。
“設備依賴外國,產業發展就會受制于人。”普興電子下定決心:“自己研發!”
可是,自主研發設備,談何容易?這是一個龐大的系統,集機、電、計算機、自動化控制等技術為一體,所涉知識密集、學科眾多,硬件、軟件要求高。
高精度的旋轉系統,一度成為“攔路虎”。“旋轉平穩度差之毫厘,硅片從片籃傳送到反應室就會發生偏移,生產出的產品就報廢了。”袁肇耿說。
光這一個小環節,研發人員就用了近半年時間反復試驗。最終,請來編程專家一點點調整參數,終于實現精準穩定旋轉。
就這樣,一項項工藝反復調整,一個個部件精雕細琢,樣機終于在兩年后成功問世,實現了國產設備的突破。
沒想到,成本下降了一半,但推廣卻遭遇難題。有人懷疑,不會是樣子貨吧?也有人對國產設備不信任,說還是用進口的靠譜。
信任,不是說出來的,而是做出來的。他們免費提供樣片,做可靠性驗證,努力提供比進口品牌更誠摯的服務。
兩年以后,袁肇耿明顯感到用戶對國產設備態度的轉變——“從不信任到愿意嘗試了”。
“研發的過程,也讓我們對設備有了更深刻的理解,便于更好地改進生產工藝。”袁肇耿說,比如改善感應線圈結構,能使生產效率提高15%;改進進氣裝置,使氣場一致性提高10%。
一種創新攻堅的決心——
“不能總是跟跑,要奮力實現并跑、領跑”
來到青山環抱中的普興電子新外延材料產業基地,一座座高大的白色現代化廠房拔地而起。
“全部達產后,整體產能將擴大三倍,年產值達到30多億元。”袁肇耿介紹。
如今,普興電子已成長為國家級專精特新“小巨人”企業,也是我省第一批縣域特色產業集群“領跑者”企業。
這些年來,從第一代到第三代半導體材料,一批批實現“零的突破”的科研成果從這里源源走出。在國內率先穩定量產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產品國內市場占有率超25%以上。
不光要突破技術、設備,普興電子還要“打造”國家標準。目前,該企業正參與制定碳化硅缺陷檢測方法等三項國家標準。
不創新不行,創新慢了也不行。袁肇耿總有一種緊迫感:“半導體材料領域,不能總是跟跑,要奮力實現并跑、領跑!”
普興電子一直在奔跑,每年投入大量資金進行新技術研發,目前正加快研發第四代半導體材料,未來將應用在5G通信、高速軌道交通等領域。
不怕失敗,艱苦磨礪。普興電子10多年來的發展歷程,標記出高新技術企業勇攀高峰、不斷攻克前沿技術的鮮明足印。(河北日報、河北日報客戶端記者 周潔 張曉超)