第三代半导体资料要害技能突破者

——记河北工匠、河北同光半导体股份有限公司总工程师杨昆
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图为杨昆(左二)与研制团队成员一同检查碳化硅单晶成长情况。河北日报通讯员穆贝摄

“现在，5G基站、新能源轿车充电桩、人工智能等新基建炽热进行，而支撑新基建建设的技能中心之一就是第三代半导体资料。”日前，在河北同光半导体股份有限公司(以下简称同光股份)展厅，该公司总工程师杨昆一边为记者展现碳化硅单晶样品，一边介绍第三代半导体资料的商场前景。

碳化硅单晶作为第三代半导体资料的中心代表，处在碳化硅工业链的最前端，是高端芯片工业开展的根底和要害。入职同光股份任总工程师后，杨昆带领自主研制团队，历时7年时刻，不断突破技能瓶颈，研制的碳化硅单晶各项技能目标已达世界先进水平，部分要害目标世界领先。今年，杨昆被评为河北工匠。

不计得失，立志霸占卡脖子难题

走进同光股份涞源厂区，只见一栋栋新建厂房拔地而起，一台台先进的出产、试验设备正在有序运行。

“这儿的直径4-6英寸碳化硅单晶衬底项目在去年9月投产，年产10万片。”熬过了研制初期的困难，杨昆对未来开展充满信心，方针是在未来成为全球重要的碳化硅单晶衬底供货商。

2015年，杨昆从山东大学晶体资料研究所博士毕业，向他抛来橄榄枝的不乏北京的高校、国企、科研院所。可他抛弃北京高薪，选择了同光股份。

“其时公司刚建立3年，老板是圈外人，对行业了解少，急需专业人才。他到山东找了两次，想让我出任总工程师，全权负责研制造业。”而杨昆也在寻觅一个可以自在施展的渠道，实现自己的技能抱负。

其时，第三代半导体资料在我国通信、高压输变电、轨道交通、电动轿车等范畴的使用日益广泛。“尽管商场需求量大，但严重依靠进口。”杨昆说，作为第三代半导体资料的中心代表，制备高纯度碳化硅单晶，需要高纯度的碳化硅多晶质料。可就算是质料，也只能从国外进口。“一千克碳化硅多晶质料要价至少1万元，但由于国外质料杂质少、纯度高，只能咬牙花高价进口。”

这样的现状，让杨昆很窝火。“不能总让外国人卡脖子，干脆从根底做起，自己研制出产高纯度碳化硅多晶质料。”

可刚上手，杨昆发现公司现有的组成炉、长晶炉等硬件设备，不仅漏气，冷却水温度动摇也大，严重影响晶体成长稳定性。

硬件设备有必要进行晋级改造，可厂家最低报价200万元，这关于草创公司来说，无疑是一笔巨款。杨昆提出撤销自己的年底奖金，用来晋级设备。“老板拒绝了提议，但看到了我霸占卡脖子难题的决计，坚定了他设备改造的信心。”杨昆说。

杨昆亲身参与改造设计，不但节省了大量本钱，设备晋级顺利完成后，各项使用目标也显现良好，为后期产品研制奠定了坚实根底。

不惧失利，打破国外厂商技能独占

走进碳化硅单晶出产车间，只见一排排成长炉摆放整齐，2000多摄氏度的炉腔跳动着橘红色光亮，一块块碳化硅晶体正在炉内静静成长。“薄薄的晶片在炉里能成长成3厘米左右厚度的碳化硅晶体，加工后变成碳化硅单晶衬底，用于制造芯片。”杨昆说。

出产技能老练稳定的背后，是无数次失利的洗礼。在碳化硅多晶质料研制初期，杂质含量始终居高不下。尝试了多种计划，毫无发展。杨昆说，那段时刻，大伙在会议室一碰头就三四个小时，常常错失饭点，只好泡方便面果腹。

通过数百炉次的组成试验，终究突破了高纯度碳化硅多晶质料组成技能。制备的碳化硅多晶质料中氮、硼、铝等浅能级杂质浓度从百万分之一量级降到了近亿分之一量级，优于国外在售同类产品，制备本钱却缺乏国外多晶质料价格的20%。

凭着这股不服输、敢应战的劲头，杨昆带领团队先后霸占了高纯碳化硅质料组成、晶型和结晶质量控制等要害技能难题，有力支撑了4英寸高纯半绝缘碳化硅单晶衬底的量产，打破了国外厂商的技能独占，实现了第三代半导体要害资料的自主可控。

现在，杨昆团队的研制产品已包括直径4-6英寸导电型和高纯半绝缘型碳化硅单晶。经检测，各项技能目标均达到世界先进水平，填补了国内高端晶片的商场空白。形成了具有自主知识产权的完整技能道路，到现在，获得授权专利达70余项。

搭建渠道，推动工业链整体立异开展

在同光股份研制出产基地，“第三代半导体资料检测渠道”的金色铭牌格外闪亮。

“这小小的晶片，需要检测20余项目标，每一片都要通过专业设备检测才能确认目标是否合格。”杨昆指着一个6英寸单晶衬底样品说，创业初期，公司没有自己的专业检测设备，每试制一个样品都要去外地检测，十天半月也不见得出结果。“检测数据出不来，下一步就没法进行，严重影响产品研制进展。”

杨昆向公司提议，干脆组建一个高水平的第三代半导体资料检测专业渠道。杨昆的主意得到了河北大学、中科院半导体研究所、清华大学资料学院等专业机构的支持。通过一年准备，“第三代半导体资料检测渠道”在同光股份正式揭牌。“现在，该渠道除了满意自己的检测需求，还可为国内第三代半导体上下游工业提供服务。”

以建立检测专业渠道为契机，杨昆活跃推动科技立异资源的敞开同享。杨昆以为，第三代半导体工业环节多、链条长，要想开展第三代半导体工业，不能单打独斗。只要依托工业渠道，整合全工业链资源，才能推动整个工业链立异开展。

现在，杨昆正与有关机构密切协作，开展8英寸及更大直径导电型碳化硅单晶制备及新式衬底加工工艺的研制探索，拓展在智能光伏、新能源轿车等范畴的使用优势。此外，他还带领团队与科研院所、上下游企业开展战略协作，开展其他宽禁带半导体体块资料的研制。(来源：河北日报记者李连成)

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