新昇公司力爭突破300毫米大矽片這道坎 打破外國壟斷

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張汝京博士手持300毫米大矽片。

李玥璐攝

東方網3月20日消息:浦東新區泥城鎮雲端路上,新昇半導體科技有限公司的員工們正在緊張忙碌著。

這家公司承擔著一項重大的任務———攻克極大規模集成電路製造裝備與成套工藝國家科技重大專項(簡稱「02專項」)的核心工程之一:40-28納米集成電路製造用300毫米矽片。

若攻關成功,意味著我國將打破國外對集成電路關鍵材料的壟斷,基本形成完整的半導體產業鏈。

和以往不同的是,任務成功的標準不僅僅是研發出300毫米大矽片,還要在2017年下半年連續6個月時間內,每月生產超過10萬片大矽片。

新昇半導體科技有限公司總經理張汝京說:「研發成功已經是一項挑戰,實現量產則是更大的挑戰。

小企業承接國家重大專項

和中國的半導體晶片設計及製造業的發展步伐相比,這些年中國半導體矽片製造業和世界先進水平的差距不僅沒有縮小,反而拉大了。

根據國際預測,到2020年左右,市場需要能製造14納米、10納米甚至7-5納米的大矽片,然而中國到目前為止,還沒有實現線寬45納米集成電路以下的300毫米矽片量產化能力。

矽片直徑變得越來越大,集成電路晶片設計線寬越來越小,這是從成本與晶片功能角度考慮的。

張汝京一手拿著300毫米矽片,一手拿著200毫米矽片對記者說,製造集成電路的矽晶片,在同一個技術節點上,加工每一片的生產時間相差不太大,但矽片面積越大,單位時間內能夠製作的晶片越多,在市場競爭中也就越占優勢。

不過,矽片面積增大,製造儀器設備也得跟著變大,更精密,成本也會上升,300毫米矽片很可能已經是成本和效益的最佳平衡點。

在半導體完整產業鏈中,我國在晶片製造、切割、封裝的數量上已經達到世界第一,不過,作為源頭的矽片生產還牢牢掌握在他國手中。

一旦海外供應商因種種原因中斷矽片供應,中國投入上千億美元建設起來的半導體晶片製造業,隨時可能面臨「無米之炊」或者「成本高漲」的尷尬局面。

兩年前,國家科技部拿出一筆經費,向全國5個有能力的團隊發出邀請書,最後有3個團隊響應了國家號召,包括當時已經退休的張汝京和他們的團隊。

張汝京說,做出中國自己的大矽片是他的夢想。

事實上,退休前他已經為此做了很多努力,這次「重出江湖」,就是希望能協助解決這個困擾中國半導體產業的「卡脖子」問題。

突圍技術和專利的「包圍圈」

半導體矽的製造工藝,是上世紀50年代出現的,時至今日,美、德、日、韓等國已經為本國的製作工藝申請了層層專利保護,作為後發國的中國想要在全鏈條上實現國產,就得衝破國外設置的專利「包圍圈」。

然而,基礎專利無路

可繞,許多國家出於自身利益考慮,又不願意將專利賣給中國,這也使得我國大矽片製造舉步維艱。

經多方努力,張汝京團隊與國外合作夥伴達成了交叉授權和互利的安排,成功解決了智慧財產權問題。

早在2006年,剛剛完成90納米晶片量產的張汝京開始著手矽片製作,而第一步就是解決技術來源與合作夥伴的問題。

經過多場艱苦卓絕的談判,到2008年,他與幾家國外公司達成協議結成了合作關係。

只是還沒等簽下合同,他就到了退休年齡。

「這些年,不斷有朋友讓我做完這件事,我自己也很願意完成這個使命。

」張汝京說。

這也是為什麼當國家想做這件事時,他就願意接下來的原因。

儘管過去了8年,重新走上談判桌的張汝京仍然從「老朋友」那裡獲得了原先談妥的合作計劃。

這幾天,新昇的員工分外忙碌,因為這次的任務還包括申請460個專利。

此前,他們在1年半時間裡,已經在國內申請了約50個專利,海外申請了30個專利。

量產考驗的是綜合實力

這次「02專項」計劃的要求,是承辦單位不但要研發成功,還要達成量產化的目標。

「產品即使做出來了,如果成本高了,也賣不出去。

」張汝京說。

事實上,量產是品質、穩定性和成本控制等多尺度的綜合實力競賽。

憑藉在美國德州儀器公司20多年的工程管理經驗,張汝京在為團隊招募人才時就已經有這方面考慮,在他們的團隊中,不僅有出色的研發人員,還有熟悉工藝流程、熟練操作儀器設備的產業化好手,他們也是張汝京從世界各地「請」來的———這些人才在傳統科研團隊中往往被忽略。

新昇公司在臨港的大矽片量產基地中,有一個5層樓高的拉單晶爐廠房,一旦停電,爐中的單晶矽就會因為冷熱不均而發生變化,也就是說,即便短暫的斷電,整爐的單晶棒很可能就得報廢了。

除了供電,製作矽片的工廠對供水、供氣都有嚴格控制把關,一丁點紕漏都會導致產品報廢。

生產車間的凈化程度,設備的精準性和穩定性,都必須精確掌握。

而只有對這些環節瞭然於心,仔細操控才能降低成本,生產出合乎客戶需要的高品質大矽片。

張汝京說:「做研發的人最重要的是有好奇心和好創意,而做產業化的人,需要的是一絲不苟和腳踏實地的態度以及堅定的執行力。

」為確保300毫米半導體矽片製造技術在國內落地,海外來的核心技術團隊成員將培訓和培養國內的專業技術人員,確保大矽片國產化有充足的技術人員和接班的管理團隊。

張汝京重新出山的消息一經傳出,許多地方前來相邀,其中上海科委是很早就關注他並向他伸出橄欖枝的。

「聽說項目落戶在上海,海外專家們參與的積極性就很高,招募人才也容易許多。

」張汝京說。

看著廠房正在建設中,各種儀器設備也陸續到位,他和團隊都堅定相信,突破半導體大矽片產業化的這道坎一定能實現。


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