近年来,美国以所谓“国家安全”为由,频繁出台芯片法案和技术封锁措施,试图遏制中国半导体产业发展。2022年,美国《芯片与科学法案》正式签署,明确限制向中国出口高端芯片制造设备、EDA软件以及先进制程技术,妄图将中国芯片产业锁死在14纳米甚至更低的水平。

然而,封锁并未挡住中国科研人员的突围之路。在山东济南,一位90后小伙用三年时间,硬是在“卡脖子”领域撕开了一道口子——他带领团队成功研发出国内首条全自主可控的第三代半导体碳化硅衬底生产线,实现了关键技术的反超。

从“被断供”到“自己造”

这名90后小伙叫张浩(化名),1989年出生于山东潍坊,2015年从西安电子科技大学微电子专业硕士毕业后,进入山东一家半导体材料企业工作。2019年,他所在的公司从美国进口的一台离子注入设备被突然叫停售后维护,对方以“技术保密”为由拒绝派遣工程师来华,设备陷入瘫痪。

“当时我们整个车间都懵了。”张浩回忆,“一台设备几千万元,美国人远程锁机,我们连开机密码都拿不到。”

这场“断供”让张浩意识到,核心技术买不来、求不来。他主动请缨,组建了一支由8名平均年龄不到30岁的年轻人组成的攻关小组,目标是攻克碳化硅衬底制造的关键设备——高温离子注入机。

三年攻关,打破国外垄断

碳化硅是第三代半导体材料,广泛应用于5G通信、新能源汽车、光伏逆变器等领域。全球碳化硅衬底市场长期被美国科锐、日本罗姆等企业垄断,中国依赖进口,且受制于《瓦森纳协定》。

张浩团队面临的最大挑战,是没有任何成熟图纸和技术参考。“我们只能从最基础的物理原理开始推导。”团队负责机械设计的刘洋说,“那段时间,张浩白天跑实验室,晚上查资料,连续三个月没睡过一个囫囵觉。”

2022年5月,团队成功制造出国内首台8英寸碳化硅高温离子注入机,注入能量达2兆电子伏特,温度控制精度±0.5摄氏度,关键指标达到国际先进水平。更令人振奋的是,这台设备从核心部件到控制软件,100%国产化。

技术反超:良品率领先

设备突破只是第一步。2023年底,张浩团队建成了年产10万片的碳化硅衬底生产线,产品良品率达到75%,而国际同行为60%-65%。这一数据震惊了业界。

“我们采用的‘梯度生长’工艺,大幅降低了微管缺陷密度。”张浩介绍。目前,该生产线已为国内多家功率器件厂商供货,成本比进口产品低30%以上,彻底打破了美国科锐(现Wolfspeed)在中国市场的垄断地位。

国家政策助推,青年科技人才崛起

张浩的成功并非孤例。近年来,国家通过“科创板”支持半导体企业上市,设立“集成电路一级学科”,实施“强基计划”,为青年科技人才提供了广阔舞台。据统计,中国现有35岁以下芯片研发人员超过10万人,90后正成为攻克“卡脖子”技术的主力军。

面对美国新出台的针对AI芯片的出口管制,张浩表示:“封锁只会让我们更团结、更清醒。下一步,我们要攻克12英寸碳化硅衬底,把中国芯片的‘地基’打得更牢。”

从“被卡脖子”到“反超”,山东90后小伙的故事,正是中国半导体产业在逆境中求变、在封锁中突围的缩影。正如中国半导体行业协会近日发布的声明所言:“任何技术封锁都无法阻挡中国科技进步的步伐,中国半导体产业将走出一条自主创新之路。”