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中科钢研碳化硅:“聚能”高铁航天

编译者:冯瑞华发布时间:May 24, 2018点击量:6298 来源栏目:产业动态

各种建筑材料有序整齐地码放在一起,功能各异的建筑机械设施齐备进场,车来车往一派繁忙……近日,记者在位于莱西市经济开发区的中科钢研碳化硅项目建设工地看到,各项工作有序推进。

“目前,项目工商注册、规划设计和立项已经完成。施工单位5月上旬进场,2019年6月份项目一期竣工投产。”莱西市经济开发区经济发展局局长李文博告诉记者,中科钢研碳化硅项目总投资10亿元,占地约80亩,建筑面积5万平方米,主要生产高品质、大规格碳化硅晶体衬底片,项目全部达产后,年可产5万余片碳化硅晶体衬底片、产值7亿元。

2017年,中科钢研节能科技有限公司(简称中科钢研)碳化硅产业化项目在北京正式启动,昭示着我国高品质、大规格碳化硅晶体生长技术的研发取得了突破性进展。“伴随产业化进程的推进,我们将有望摆脱碳化硅半导体衬底片依赖进口的尴尬局面,并在产品国产化和成本大幅降低基础上,使其能在军工、通信、高铁、新能源汽车、第三代半导体元器件等方面得到广泛应用。”中科碳化硅项目莱西生产基地负责人张雨说。

据介绍,作为第三代半导体材料,碳化硅凭借其在高温、高压、高频等条件下的优异性能表现,成为当今最受关注的新型半导体材料之一。采用碳化硅材料制成的电力电子元件可在极端环境和恶劣环境下工作,特别适用于军用武器系统、航空航天、石油地质勘探、高速铁路、新能源汽车、太阳能逆变器及工业驱动等需要大功率电源转换的应用领域。

其中,高良品率、高稳定性的长晶工艺技术是其核心。据悉,目前,国际上先进的碳化硅长晶工艺及装备掌握在美德日等少数国家手中,全球仅极少数企业能够商业化量产。美国科锐公司是碳化硅半导体行业的领导者,已率先实现了6英寸碳化硅晶体衬底片的商业化量产,而目前国内在4英寸碳化硅晶体衬底片品质和成本率上与国际先进水平存在较大差距,已成为中国第三代半导体材料应用发展的瓶颈。

为了扶持我国碳化硅行业快速发展,《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》中明确将碳化硅列为“新一代信息功能材料及器件”优先主题。在《中国制造2025》中明确大尺寸碳化硅单晶衬底为 “关键战略材料”“先进半导体 (0.86—1.15%)材料”。

作为以技术研发与集成创新为核心竞争力的科技创新型央企,中科钢研选择了高品质、大规格的碳化硅晶体生长技术和衬底片制备技术作为研究专项,引进外籍专家并依托自身科研团队,与国宏中晶(北京)科技发展有限公司及4家企业共同组建 “中科钢研碳化硅晶体生长技术重点实验室”。实验室根据产品市场前景、技术的先进性与成熟性,选择了升华法和高温化学气相沉积法两种长晶技术作为研发方向,掌握了高品质、大规格碳化硅长晶工艺技术及其装备。目前,研发的升华法4英寸导电性碳化硅晶体长晶生产过程稳定,装备自动化程度高,通过核心工艺技术及装备的研发升级,取得了晶体良品率和节能降耗等关键指标的突破性进展,获得了高品质、大规格的碳化硅晶体。

“工艺技术在实验室研发成功后,中科钢研联合合作单位在全国布局投资30亿元,打造国内最大的碳化硅晶体衬底片生产基地,为我国航天航空、军工装备、高速轨道交通、新能源汽车、新型大功率电源、智能电网等高端新型应用领域的创新发展提供强有力的产品支持。莱西便是企业布局的重点之一。”张雨告诉记者,同时,未来三年,中科钢研将突破6英寸“高品质、低成本”导电型碳化硅晶体升华法长晶工艺及装备、4英寸无掺杂高纯半绝缘碳化硅晶体高温化学气相沉积法长晶工艺及装备,并达到产业化应用水平。

2017年7月26日,莱西市政府与中科钢研节能科技有限公司、国宏中晶(北京)科技发展有限公司签订新材料及节能环保产业创新项目合作协议,投资建设碳化硅长晶生产线项目,主要生产高品质、大规格碳化硅长晶片。建成后,莱西将成为碳化硅国内主要生产基地。

项目分两期建设。一期投资约5亿元,购置50台4英寸升华法+5台高温气相沉积法+衬底制备设备,2019年6月建成投产,建成后可年产5万片4英寸N型碳化硅晶体衬底片和5千片4英寸高纯度半绝缘型碳化硅晶体衬底片。

二期投资约5亿元,购置50台6英寸升华法+5台高温气相沉积法+衬底制备设备。二期工程初步计划建设工期13个月,建成后可年产5万片6英寸N型碳化硅晶体衬底片和5千片4英寸高纯度半绝缘型碳化硅晶体衬底片。一、二期项目投产后,年销售收入可达7亿元,年利税额超过3亿元。

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