來源：全球半導體觀察

團隊面臨300毫米大硅片的嚴峻挑戰

在中國科學院上海微系統與信息技術研究所的實驗室里，俞文杰正在對最新的集成電路材料進行檢測。這個實驗室擁有非常先進的檢測儀器，是驗證集成電路材料性能的重要平臺。

硅片被稱為“半導體畫布”，在硅片之上布設晶體管和金屬連線后，它就能變身為完成復雜運算、處理特定任務的集成電路和各種半導體器件，也就是我們常說的芯片。

硅片的直徑一般有150毫米、200毫米、300毫米等規格，尺寸越大的硅片，其制造難度越高，對原材料純度、硅片平整度、表面顆粒數和金屬殘留量等技術指標的要求就越苛刻。過去，我國在這個領域技術相對薄弱，性能更好的300毫米大硅片更是完全依賴進口。

△各型號大硅片

俞文杰說，300毫米大硅片對平坦度有極高的要求，相當于北京到上海高速公路距離的范圍內上下起伏不能超過30厘米，所以這對研發團隊是非常嚴峻的挑戰。

兩年時間拉出完美的單晶硅棒

為了打破我國大硅片核心技術受制于人的局面，中科院上海微系統所在2014年啟動大硅片研發與產業化項目，并成立300毫米大硅片攻關突擊隊，俞文杰擔任隊長。攻關的重中之重就是單晶硅棒的制作。

△300毫米大硅片

俞文杰介紹，做300毫米硅片，首先要拉制出一個質量很高的單晶硅棒，難度挑戰非常大。“我們在拉晶爐里面要考慮各種物理效應，控制各種物理參數，最終來實現這個近完美的單晶棒。剛開始的時候，拉出來的晶棒有效長度非常低，沒有辦法做成產品化。”

拉制單晶硅棒的原料是像煤塊一樣的多晶硅塊，因為原子結構排列無序，性能遠不及單晶硅。投入熔爐就是要讓多晶硅熔化再凝固，圍繞著一根旋轉的單晶硅生長成一根排列有序的單晶硅棒。拉出這根完美的單晶硅棒，攻關突擊隊用了兩年的時間。

“我們多管齊下，通過從原理上的模擬計算仿真，然后到工程上去實現。在大概兩年的時間里，把有效長度提升了非常多，現在已經可以超過1.5米，這個為最后300毫米大硅片能夠大規模量產提供了一個很好的技術保障。”俞文杰說。

從硅棒到硅片，中間還有幾十道工序，任何一個環節出現一丁點瑕疵，300毫米大硅片的研制之路就走不下去。

經過艱苦攻關，2017年，團隊實現了國產商用300毫米大硅片零的突破，打破過去我國該型號硅片依賴進口的局面，并實現大規模量產。目前，300毫米大硅片已累計出貨500萬片，有力保障了我國大硅片安全供應。

將開展更多類型集成電路材料技術研發

大硅片國產化成功的背后是研發團隊夜以繼日的奮力攻關。團隊研究員魏星說，今年上半年，突擊隊繼續提升技術指標，在封閉情況下，在上海臨港的研發與生產基地連續工作兩個多月。“有一個共同的信念激勵著我們，就是研究出屬于中國自己的大硅片，為此整個團隊上下都忘我地投入。”

在取得300毫米大硅片成果的基礎上，俞文杰帶領年輕的團隊，面向國家需求與科技前沿，開展更多類型大硅片、光掩模、光刻膠等集成電路材料技術研發。

△俞文杰

十年來，我國集成電路材料產業從無到有，從百分之百依賴進口，到可以研發300毫米大硅片并量產，無數青年科技工作者為國家的科技自立自強奉獻青春。

俞文杰說，集成電路材料領域的核心技術攻關沒有捷徑可走，唯有靠科研人員踏踏實實努力去解決。“作為一名科技工作者，我們必須發揮凝心聚力、攻堅克難的精神，為我國集成電路產業筑牢基礎，貢獻自己的力量。”