向“芯”攀登，他们起步成势

  核心技术、高端科技是“国之利器”，谁能下好科技创新“先手棋”，谁就能赢得长远发展的巨大优势。

  开年即冲刺，中国电科起步成势——

  48所旗下的北京烁科中科信本年度首台大束流离子注入机在客户集成电路产线顺利进驻，本台设备是大束流离子注入机工程化最新成果的集中体现，大幅提升了产品的市场核心竞争力；

  网络通信研究院深度参与的深空探测雷达“中国复眼”项目一期正式开机，首次实现了利用分布雷达体制进行深空探测，成功拍摄出我国首张月球环形山地基雷达三维图像；

  产业基础研究院在高端陶瓷外壳技术领域取得突破，首次突破低介电常数新型陶瓷材料体系技术瓶颈，成功实现外壳制备，进一步促进国产高端集成电路器件小型化、集成化；

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  计算机屏幕前持续优化仿真，身穿净化服在工艺厂房忙碌，从黎明到深夜，这群电科人向“芯”攀登的身影随处可见。

优化，再优化

  宽敞整洁的碳化硅产品扩建产线，一批新设备陆续到场，中国电科55所工作人员全神贯注调试、检验、生产……一派繁忙景象。

  “2023年汽车芯片仍处于市场爆发期。”项目负责人介绍，他们正对照国内新能源汽车龙头企业提出的电驱用大电流碳化硅MOSFET芯片等需求，攻克高电流密度碳化硅器件设计、高稳定性晶圆生产控制等关键技术，并围绕市场开拓、服务升级等制定详细规划。

  繁忙火热背后，是55所积累的第三代半导体器件技术优势。55所在国内率先突破高良率关键工艺和批产技术，并通过技术突破、工艺优化等手段，大幅增加月度峰值出片量。目前，碳化硅器件成功在百万辆新能源汽车上实现应用，处于国内领先地位，5G基站用氮化镓功率管和高线性二极管等系列产品性能及可靠性国内领先。

  2023年，55所抢抓第三代半导体发展机遇，谋划产业高质量发展思路，扎实做好SiC电力电子器件、超宽带毫米波芯片等重点研究，不断完善国家创新平台建设，打造原创技术策源地。同时，持续加大新产品新市场推广力度，提升工艺平台能力，推进产能提升工作。

  “所有成绩都是新的起跑线。”项目负责人说。今年，他们将持续推进第三代半导体工艺体系建设，拉动基础材料、工艺装备、测试仪表全链能力提升，推动重要市场开拓走深走实。

  围绕这个目标，多个项目团队总结经验，紧锣密鼓开始了新一年的攻关。

  “我想到了一个新的电路拓扑，可以针对性提高热分布”“我梳理了相关文献，工艺上应该可以再优化一下”……这是55所第三代半导体套片攻关团队的日常对话。他们正聚焦超宽带、高功率、高可靠等关键技术，开展协力攻关，力争实现更多技术突破，服务更多的国家重大项目和重点工程。

  随着第三代半导体人才力量在国家第三代半导体创新平台进一步聚集，第三代半导体成果将持续涌动迸发……

攻关，再攻关

  一个普通的夜晚，当城市逐渐褪去一天的忙碌，中国电科产业基础研究院芯片工艺线上依然灯火通明。

  厂房内，国产高能离子注入设备一字排列，科研人员紧盯设备运行状态。他们正在进行一项极具挑战的离子注入技术工艺研发，而这是碳化硅芯片生产的关键工艺。

  碳化硅芯片主要应用于电力电子领域，在集成电路发展中发挥重要作用。目前，产业基础研究院已经拥有4英寸、6英寸碳化硅电力电子器件的稳定规模生产能力。第三代薄片工艺碳化硅SBD和第三代碳化硅MOSFET产品指标，可对标国际一线厂家最新一代产品。

  碳化硅芯片技术的突破，离不开一次次爬坡过坎。其中，离子注入技术的攻坚，是一个令人记忆深刻的过程。

  “在碳化硅材料研发过程中，有一个必须直面的困难。”据该研究院科研人员介绍，碳化硅材料具有特殊性，无法使用传统的高温扩散工艺进行器件掺杂，以往成熟的技术手段在这项任务中显得力不从心。

  “我们必须另辟蹊径！”该研究院科研人员阅读了大量国内外文献，在最新研发成果中寻找思路；实地走访，查看分析各种技术路线的优劣利弊；与全国最优秀的专家学者深入交流，积极听取意见建议。

  “这个过程是痛苦的，仿佛大海捞针一样，不知道路在哪里，什么时候可以找到。”该研究院科研人员回忆那段时期，依然感慨不已。后来，离子注入技术受到他们关注。

  离子注入技术是近30年来国际上蓬勃发展和广泛应用的一种材料表面改性技术，在集成电路核心装备离子注入机中得到广泛应用。这是一种更为先进的工艺途径，很有希望更好地解决碳化硅掺杂问题。

  将离子注入技术应用于碳化硅材料，当时在国内还是空白，对于攻关团队来说是一项全新的重大挑战。

  该科研人员介绍，离子注入工艺中掺杂的浓度、分布、深度等关键参数，直接决定器件的电特性和可靠性。要做好这件事，就相当于在纳米级的舞台上起舞，做各种精巧复杂的动作。难度之高，可想而知。

  “我们选择了坚持！”科研人员言语中透露着坚毅。项目之初，项目团队就提出非常高的技术指标——以当时的产品水平根本无法达到预期的要求。项目团队迎难而上，打破固有思维，探索新方案，一步步向高指标迈进。

  目前，项目团队完全掌握在碳化硅中掺入氮、铝等元素的技术，离子注入工艺可以做到精确定义掺杂的浓度、分布、深度等关键参数。

  “这是艰难的过程，也是全方位的提升过程。”攻关团队成员表示。功夫不负有心人，他们全力以赴实现了所有技术指标。

快点、再快点

  设备生产有条不紊、机台调试精益求精、技术迭代有序展开……目前，中国电科所属烁科中科信正同步生产调试13台离子注入机，设备制造与工艺调试双管齐下，生产一线干得热火朝天。

  离子注入机是芯片制造的关键装备。目前，烁科中科信自主研制出中束流、大束流、高能、特种应用及第三代半导体等类型离子注入机，工艺段覆盖至28纳米，实现了我国芯片制造领域全系列离子注入机创新发展。2023年开年，设备订单总额突破2亿元，行业认可度持续攀升。

  这一切，得之不易。

  “离子注入机具有专业性强、涉及学科多、精密化程度高等特点，研制难度极高。”技术人员回忆研发过程，依然动容。

  两万五千多个硬件要7*24h密切配合，软件系统要高速运转，让束流时刻保持在特定的高能量，精准地注入硅片的指定区域，不能有一丝卡顿……这只是高能离子注入机工程化的“基础套餐”。

  要实现这些“离谱”的要求，需要一个关卡一个关卡地闯。其一就是实现高能量束流均一性指标从1%精准到0.5%。

  千万别小看这0.5%的改变！据科研人员介绍，这是项目团队不眠不休地与影响均一性的5项关键指标死磕出来的结果，修改了5000多次程序。每次从实验室出来，技术人员在无尘服的包裹下都会汗流浃背；来不及擦拭，就又奔向办公室，总结实验数据。

  技术突破是多方面的。高温注入工艺的成功研发是另一个标志性成果。

  “高温注入工艺是集成电路领域的先进工艺之一。”该项目科研人员说，这需要连续突破关键部件研制及注入工艺达标两项难关。此前在国内无成功研制先例，是半导体制造领域的典型难题。

  为推进研发进度，项目组扎根实验室，将原理创新与局部验证相结合，对整个温控流程进行数十次仿真验证，最终实现温度在高温600℃以上时，设备仍能对晶圆均匀吸附，且能够保障高效稳定传输的目标。

  他们常常为了一个指标的实现，不知疲倦地验证计算；为了一个细节的确认，不眠不休地反复推敲。目前，技术提升在系列产品中遍地开花，中束流设备模组交付的形式已步入正轨，大束流设备已完成综合WPH参数的质的提升，实现与国际先进机台对标，大幅提升产品的市场核心竞争力。

  “这几年，集成电路高端装备自主创新需求迫切，必须快速突破核心技术，这是国家需要，这个信念每一分每一秒都在鞭策我们，快点、再快点。”在中国电科首席科学家王志越看来，国产集成电路装备产业的自主化道路必须从源头上狠抓理论基础和工程化应用，找准堵点、卡点、痛点，联合国内上下游资源协同攻关，成体系布局材料、芯片、封装等核心装备，实现半导体装备自主创新发展。

  （本报记者 崔兴毅 本报通讯员 陈清杰）