西安航天基地向關(guān)鍵核心技術(shù)發(fā)力

2024年，新質(zhì)生產(chǎn)力成為發(fā)展關(guān)鍵詞。日前，陜西省也發(fā)布了《陜西省高水平推進(jìn)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新集群建設(shè)加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力實施方案》以及系列產(chǎn)業(yè)集群的培育計劃，圍繞產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀定下發(fā)展目標(biāo)，并根據(jù)各地的資源及優(yōu)勢，制定了明確的建設(shè)重點。

其中，在《陜西省培育千億級第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新集群行動計劃》里，提到陜西在第三代半導(dǎo)體設(shè)備、材料、設(shè)計、制造和封測等相關(guān)領(lǐng)域，匯聚了一批創(chuàng)新型企業(yè)、高校和科研院所，擁有一批自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)和產(chǎn)品，發(fā)展基礎(chǔ)和優(yōu)勢明顯。在碳化硅與氮化鎵襯底和外延產(chǎn)品及設(shè)備方面，位于航天基地的西安晟光硅研半導(dǎo)體科技有限公司（以下簡稱“晟光硅研”）位列其中。作為發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的主力軍，晟光硅研如何以科技創(chuàng)新推動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，實現(xiàn)生產(chǎn)力水平的躍遷？
走進(jìn)晟光硅研實驗室，工作人員正在進(jìn)行材料的加工實驗，設(shè)備形成的微射流激光束正在對一塊材料進(jìn)行切割。這是晟光硅研目前最核心的研發(fā)項目“基于硬脆材料尖端加工—微射流激光先進(jìn)技術(shù)”。

微射流激光技術(shù)，是細(xì)水射流引導(dǎo)激光實現(xiàn)加工的先進(jìn)技術(shù)，該技術(shù)將激光束聚焦后耦合進(jìn)高速的水射流，加工時，聚焦到噴嘴位置的激光束在微細(xì)的水柱內(nèi)壁形成全反射后，生成截面能量均勻分布的能量束而被引導(dǎo)至工件表面。通過獨特的激光與水射流耦合的加工方法，解決傳統(tǒng)加工熱損傷、重鑄層、錐度大等問題，不僅可實現(xiàn)高精密的加工精度，還可使加工區(qū)域保持冷卻和干凈。
相較于與傳統(tǒng)激光點光源的加工方式，微射流激光技術(shù)把點光源變成類似激光劍的線光源，恒定激光密度能夠完成高質(zhì)量切割壁、無熱損傷、無錐度的高效加工，其能量束有著近150mm的加工深度范圍。
作為一家完全實現(xiàn)商用化微射流激光先進(jìn)技術(shù)設(shè)備的研發(fā)、制造企業(yè)，工作人員介紹，在應(yīng)用領(lǐng)域上，該項技術(shù)以碳化硅的成熟應(yīng)用為起點，不斷拓寬業(yè)務(wù)領(lǐng)域，目前已經(jīng)延伸至氮化鎵、超寬禁帶半導(dǎo)體氧化鉀、金剛石，陶瓷復(fù)合基板、航空航天復(fù)材等新領(lǐng)域。
受益于國家經(jīng)濟(jì)刺激政策的實施以及新能源、新技術(shù)的應(yīng)用，中國的化合物半導(dǎo)體行業(yè)也正在迅速崛起，成為全球半導(dǎo)體行業(yè)中的重要參與者之一。從碳化硅材料的發(fā)展趨勢來看，同為三代半導(dǎo)體的另一種優(yōu)秀材料氮化鎵也逐步嶄露頭角。
晟光硅研聯(lián)合創(chuàng)始人楊森介紹，自2022年6月份開始，晟光硅研就與國內(nèi)頭部氮化鎵單晶材料廠進(jìn)行材料端切片技術(shù)的聯(lián)合開發(fā)，相較于碳化硅材料發(fā)展速度，氮化鎵單晶材料目前主要集中在2寸為主、4寸研發(fā)優(yōu)化、材料質(zhì)量與擴(kuò)徑同步進(jìn)行的狀態(tài)，且材料厚度不高，外徑端缺陷較大。如何將有限厚度的材料提升出片率以及將缺陷部分定向去除是微射流激光一直研究的方向。氮化鎵材料本身硬脆屬性較高，微射流激光技術(shù)在對材料加工過程中能夠很好地進(jìn)行溫度控制，避免鎵離子因高溫液化附著材料難以去除的常規(guī)加工弊端，通過特定加工工藝進(jìn)行技術(shù)定型，晟光硅研已在2023年完成典型氮化鎵客戶的設(shè)備交付，助力氮化鎵產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展。
后摩爾時代的到來加快了金剛石、氧化鎵等超寬禁帶半導(dǎo)體材料的開發(fā)。以氧化鎵、氮化鋁、金剛石為代表的新興超寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有禁帶寬度大、耐擊穿、載流子遷移率高、熱導(dǎo)率極高、抗輻照等優(yōu)點。在熱沉、大功率、高頻器件、光學(xué)窗口、量子信息等領(lǐng)域具有極大應(yīng)用潛力?！?024年，晟光硅研也計劃推出特定功率的金剛石加工專用設(shè)備，技術(shù)賦能氧化鎵產(chǎn)業(yè)發(fā)展，進(jìn)一步加大研發(fā)的人力物力投入，不斷優(yōu)化工藝參數(shù)，使得微射流激光技術(shù)延伸至高精尖領(lǐng)域難點攻克?！睏钌硎?。