打破300毫米大硅片封鎖的中科院團(tuán)隊，背后是一個平均年齡僅 36 歲的科研團(tuán)隊。（半導(dǎo)體招聘求職）
俞文杰，39 歲，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所硅基材料與集成器件實驗室主任。他帶領(lǐng)平均年齡僅 36 歲的科研團(tuán)隊，經(jīng)過 8 年的艱苦攻關(guān)，實現(xiàn)國產(chǎn)商用 300 毫米大硅片零的突破，打破我國集成電路用 300 毫米大硅片完全依賴進(jìn)口的局面。他和團(tuán)隊還突破了先進(jìn)邏輯電路等關(guān)鍵產(chǎn)品技術(shù)，并在晶體生長、超平坦化、極限表征等基礎(chǔ)研究方面取得一系列成果，解決了我國集成電路產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略急需問題。
團(tuán)隊面臨 300 毫米大硅片的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)
在中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所的實驗室里，俞文杰正在對最新的集成電路材料進(jìn)行檢測。這個實驗室擁有非常先進(jìn)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(dǎo)體畫布 "，在硅片之上布設(shè)晶體管和金屬連線后，它就能變身為完成復(fù)雜運算、處理特定任務(wù)的集成電路和各種半導(dǎo)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(guī)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(shù)和金屬殘留量等技術(shù)指標(biāo)的要求就越苛刻。過去，我國在這個領(lǐng)域技術(shù)相對薄弱，性能更好的 300 毫米大硅片更是完全依賴進(jìn)口。
俞文杰說，300 毫米大硅片對平坦度有極高的要求，相當(dāng)于北京到上海高速公路距離的范圍內(nèi)上下起伏不能超過 30 厘米，所以這對研發(fā)團(tuán)隊是非常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
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(shù)受制于人的局面，中科院上海微系統(tǒng)所在 2014 年啟動大硅片研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化項目，并成立 300 毫米大硅片攻關(guān)突擊隊，俞文杰擔(dān)任隊長。攻關(guān)的重中之重就是單晶硅棒的制作。
俞文杰介紹，做 300 毫米硅片，首先要拉制出一個質(zhì)量很高的單晶硅棒，難度挑戰(zhàn)非常大。" 我們在拉晶爐里面要考慮各種物理效應(yīng)，控制各種物理參數(shù)，最終來實現(xiàn)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(chǎn)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(jié)構(gòu)排列無序，性能遠(yuǎn)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(zhuǎn)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(guān)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(xiàn)。在大概兩年的時間里，把有效長度提升了非常多，現(xiàn)在已經(jīng)可以超過 1.5 米，這個為最后 300 毫米大硅片能夠大規(guī)模量產(chǎn)提供了一個很好的技術(shù)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(huán)節(jié)出現(xiàn)一丁點瑕疵，300 毫米大硅片的研制之路就走不下去。
經(jīng)過艱苦攻關(guān)，2017 年，團(tuán)隊實現(xiàn)了國產(chǎn)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(jìn)口的局面，并實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。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(yīng)。
將開展更多類型集成電路材料技術(shù)研發(fā)
大硅片國產(chǎn)化成功的背后是研發(fā)團(tuán)隊夜以繼日的奮力攻關(guān)。團(tuán)隊研究員魏星說，今年上半年，突擊隊繼續(xù)提升技術(shù)指標(biāo)，在封閉情況下，在上海臨港的研發(fā)與生產(chǎn)基地連續(xù)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(tuán)隊上下都忘我地投入。"
在取得 300 毫米大硅片成果的基礎(chǔ)上，俞文杰帶領(lǐng)年輕的團(tuán)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(shù)研發(fā)。
十年來，我國集成電路材料產(chǎn)業(yè)從無到有，從百分之百依賴進(jìn)口，到可以研發(fā) 300 毫米大硅片并量產(chǎn)，無數(shù)青年科技工作者為國家的科技自立自強(qiáng)奉獻(xiàn)青春。
俞文杰說，集成電路材料領(lǐng)域的核心技術(shù)攻關(guān)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(fā)揮凝心聚力、攻堅克難的精神，為我國集成電路產(chǎn)業(yè)筑牢基礎(chǔ)，貢獻(xiàn)自己的力量。"（半導(dǎo)體招聘求職網(wǎng)）
寫在最后
過去有很多老一輩的科學(xué)家，他們的科學(xué)家精神以及責(zé)任感、使命感都深深地鼓舞了我們青年的一代，我們應(yīng)該向老一輩的科學(xué)家學(xué)習(xí)，弘揚科學(xué)家精神，把這份責(zé)任感、使命感繼續(xù)傳承下去，國家需要什么我們就去攻關(guān)什么，為國家的科技事業(yè)貢獻(xiàn)更多的力量。
