不忘初心，硅業(yè)報(bào)國(guó)，助燃國(guó)之利器新輝煌 ——記中硅高科硅基材料自強(qiáng)研發(fā)之路

　　55年前，振奮人心的蘑菇云在天空中綻放。背后，是科技人員十年隱姓埋名的默默奉獻(xiàn)和忘我奮斗。中國(guó)的科技發(fā)展史證明，核心技術(shù)從來都不是買來的，攀登科學(xué)高峰沒有“捷徑”可走。

　　10年前，當(dāng)國(guó)外的光伏原材料技術(shù)被國(guó)外牢牢控制的時(shí)候，中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司及子公司洛陽中硅高科技有限公司用十年磨一劍的報(bào)國(guó)之心，成功研發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低成本、低能耗、大規(guī)模多晶硅材料制備技術(shù)，讓光伏新能源技術(shù)推廣應(yīng)用走下國(guó)外壟斷所設(shè)置的“神壇”。

　　10年后的今天，面對(duì)我國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)、光纖通信行業(yè)原料、技術(shù)受制于人的不利局面，恩菲人、中硅人又聚力高端，潛心研究國(guó)家緊缺的芯片用電子級(jí)多晶硅料和電子特種氣體以及光纖通信行業(yè)的原材料。

　　硅業(yè)報(bào)國(guó)，激勵(lì)他們向著助力中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)崛起的新征程進(jìn)發(fā)。

　　起點(diǎn)：“硅業(yè)報(bào)國(guó)”

　　我國(guó)擁有豐富的硅礦資源，金屬硅產(chǎn)量占世界2/3，自用1/4，其余全部出口。在中國(guó)恩菲擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多晶硅生產(chǎn)技術(shù)誕生前，多晶硅生產(chǎn)技術(shù)由美、日、德等國(guó)掌控，對(duì)我國(guó)實(shí)施技術(shù)封鎖和市場(chǎng)壟斷，國(guó)內(nèi)只能引進(jìn)國(guó)外落后技術(shù)，在產(chǎn)多晶硅企業(yè)因?yàn)樯a(chǎn)水平低、規(guī)模小、成本高、能耗高、副產(chǎn)物難循環(huán)等問題而備受詬病，導(dǎo)致新能源和電子信息行業(yè)發(fā)展受制于人、舉步維艱。

　　遇事無難易，而勇于敢為。為盡快擺脫多晶硅生產(chǎn)技術(shù)受制于人的被動(dòng)局面，中國(guó)恩菲于上世紀(jì)九十年代自主研發(fā)、設(shè)計(jì)了四川峨嵋年產(chǎn)100萬噸多晶硅試驗(yàn)示范線，探索改良西門子法相關(guān)技術(shù)。2000年，中國(guó)恩菲率先在國(guó)內(nèi)開展了多晶硅高效節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)技術(shù)與裝備研究，率先獲得國(guó)家發(fā)明專利“四氯化硅氫化制備三氯氫硅方法”授權(quán)。

　　2003年，中國(guó)恩菲成立了專注于多晶硅生產(chǎn)的子公司洛陽中硅高科技有限公司（簡(jiǎn)稱：中硅高科）。以“硅業(yè)報(bào)國(guó)”之心，這里誕生了中國(guó)第一條規(guī)?；a(chǎn)的多晶硅生產(chǎn)線，解決了制約中國(guó)光伏能源行業(yè)的原材料問題，打破了國(guó)外壟斷，引領(lǐng)著國(guó)內(nèi)光伏的快速發(fā)展；這里，孕育了一代代的光伏前沿新技術(shù)，解決了生產(chǎn)工藝的副產(chǎn)物循環(huán)利用難題，實(shí)現(xiàn)了低功耗、高品質(zhì)、清潔生產(chǎn)目標(biāo)，引領(lǐng)了國(guó)內(nèi)多晶硅工藝閉路循環(huán)走綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展之路。

　　習(xí)近平總書記指出，“在建成社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)、實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的征途上，每一個(gè)行業(yè)、每一個(gè)人都要心懷夢(mèng)想、奮勇拼搏，一步一個(gè)腳印，一棒接著一棒，在奮力奔跑和接續(xù)奮斗中成就夢(mèng)想。”砥礪前行、追夢(mèng)奔跑，恩菲人從不止步。中硅高科率先實(shí)現(xiàn)光伏太陽能多晶硅國(guó)產(chǎn)化以后，中硅高科持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新，承擔(dān)了20多項(xiàng)國(guó)家重點(diǎn)科研項(xiàng)目以及200多項(xiàng)省市科研項(xiàng)目，技術(shù)水平、成本能耗水平均走在了世界先進(jìn)行列，產(chǎn)能位居世界前十。

　　編織“高精尖”之夢(mèng)

　　2012年，國(guó)內(nèi)光伏行業(yè)遭遇發(fā)展寒冬，憑借自主研發(fā)的領(lǐng)先技術(shù)“幸存”的中硅高科，更加深刻地理解了“只有把核心技術(shù)掌握在自己手中，才能真正掌握競(jìng)爭(zhēng)和發(fā)展的主動(dòng)權(quán)”的核心要義，更時(shí)刻銘記著總書記的諄諄囑托：“只有擁有強(qiáng)大的科技創(chuàng)新能力，才能提高我國(guó)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。希望你們積極搶占科技競(jìng)爭(zhēng)和未來發(fā)展制高點(diǎn)，突破關(guān)鍵核心技術(shù)，在重要科技領(lǐng)域成為領(lǐng)跑者，在新興前沿交叉領(lǐng)域成為開拓者，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、保障和改善民生、保障國(guó)防安全提供有力科技支撐。”

　　硅，這個(gè)地殼中含量最高的元素，因光伏得以“揚(yáng)名”，而實(shí)際上，它也是芯片的重要載體、是光通訊行業(yè)的基礎(chǔ)原料。目前，因?yàn)楹诵沫h(huán)節(jié)技術(shù)未能突破，中國(guó)在這兩個(gè)領(lǐng)域也面臨著和昔日光伏產(chǎn)業(yè)同樣的受制于人之局面。

　　相關(guān)技術(shù)在外、核心產(chǎn)品進(jìn)口，我國(guó)高端電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、人工智能乃至國(guó)家安全都會(huì)受到威脅。 機(jī)遇偏愛有準(zhǔn)備的頭腦，未來的機(jī)遇雖不可知，但夢(mèng)想可以帶動(dòng)行動(dòng)的步伐提前籌謀。心懷報(bào)國(guó)之心，中硅高科再一次踏上了為國(guó)研發(fā)的道路，開始了高端硅基材料的研發(fā)工作，為實(shí)現(xiàn)“高精尖之夢(mèng)”而努力。

　　從星星之火燃起產(chǎn)業(yè)之光

　　電子級(jí)高純多晶硅和區(qū)熔級(jí)多晶硅是制取集成芯片的超純?cè)希沁@個(gè)市場(chǎng)卻長(zhǎng)期被美國(guó)、德國(guó)、日本壟斷，在中硅著手研發(fā)產(chǎn)業(yè)化之初，國(guó)內(nèi)仍是空白。“做國(guó)家急缺的高端硅基材料！”這是具有民族情懷的中硅人的追求。

　　堅(jiān)持不懈，勇于探索，在摸索中填補(bǔ)技術(shù)空白，這是抱著硅業(yè)報(bào)國(guó)之心的中硅人找到的良方。

　　【技術(shù)創(chuàng)新】電子級(jí)多晶硅對(duì)純度的要求極高，其純度已達(dá)很高級(jí)別:受主雜質(zhì)的原子含量比僅為5×10－11， 施主雜質(zhì)的原子含量比為15×10－11。所以，生產(chǎn)電子級(jí)多晶硅對(duì)技術(shù)的要求也極高，經(jīng)過數(shù)十年的研究和生產(chǎn)實(shí)踐，中硅高科持續(xù)提升改良西門子法：氫氣制備及純化、合成、氯化、精餾、還原、尾氣回收和后處理……生產(chǎn)中的每一個(gè)步驟、每一項(xiàng)工藝，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高純、不斷優(yōu)化，從理論研究、評(píng)價(jià)爐檢測(cè)，到應(yīng)用于還原爐的試生產(chǎn)，再到整個(gè)車間的穩(wěn)定生產(chǎn)，科研技術(shù)人員在無數(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)的計(jì)算、對(duì)比、推翻、再確定的過程中，經(jīng)歷著“殘酷”的自我否定和驚喜的科學(xué)肯定。從電子級(jí)多晶硅的試驗(yàn)成功，到區(qū)熔級(jí)多晶硅的研發(fā)成果轉(zhuǎn)化，他們用堅(jiān)毅的韌性迎來了勝利的曙光。

　　【裝備升級(jí)】企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，裝備提升是關(guān)鍵。高純電子級(jí)多晶硅是制取集成芯片的關(guān)鍵材料，區(qū)熔用多晶硅棒主要應(yīng)用于高電壓大功率器件，比如IGBT芯片，對(duì)硅料純度要求更高。所以，全生產(chǎn)流程都要以高標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)高純度的要求。設(shè)備材質(zhì)、爐型結(jié)構(gòu)、管道選型、儀表選型、潔凈室等級(jí)都要高于半導(dǎo)體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行嚴(yán)格控制，方能確保產(chǎn)品始終如一，穩(wěn)定可靠。經(jīng)過改造后的車間，成為了一個(gè)“神秘基地”：在這里，每一個(gè)螺絲、每一節(jié)管道，每一個(gè)閥門，都是經(jīng)過技術(shù)人員反復(fù)的推敲和驗(yàn)證而來；在這里，只有特定人員指紋解碼方可進(jìn)入，干凈的車間，感覺呼吸都舍不得用一絲力氣；在這里，硅芯就像技術(shù)人員播下的種子，還原爐就像孕育生命的懷抱，在技術(shù)團(tuán)隊(duì)的精心呵護(hù)下茁壯成長(zhǎng)。高品質(zhì)的裝備為高純工藝提供了保障，為生產(chǎn)出高純產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。

　　【高效循環(huán)】一塊電路芯片由100多億個(gè)晶體管組成。晶體管通過納米級(jí)電線，經(jīng)外延、光刻、氣相沉積、離子注入、擴(kuò)散、刻蝕、清洗等諸多工序連接在一起，這個(gè)過程需要110種電子氣體進(jìn)行構(gòu)造和塑形。這當(dāng)中，硅基電子特氣占比近半，其質(zhì)量直接影響半導(dǎo)體集成電路芯片的質(zhì)量和性能。

　　目前全球半導(dǎo)體用電子氣體市場(chǎng)呈現(xiàn)出寡頭競(jìng)爭(zhēng)的格局，美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、日本幾家企業(yè)的電子氣產(chǎn)量之和全球市場(chǎng)占比90%以上，許多氣體在國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)仍是空白。只要這些核心技術(shù)被國(guó)外控制，芯片技術(shù)的自主國(guó)產(chǎn)化就很難實(shí)現(xiàn)--潛心研究電子級(jí)高純多晶硅的中硅人，也不會(huì)放棄這些領(lǐng)域的研究。

　　多晶硅還原爐內(nèi)反應(yīng)十分復(fù)雜，已知的反應(yīng)高達(dá)十幾種，原料三氯氫硅和氫氣在爐內(nèi)高溫硅芯表面發(fā)生氣相沉積反應(yīng)，生成棒狀多晶硅，同時(shí)副產(chǎn)四氯化硅、氯化氫、二氯二氫硅、三氯氫硅、六氯乙硅烷、六氯乙硅氧烷等化合物，在此過程中，還原爐內(nèi)硼磷及金屬雜質(zhì)含量低至ppb級(jí)別，因此副產(chǎn)物純度很高。正因如此，這些低雜質(zhì)副產(chǎn)化合物更適合用來作為硅基電子特氣的原料。這些“原料氣”經(jīng)過為其量身打造工藝路徑的處理，諸如反應(yīng)精餾、催化合成等，華麗轉(zhuǎn)身為“電子特氣”。中硅高科充分利用原有工藝，實(shí)現(xiàn)了高效增值循環(huán)利用，多晶硅工藝中的副產(chǎn)物成為了新的高附加值產(chǎn)品！

　　【產(chǎn)品多元】企業(yè)發(fā)展中產(chǎn)品多元才能抵御風(fēng)險(xiǎn)，依托多晶硅系統(tǒng)主產(chǎn)或副產(chǎn)的硅基產(chǎn)品，經(jīng)過集成催化轉(zhuǎn)化、強(qiáng)化吸附、反應(yīng)精餾、高效提純、精密過濾等先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，中硅高科開始自主研發(fā)高純度的四氯化硅、三氯氫硅、二氯二硅烷、六氯乙硅烷、正硅酸乙酯等硅基等系列電子氣產(chǎn)品，在此基礎(chǔ)上，還研制高純產(chǎn)品充裝系統(tǒng)和儲(chǔ)罐清洗系統(tǒng)。

　　【“純到極限”】在精細(xì)化工提純這條道路上，從1N到10N的技術(shù)難度，是指數(shù)型增長(zhǎng)的曲線。在持續(xù)提升純度的過程中，中硅高科的產(chǎn)品已逐漸接近現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)的極限，測(cè)試過程中干擾因素產(chǎn)生的不可控因素甚至?xí)^產(chǎn)品本身雜質(zhì)的含量。而質(zhì)量穩(wěn)定是客戶需求的生命線，也是國(guó)內(nèi)特氣生產(chǎn)企業(yè)面臨的難題之一。在這種極度矛盾的境況下，不斷探索、改進(jìn)最前沿的質(zhì)量管控手段，最終將應(yīng)用到精密加工領(lǐng)域的SPC技術(shù)改良應(yīng)用到化工生產(chǎn)的工藝過程控制中，從而達(dá)到本質(zhì)型穩(wěn)定。

　　【高純屬性轉(zhuǎn)移】如何使生產(chǎn)出的高純質(zhì)量產(chǎn)品“高純”地交付到客戶手中，是突破了生產(chǎn)技術(shù)關(guān)以后企業(yè)需要面對(duì)的新難題。看似簡(jiǎn)單的“交付”二字，也伴隨了太多從無到有的突破和尋找突破道路上的坎坷與疤痕。自動(dòng)充裝系統(tǒng)的首建、高純儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)、高純閥門的選型、客戶的特殊要求，幾乎每個(gè)新的客戶對(duì)于充裝環(huán)節(jié)都是一個(gè)新的要求；配件生命周期的探索、對(duì)交付后儲(chǔ)罐的維護(hù)要求，是在一次次的教訓(xùn)之上總結(jié)出的精華。經(jīng)過三年的不懈努力，已經(jīng)形成了操作流程固化、特殊需求逐漸完善的充裝SOP。

　　在科技創(chuàng)新的道路上，自主研發(fā)從來就是一條艱苦的路。中硅高科孜孜以求，從未放棄自主研發(fā)這條路，截止目前，已經(jīng)擁有專利200余項(xiàng)，并獲得了國(guó)家專利金獎(jiǎng)。在芯片這條龐大的產(chǎn)業(yè)鏈上，中硅研發(fā)的成果，從全面國(guó)產(chǎn)化的“巨大工程”體量上看，或許還只是星火之勢(shì)，但正是這一個(gè)個(gè)高純產(chǎn)品的自主國(guó)產(chǎn)，讓我們看到整個(gè)芯片產(chǎn)業(yè)鏈完全國(guó)產(chǎn)化的希望之光就在眼前。

　　打造國(guó)之利器

　　總書記說，正所謂“國(guó)之利器，不可以示人。只有擁有強(qiáng)大的科技創(chuàng)新能力，才能提高我國(guó)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。芯片雖小，卻是“國(guó)之利器”。通過不斷的技術(shù)改造與提升，反復(fù)摸索和優(yōu)化工藝參數(shù)，中硅以十余年的多晶硅及相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，又經(jīng)過五年的潛心研發(fā)，在電子信息領(lǐng)域和光通訊領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了一系列的突破：

　　--通過自主開發(fā)，開展了電子級(jí)多晶硅動(dòng)態(tài)循環(huán)梯級(jí)分離提純技術(shù)研究，承擔(dān)了電子級(jí)高純多晶硅項(xiàng)目和區(qū)熔用高純多晶硅項(xiàng)目，突破了高效三氯氫硅精餾技術(shù)、尾氣干法回收和超純氫氣純化技術(shù)、高純多晶硅還原技術(shù)、產(chǎn)品高純后處理技術(shù)與檢測(cè)方法、雜質(zhì)含量工程化控制技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，目前電子級(jí)多晶硅產(chǎn)品質(zhì)量可達(dá)到11N以上，解決電子工業(yè)基礎(chǔ)領(lǐng)域的關(guān)鍵材料基礎(chǔ)薄弱的問題，為高阻區(qū)熔硅單晶產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展提供基礎(chǔ)支撐；

　　--經(jīng)過數(shù)年研發(fā)，通過不斷的技術(shù)改造與提升，反復(fù)摸索和優(yōu)化工藝參數(shù)，陸續(xù)解決了光通訊行業(yè)用高純四氯化硅提純、檢測(cè)、充裝及儲(chǔ)存等技術(shù)難題，產(chǎn)品的順利生產(chǎn)與銷售，成功打破了國(guó)外近20年的壟斷，該產(chǎn)品也成為自主研發(fā)生產(chǎn)的電子氣產(chǎn)品正硅酸乙酯的重要原材料。

　　--在集成電路用電子特氣研究方面，成功從多晶硅共生產(chǎn)物中分離和精制出電子級(jí)六氯乙硅烷，該產(chǎn)品作為前驅(qū)體廣泛應(yīng)用在先進(jìn)的12英寸集成電路芯片薄膜生長(zhǎng)工藝上，產(chǎn)品附加值極高，目前中硅已成為國(guó)內(nèi)六氯乙硅烷合格供應(yīng)商。另外，電子級(jí)三氯氫硅的研發(fā)并投產(chǎn)成功，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，替代進(jìn)口，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)國(guó)產(chǎn)化。

　　--在研發(fā)集成電路產(chǎn)業(yè)用硅基電子氣體的同時(shí)，還進(jìn)行了配套的全自動(dòng)充裝技術(shù)、系統(tǒng)、檢測(cè)技術(shù)的研發(fā)工作。目前已經(jīng)成功研發(fā)了高純的全自動(dòng)充裝技術(shù)與系統(tǒng)。

　　--在品質(zhì)方面，為了保證產(chǎn)品檢測(cè)數(shù)據(jù)更加真實(shí)有效和產(chǎn)品質(zhì)量的準(zhǔn)確性，成功研發(fā)了集成電路產(chǎn)業(yè)用硅基電子特氣的密閉取樣技術(shù)與裝置，工藝過程SPC控制，保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。

　　--在標(biāo)準(zhǔn)化方面，以規(guī)范國(guó)內(nèi)硅基電子特氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的初心和情懷，積極起草和參與起草電子特氣、光纖相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品充裝規(guī)范，增加行業(yè)影響力。

　　“窮理以致其知，反躬以踐其實(shí)”，中硅高科在科研的道路上敢于走別人沒有走過的路，勇于創(chuàng)造引領(lǐng)世界潮流的科技成果，更矢志不移地致力于科研成果的產(chǎn)業(yè)化，因?yàn)橹挥挟a(chǎn)業(yè)化，國(guó)家的科技才能走進(jìn)千家萬戶，才能真正地成為國(guó)家實(shí)力。如今，新的夢(mèng)想又在中硅人的心中產(chǎn)生，那就是新一代高良品率、高穩(wěn)定性的芯片用半導(dǎo)體材料的研發(fā)！

　　勇攀高峰，不是為了讓世界看見，而是為了看見世界。以更廣更寬的視野，做更大更強(qiáng)的事業(yè)，不辜負(fù)時(shí)代賦予的使命，這也是中硅高科堅(jiān)守的硅業(yè)報(bào)國(guó)的夢(mèng)想。路漫漫其修遠(yuǎn)兮，國(guó)“芯”在上下求索奮起直追的道路上，一個(gè)個(gè)像恩菲人、中硅人這樣有家國(guó)情懷的實(shí)干者，一個(gè)個(gè)面對(duì)國(guó)之重任為夢(mèng)想拼盡全力的逐夢(mèng)人，他們，不忘初心、砥礪前行，終將創(chuàng)造行業(yè)的輝煌！（胡美佳）

　　轉(zhuǎn)自：中國(guó)有色金屬報(bào)

　　【版權(quán)及免責(zé)聲明】凡本網(wǎng)所屬版權(quán)作品，轉(zhuǎn)載時(shí)須獲得授權(quán)并注明來源“中國(guó)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)”，違者本網(wǎng)將保留追究其相關(guān)法律責(zé)任的權(quán)力。凡轉(zhuǎn)載文章及企業(yè)宣傳資訊，僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)，不代表本網(wǎng)觀點(diǎn)和立場(chǎng)。版權(quán)事宜請(qǐng)聯(lián)系：010-65367254。

延伸閱讀