聯(lián)合攻堅，為新能源車打造“中國芯”

直徑約10厘米、厚度只有0.35毫米……近日，在國家第三代半導體技術創(chuàng)新中心(蘇州)(下稱“國創(chuàng)中心”)，記者見到僅三張A4紙厚度的碳化硅晶片，模樣雖小，卻能迸發(fā)出大能量。

“這是第三代半導體的關鍵核心材料之一，看著不起眼，卻是個實打?qū)嵉墓?jié)能高手。我們正在進行聯(lián)合攻關，用它為新能源汽車打造國產(chǎn)‘功率芯’。”江蘇第三代半導體研究院院長徐科說。

黨的二十大報告強調(diào)，以國家戰(zhàn)略需求為導向，集聚力量進行原創(chuàng)性引領性科技攻關，堅決打贏關鍵核心技術攻堅戰(zhàn)。以碳化硅、氮化鎵等為代表的第三代半導體材料，在航空航天、新能源、光伏、5G通信等領域有著廣泛的應用前景。“目前，我國在第三代半導體領域與其他國家處在同一起跑線上，加快關鍵核心技術攻關，我們完全有機會在國際創(chuàng)新網(wǎng)絡中爭得優(yōu)勢地位。”徐科表示。

筑巢引鳳，磁聚英才——

“揭榜掛帥”加速技術突破

“中國正加速奔跑在新能源這條新賽道上，我們進行的車規(guī)級碳化硅功率芯片與模塊聯(lián)合研發(fā)項目，主要看中的就是電動汽車的巨大市場。”蘇州中瑞宏芯半導體有限公司CEO張振中博士告訴記者，自己從瑞典國家研究院辭任回國后，一直尋求在國內(nèi)落地產(chǎn)業(yè)化的機會。經(jīng)過多地調(diào)研考察，去年，張振中將創(chuàng)業(yè)公司落在蘇州工業(yè)園區(qū)。在蘇州，他遇到了徐科。當時，張振中已組成一支掌握碳化硅材料制備、芯片設計、制造工藝等核心技術的海歸團隊，而國創(chuàng)中心也正在積極引進海內(nèi)外優(yōu)秀團隊、布局碳化硅領域的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，雙方一拍即合!

在國創(chuàng)中心的支持下，張振中積極牽頭參與車規(guī)級芯片“揭榜掛帥”項目。項目目標，是做出性能達到世界一流水平的碳化硅MOSFET芯片，產(chǎn)品應用則要完成所有車規(guī)級的認證標準。

由于精準對接產(chǎn)業(yè)和市場，該項目引起國內(nèi)頭部電動汽車企業(yè)的興趣。

“2020年我們就組建功率模塊開發(fā)團隊，負責碳化硅功率模塊及碳化硅功率芯片的開發(fā)及工業(yè)化，以加強新能源汽車核心部件的自主研發(fā)能力。”該企業(yè)功率模塊開發(fā)負責人說，在產(chǎn)品開發(fā)過程中，他們也積極尋求合作伙伴，“江蘇的半導體技術與產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有一定優(yōu)勢，和國創(chuàng)中心等團隊合作，可以統(tǒng)籌各自優(yōu)勢，打通碳化硅功率模塊產(chǎn)業(yè)鏈上下游資源。”

在張振中看來，此次的聯(lián)合攻關中，國創(chuàng)中心發(fā)揮了強大的磁吸能力。“項目把材料端、生產(chǎn)端、應用端都整合起來，形成技術應用的閉環(huán)。”來自海外團隊、科研院所、企業(yè)、高校的多方力量參與“聯(lián)合作戰(zhàn)”。

“從目前測試來看，6英寸碳化硅MOSFET芯片各方面性能指標高，可靠性強，接下來可進入工程化量產(chǎn)驗證階段。”徐科說。

從單兵作戰(zhàn)到聯(lián)合攻堅——

集中最優(yōu)秀力量補齊短板

近年來，江蘇以攻克一批關鍵核心技術為突破口，不斷提升創(chuàng)新水平，涌現(xiàn)一批國際領跑或并跑的先進技術。省科技廳的數(shù)據(jù)顯示：我國15.1%的領跑技術分布在江蘇，1/5的高技術產(chǎn)品出口來自“江蘇制造”。

車規(guī)級碳化硅MOSFET芯片的突破性成果，便是我省聚焦產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新重大戰(zhàn)略需求，綜合運用“揭榜掛帥”“聯(lián)合攻關”等研發(fā)模式，堅決打好關鍵核心技術攻堅戰(zhàn)的一個縮影。

“這些研發(fā)模式也是經(jīng)過多年行業(yè)積累、長期摸索出來的。”徐科坦言，以前做項目多數(shù)是“散裝”的，高校院所研究出成果、拿到專利，但對接到企業(yè)有難度、轉(zhuǎn)化有難度，“看起來播下了很多種子，但很難成長為參天大樹。”

如何改變這種局面?“要在產(chǎn)業(yè)鏈上找到最薄弱環(huán)節(jié)，集中最優(yōu)秀的力量攻克它。”徐科認為，科技創(chuàng)新是一個類似“打補丁”的過程，“我們?nèi)蝿站褪菑浹a創(chuàng)新鏈條的不足，精準嫁接、打通需求，補齊短板。”

在國創(chuàng)中心，技術委員會細心梳理產(chǎn)業(yè)長遠發(fā)展必須解決的技術難題，再組織上下游團隊協(xié)力攻關。當項目還是一顆“種子”的時候，就已經(jīng)被規(guī)劃好清晰的成長路徑，需要研發(fā)出什么技術、技術怎么轉(zhuǎn)化、未來怎么用都一目了然。

“每個項目會有不同的任務側(cè)重點，甚至每個側(cè)重點都有兩到三個團隊互相競爭，最終用‘賽馬’形式篩選出最優(yōu)團隊。”徐科說，比如車規(guī)級碳化硅MOSFET芯片項目就有三個課題，引進的團隊既有做材料的，也有搞設計的、做工藝的、做封裝測試的。“沒有一個單獨的團隊可以包打天下，聯(lián)合作戰(zhàn)效率最高。”

在這樣的科技攻關模式下，優(yōu)秀的團隊不斷碰撞出新的火花。自去年4月啟動建設以來，僅一年半時間，國創(chuàng)中心就在6英寸氮化鎵單晶、6英寸碳化硅基氮化鎵、8英寸硅基氮化鎵材料制備方面取得重要突破，部分技術指標達到國際領先。

從落后于人到搶占先機——

打造頂尖科研平臺爭取話語權(quán)

“引進優(yōu)秀團隊是國創(chuàng)中心的核心任務之一。黨的二十大報告中提出，必須堅持科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動力。”徐科認為，科技創(chuàng)新的競爭，歸根結(jié)底是人才的競爭。要想引得鳳凰來，必須搭建最頂尖的公共科研平臺，“第三代半導體是高精尖行業(yè)，要有一流的設備和平臺支撐高水平團隊開展科技攻關。”

目前國內(nèi)，第三代半導體領域尚缺乏從材料端到應用端的全鏈條創(chuàng)新平臺。“我們應該搶占先機。”徐科說，不少高校、企業(yè)的實驗室，就某一材料或工藝可以做到世界領先，但沒有向下游延伸的條件，無法支持全鏈條創(chuàng)新。國創(chuàng)中心開足馬力，已建設好材料研發(fā)平臺、器件工藝平臺、測試分析平臺及模塊設計平臺，可實現(xiàn)從晶圓生產(chǎn)、芯片制造到芯片封測的全流程支持。“有完備的上下游產(chǎn)業(yè)鏈、一流的研發(fā)平臺以及政策支持體系，第三代半導體研發(fā)方向的團隊在這里可以立馬上手。”

“這里有相當先進的設備儀器。”張振中回憶，當時研發(fā)的產(chǎn)品有一處總是微漏電，嘗試很多方法都沒能查出原因，后來通過國創(chuàng)中心的材料分析平臺找到癥結(jié)所在，圓滿解決問題。

為引進優(yōu)秀團隊，國創(chuàng)中心還與高校、企業(yè)共建一批聯(lián)合研發(fā)中心、實驗室、人才培養(yǎng)基地。僅今年6月，就分別與南京大學集成電路學院、西安電子科技大學、深圳市思坦科技有限公司、蘇州晶湛半導體有限公司等共建8家聯(lián)合研發(fā)中心，在微顯示巨集成、氮化鎵功率微波、超高分辨率Micro-LED、硅基氮化鎵材料等方向開展關鍵核心技術攻關。

“第三代半導體還處于發(fā)展初期，國內(nèi)外基本都站在同一起跑線上。”徐科說，目前第三代半導體在國際上還未形成技術標準體系，我國有機會超越，彌補第一代、第二代半導體落后于人的遺憾。國創(chuàng)中心已蓄勢待發(fā)，將制定第三代半導體標準工藝體系作為未來發(fā)展目標之一，力爭在國際創(chuàng)新網(wǎng)絡中取得話語權(quán)。

同時，國創(chuàng)中心將繼續(xù)積極引進國際頂尖團隊，承擔重大研發(fā)項目，培育一批具有核心競爭力的創(chuàng)新企業(yè)，打造貫穿全產(chǎn)業(yè)鏈的公共服務平臺體系，為我國第三代半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供更多重大源頭技術供給，勇當科技和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新開路先鋒。