博士畢業(yè)之際，陳政委面臨很多待遇豐厚的工作機會，比如進(jìn)入日本高校做老師

記者 | 張旋旋

從1960年出現(xiàn)了0.75寸（約20mm）的單晶硅片開始，半導(dǎo)體材料先后經(jīng)歷了四代革新，分別是：以硅材料為代表的第一代；以砷化鎵為代表的第二代；以氮化鎵、碳化硅為代表的第三代；以氧化鎵、金剛石為代表的第四代。

其中，氧化鎵材料因其體積小、響應(yīng)快、頻譜更寬、能耗更低、功能更強等優(yōu)勢，被日本科技振興協(xié)會譽為“日本半導(dǎo)體的復(fù)興”。它是日盲光電器件以及功率半導(dǎo)體的最佳原材料。前者可應(yīng)用在國防領(lǐng)域，以及電網(wǎng)安全監(jiān)測、醫(yī)學(xué)成像、海上搜救、環(huán)境與生化檢測等民生領(lǐng)域；后者可應(yīng)用在工業(yè)電機 、快速充電、固態(tài)電源、通訊基站及數(shù)據(jù)中心，新能源光伏、風(fēng)電逆變以及新能源電動車等領(lǐng)域。

九州是日本的半導(dǎo)體中心，也被稱為日本的“硅島”。2011年，從天津工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)后，陳政委去往位于九州的日本國立佐賀大學(xué)攻讀碩士、博士學(xué)位，研究方向為新型半導(dǎo)體材料。期間，他專攻氧化鎵材料與器件的研發(fā)工作，并發(fā)表了20余篇氧化鎵材料方向的論文。

2017年，博士畢業(yè)之際，陳政委面臨很多待遇豐厚的工作機會，比如進(jìn)入日本高校做老師，或者進(jìn)入相關(guān)日企工作。

但是5年的海外求學(xué)經(jīng)歷，讓陳政委覺得最幸福的事情就是能回到自己的國家，聽著熟悉的語言，做自己喜歡的事情。幾番思索以后，他決定回國創(chuàng)業(yè)，將自己所學(xué)從實驗室應(yīng)用至半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。

與此同時，他也觀察到國內(nèi)半導(dǎo)體材料長期以來面臨的“卡脖危機”。

他回憶，當(dāng)時國內(nèi)并沒有氧化鎵產(chǎn)業(yè)公司，僅有一些高校和科研機構(gòu)在做相關(guān)科研，幾乎所有使用的氧化鎵材料依賴日本進(jìn)口。而彼時日本的氧化鎵材料產(chǎn)業(yè)已經(jīng)非常成熟，排在全球第一位，并從2017年就開始對外批量銷售，累計銷售22億日元（約1.4億元人民幣）。

由于日本方面對中國貿(mào)易設(shè)置障礙，禁止向國內(nèi)售賣，如軍方合作單位以及一些高校、科研院所。因此，國內(nèi)單位想采購氧化鎵材料異常困難，一般采購周期至少需要6-8個月，并且價格高昂，售后質(zhì)量等問題也得不到保障。

回到國內(nèi)的陳政委開始組建團隊籌備創(chuàng)業(yè)，他們決定采用IDM模式（有廠模式），立足氧化鎵材料本身，先把材料做出來，并在此基礎(chǔ)上探索中下游的芯片和器件研發(fā)。

“但是先把材料做出來要有心理準(zhǔn)備，因為需要很大的資金投入，以及較長的時間周期。”

為了籌集啟動資金，團隊花了兩三個月的時間來說服政府基金來投資?！耙驗楫?dāng)時國家主要發(fā)展的是第3代半導(dǎo)體，氧化鎵屬于第4代半導(dǎo)體，很多人當(dāng)時還不知道氧化鎵是什么，聽完都覺得很新穎?！?/p>

同年12月，團隊獲得了來自北京三新創(chuàng)業(yè)成果轉(zhuǎn)化投資基金的2000萬元啟動資金，開始啟動國內(nèi)首家從事氧化鎵材料的創(chuàng)業(yè)項目。

陳政委介紹，目前銘鎵半導(dǎo)體的業(yè)務(wù)中，氧化鎵材料占比為60%-70%，器件占比30%—40%。

在材料研發(fā)上，有兩個問題一直困擾團隊許久：一是如何制備合成晶體，二是由于氧化鎵材料極易解理，如何加工成圓晶片?！斑@兩個問題的攻克也是氧化鎵晶體材料的核心機密所在?！?/p>

工欲善其事，必先利其器。為了打造晶體合成爐，團隊選擇借力國內(nèi)有相關(guān)研究基礎(chǔ)的高校和科研院所。

“但是一開始生產(chǎn)出來的爐子非常不智能?！标愓脒^去日本尋求一些解決辦法，但由于日本方面嚴(yán)格保密，團隊只能自主研發(fā)。

經(jīng)過兩年半的試驗和調(diào)整，團隊終于突破技術(shù)封鎖，將晶體生成的工藝流程沉淀下來，生產(chǎn)出來的晶體質(zhì)量已達(dá)到日本同期水平。

晶體生成以后，后續(xù)的加工也是塊難啃的硬骨頭。陳政委介紹，“當(dāng)時國內(nèi)晶片加工人才集中在硅片或砷化鎵材料領(lǐng)域，且真正掌握這些技術(shù)的人才也不多，氧化鎵材料這塊更是沒人做過?！?/p>

為此，團隊引進(jìn)了兩位在芯片材料產(chǎn)業(yè)化行業(yè)有著8～10年實戰(zhàn)經(jīng)驗的專家，承擔(dān)加工工藝突破的任務(wù)。

“這個過程非常復(fù)雜且緩慢，比如怎么定向，怎么切割，采用何種切割方法，怎么來倒角，怎么來研磨拋光，拋光液如何配比，如何清洗……”陳政委回憶，中間任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會造成整個產(chǎn)品的不良率。

技術(shù)人員正在對氧化鎵材料進(jìn)行清洗

同時，從“突破工藝第一位”的考慮出發(fā)，團隊斥資800萬引進(jìn)了日本和英美的進(jìn)口設(shè)備，搭建了一條科研型的加工產(chǎn)線。陳政委解釋，“這樣是為了盡可能減少設(shè)備帶來的變量，突破工藝之后，下一步的產(chǎn)線擴展將會采用國產(chǎn)設(shè)備，到時生產(chǎn)成本會更低。”

圓晶片生產(chǎn)出來以后，根據(jù)終端客戶的需求不同，可以利用外延薄膜生長技術(shù)生成不同的外延片。經(jīng)過外延表征驗證:銘鎵半導(dǎo)體部分外延片產(chǎn)品質(zhì)量超過日本在售水平，但售價僅為日本產(chǎn)品價格的三分之一甚至更低。

銘鎵半導(dǎo)體生產(chǎn)的氧化鎵圓晶片和外延片（參考圖形）

2019年，銘鎵半導(dǎo)體的圓晶片和外延片研發(fā)成功并投入量產(chǎn)。公司采用直銷的模式，目前，已經(jīng)為多家國內(nèi)產(chǎn)業(yè)公司以及40+所國內(nèi)高校、研究所提供服務(wù)。

作為材料供應(yīng)商，陳政委與團隊覺得還是要逐步形成終端產(chǎn)品，來拓展氧化鎵材料的使用場景。

因此，銘鎵半導(dǎo)體也研發(fā)了紫外系統(tǒng)設(shè)備，可應(yīng)用于極弱火焰和極弱電弧的實時檢測，具體落地應(yīng)用場景，包括森林安全防火、高速公路隧道火焰預(yù)警、智能電網(wǎng)建設(shè)等。目前，該設(shè)備已經(jīng)獲得了國家電網(wǎng)的認(rèn)證并投入使用。正在開發(fā)的功率校正分立模塊，逆變器件分立模塊則可以應(yīng)用于高效低損電機，快速充電轉(zhuǎn)換等使用場景。

銘鎵半導(dǎo)體生產(chǎn)的深紫外探測探頭

目前，銘鎵半導(dǎo)體已經(jīng)搭建起完整的產(chǎn)線，包括晶體生長、晶體加工、外延薄膜、性能測試、微納加工、聯(lián)合研發(fā)等六大平臺。陳政委透露，位于北京順義的第三代半導(dǎo)體標(biāo)準(zhǔn)化廠房已經(jīng)封頂，預(yù)計明年可投入使用，使用面積近萬平米，可滿足大規(guī)模量產(chǎn)需求。