我们现在常用的手机、电脑、汽车等智能装备,都装有大量芯片,而芯片的关键原材料是硅片。在郑州,一家企业就从沙子中造出了国内最大尺寸的硅片。填补了河南半导体产业链上游核心材料的制造空白。
河南广电大象新闻记者 张月:沙子变芯片,可不是我标题党。我手上的这枚抛光片,是由主要成分为二氧化硅的硅石加工而成,硅石就是工业用沙。
沙子变芯片分几步?第一步,提纯。半导体级别的硅片要求纯度达到11个9 ,也就是说,1吨的硅材料中含杂质不超过0.01克。而硅材料的生产、封装环境比无菌手术室还要干净。
郑州合晶硅材料有限公司晶片制程 经理 景中正:像颗粒、粉尘这些 我们(车间)比无菌手术室的要求还要严格 4倍。如果把我们的头发丝分成1/6000放到我们的(硅片)上,那这个(硅片)就会不合格。
沙子变芯片的第二步是长晶。这些高纯度的硅原料颗粒通过高温熔解,从坩埚抽离出来,就变身成为长约2米的圆柱状硅棒。然后进入第三步:成型。
河南广电大象新闻记者 张月:我现在所在的是成型车间,在这里硅棒变硅片。经过倒角、研磨、抛光等一系列工序,最终加工成半导体芯片的基底。
硅片就是芯片的“土壤”,只有硅片的“土地”足够大、足够薄,才能生长出更多、更好的芯片。以普通的5纳米芯片为例,一片12英寸的硅片就比一片8英寸的硅片,多切割出300多片的芯片。所以,生产出更大尺寸的硅片,成为国内外硅材料企业竞相追逐的核心竞争力。
郑州合晶硅材料有限公司 晶片制程经理 景中正:我们像种地一样,种花生、种玉米,你总得有一个好土地,后续的中下游企业在上面做线路。
目前,市场上广泛使用的是8英寸硅片,多用于中低端产品,包括工业、白色家电等。郑州合晶则自主研发出12英寸大硅片,不仅使用面积扩大两倍多,应用领域也迈向高端产品,包括手机、计算机、通信等。
郑州合晶硅材料有限公司 总经理 钟佑生:(生产上)每个步骤难度都很高 你拉这么小的晶棒 跟拉这么大晶棒 技术、质量都不同 整个设备 整个工艺都不一样 不是说直接把它放大就可以 。
目前,郑州合晶的12英寸大硅片正在进行小批量生产,二期项目规划建设中,全球硅晶圆头部供应商签单不断,部分订单甚至排到2026年。
郑州合晶硅材料有限公司 总经理 钟佑生:基本上年产能可以达到240万片的硅片,全年24小时不停工。港区给我很大的一个招商补助,总金额2.8个亿,我们也确实也没有丢脸。不管是业绩 产量 销量营业额都有达到。
紧盯行业空白,郑州航空港半导体产业链逐步延伸,拥有了郑州合晶硅片、华锐光电显示、记忆科技存储、兴航科技封测、中科芯时代硅光、光力科技切割、柯力传感器、东微电子靶材等一大批优势企业,形成龙头带动,多强并进的发展局面。
郑州航空港区科技工信局 李鹏:目前,航空港区半导体产业细分产业链日趋完善,上下游企业逐步链上开花,覆盖了半导体材料设备、设计制造、封装测试模块化生产全产业链,助推航空港国际先进制造业中心建设,为河南加快建设制造业强省贡献力量。