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首頁(yè) >> 2023年中國科學(xué)院年度創(chuàng )新人物——陳小龍

陳小龍:國產(chǎn)化碳化硅晶片的開(kāi)路人

來(lái)源:中國科學(xué)院物理研究所


作為第三代半導體材料,碳化硅晶體是新能源汽車(chē)、光伏和5G通訊等急需的戰略性半導體材料,是材料領(lǐng)域發(fā)展最快、國際競爭最激烈的方向之一。中國科學(xué)院物理研究所先進(jìn)材料與結構分析實(shí)驗室陳小龍研究員帶領(lǐng)團隊攻堅克難20余年,在國內最早開(kāi)展成果轉化,創(chuàng )建了國內第一家碳化硅晶體產(chǎn)業(yè)化公司,實(shí)現了我國碳化硅晶片產(chǎn)品從無(wú)到有,突破了國外對我國碳化硅晶體生長(cháng)和加工技術(shù)的長(cháng)期封鎖,帶動(dòng)了我國碳化硅材料、器件和模塊產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展。

自主創(chuàng )新,突破關(guān)鍵核心技術(shù)

至上世紀九十年代末,只有美國等少數幾個(gè)發(fā)達國家掌握2英寸晶體生長(cháng)技術(shù),應用于制造先進(jìn)雷達、航空航天等,但對我國實(shí)施嚴格的技術(shù)封鎖。自1999年以來(lái),陳小龍帶領(lǐng)團隊從零開(kāi)始,立足自主創(chuàng )新,開(kāi)展碳化硅晶體制備的基礎和應用基礎研究。經(jīng)過(guò)20多年的科研攻關(guān),陳小龍攻克了晶體擴徑這一公認的難題,穩定生長(cháng)出高質(zhì)量的2至8英寸碳化硅晶體,解決了產(chǎn)生相變、微管等致命缺陷的問(wèn)題。陳小龍團隊還發(fā)明了等面積多線(xiàn)切割技術(shù),新型研磨液和拋光液,大幅降低了加工成本。團隊在碳化硅晶體生長(cháng)與加工技術(shù)方面獲授權專(zhuān)利29項(國際發(fā)明專(zhuān)利6項)。

厚積薄發(fā),從基礎研究走向產(chǎn)業(yè)化

經(jīng)過(guò)長(cháng)期的基礎研究階段積累,2006年,陳小龍在無(wú)經(jīng)驗可借鑒的情況下,創(chuàng )辦了國內第一家碳化硅晶體產(chǎn)業(yè)化企業(yè)——北京天科合達半導體股份有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)“天科合達”),建立了完整的碳化硅晶片生產(chǎn)線(xiàn)。

在產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中,陳小龍帶領(lǐng)團隊持續降低碳化硅晶體缺陷密度,提高晶體質(zhì)量,產(chǎn)品各項技術(shù)指標均達國際先進(jìn)水平。天科合達向國內100多家科研機構和企業(yè)批量供片,產(chǎn)品被應用于某重大工程型號中。近三年晶片累計銷(xiāo)售11.4億元,取得了良好的經(jīng)濟和社會(huì )效益。天科合達在導電型碳化硅襯底供應商中市場(chǎng)排名國內第一、國際第四,2022年國際市場(chǎng)占有率12.8%左右。

鍥而不舍,力爭取得新的突破

碳化硅晶體的國產(chǎn)化,滿(mǎn)足了國家重大需求,帶動(dòng)了中車(chē)、國網(wǎng)、泰科天潤等20余家國內企業(yè)進(jìn)入下游器件、封裝和模塊產(chǎn)業(yè),促使國內形成了完整的碳化硅半導體產(chǎn)業(yè)鏈,帶動(dòng)了我國寬禁帶半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,使得我國的新能源汽車(chē)和光伏等產(chǎn)業(yè)進(jìn)入世界前列。陳小龍因在碳化硅研究方面取得的突出成就而獲得中國科學(xué)院科技促進(jìn)發(fā)展獎和中國發(fā)明協(xié)會(huì )發(fā)明創(chuàng )業(yè)特等獎。

陳小龍將帶領(lǐng)團隊繼續專(zhuān)注于提高碳化硅晶體的質(zhì)量,降低成本,實(shí)現8英寸碳化硅襯底規?;a(chǎn)。幾年前他已帶領(lǐng)團隊研發(fā)新的液相法碳化硅晶體生長(cháng)技術(shù),并在國際上首次生長(cháng)出性能更加優(yōu)異的立方碳化硅晶體,今后將向產(chǎn)業(yè)推廣,為更穩定性和可靠性功率器件奠定堅實(shí)基礎,力爭為我國寬禁帶半導體相關(guān)產(chǎn)業(yè)做出新的更大貢獻!