新昇半导体公司突破300毫米大硅片这道坎
浦东新区泥城镇云端路上，新昇半导体科技有限公司的员工们正在紧张忙碌着。这家公司承担着一项重大的任务———攻克极大规模集成电路制造装备与成套工艺国家科技重大专项(简称“02专项”)的核心工程之一:40-28纳米集成电路制造用300毫米硅片。
若攻关成功，意味着我国将打破国外对集成电路关键材料的垄断，基本形成完整的半导体产业链。和以往不同的是，任务成功的标准不仅仅是研发出300毫米大硅片，还要在2017年下半年连续6个月时间内，每月生产超过10万片大硅片。
新昇半导体科技有限公司总经理张汝京说:“研发成功已经是一项挑战，实现量产则是更大的挑战。”
小企业承接国家重大专项
和中国的半导体芯片设计及制造业的发展步伐相比，这些年中国半导体硅片制造业和世界先进水平的差距不仅没有缩小，反而拉大了。根据国际预测，到2020年左右，市场需要能制造14纳米、10纳米甚至7-5纳米的大硅片，然而中国到目前为止，还没有实现线宽45纳米集成电路以下的300毫米硅片量产化能力。
硅片直径变得越来越大，集成电路芯片设计线宽越来越小，这是从成本与芯片功能角度考虑的。张汝京一手拿着300毫米硅片，一手拿着200毫米硅片对记者说，制造集成电路的硅芯片，在同一个技术节点上，加工每一片的生产时间相差不太大，但硅片面积越大，单位时间内能够制作的芯片越多，在市场竞争中也就越占优势。不过，硅片面积增大，制造仪器设备也得跟着变大，更精密，成本也会上升，300毫米硅片很可能已经是成本和效益的最佳平衡点。
在半导体完整产业链中，我国在
芯片制造、切割、封装的数量上已经达到世界第一，不过，作为源头的硅片生产还牢牢掌握在他国手中。一旦海外供应商因种种原因中断硅片供应，中国投入上千亿美元建设起来的半导体芯片制造业，随时可能面临“无米之炊”或者“成本高涨”的尴尬局面。
两年前，国家科技部拿出一笔经费，向全国5个有能力的团队发出邀请书，最后有3个团队响应了国家号召，包括当时已经退休的张汝京和他们的团队。张汝京说，做出中国自己的大硅片是他的梦想。事实上，退休前他已经为此做了很多努力，这次“重出江湖”，就是希望能协助解决这个困扰中国半导体产业的“卡脖子”问题。
突围技术和专利的“包围圈”
半导体硅的制造工艺，是上世纪50年代出现的，时至今日，美、德、日、韩等国已经为本国的制作工艺申请了层层专利保护，作为后发国的中国想要在全链条上实现国产，就得冲破国外设置的专利“包围圈”。然而，基础专利无路
可绕，许多国家出于自身利益考虑，又不愿意将专利卖给中国，这也使得我国大硅片制造举步维艰。经多方努力，张汝京团队与国外合作伙伴达成了交叉授权和互利的安排，成功解决了知识产权问题。
早在2006年，刚刚完成90纳米芯片量产的张汝京开始着手硅片制作，而第一步就是解决技术来源与合作伙伴的问题。经过多场艰苦卓绝的谈判，到2008年，他与几家国外公司达成协议结成了合作关系。只是还没等签下合同，他就到了退休年龄。“这些年，不断有朋友让我做完这件事，我自己也很愿意完成这个使命。”张汝京说。这也是为什么当国家想做这件事时，他就愿意接下来的原因。尽管过去了8年，重新走上谈判桌的张汝京仍然从“老朋友”那里获得了原先谈妥的合作计划。
这几天，新昇的员工分外忙碌，因为这次的任务还包括申请460个专利。此前，他们在1年半时间里，已经在国内申请了约50个专利，海外申请了30个专利。
量产考验的是综合实力
这次“02专项”计划的要求，是承办
单位不但要研发成功，还要达成量产化的目标。
“产品即使做出来了，如果成本高了，也卖不出去。”张汝京说。事实上，量产是品质、稳定性和成本控制等多尺度的综合实力竞赛。
凭借在美国德州仪器公司20多年的工程管理经验，张汝京在为团队招募人才时就已经有这方面考虑，在他们的团队中，不仅有出色的研发人员，还有熟悉工艺流程、熟练操作仪器设备的产业化好手，他们也是张汝京从世界各地“请”来的———这些人才在传统科研团队中往往被忽略。
新昇公司在临港的大硅片量产基地中，有一个5层楼高的拉单晶炉厂房，一旦停电，炉中的单晶硅就会因为冷热不均而发生变化，也就是说，即便短暂的断电，整炉的单晶棒很可能就得报废了。
除了供电，制作硅片的工厂对供水、供气都有严格控制把关，一丁点纰漏都会导致产品报废。生产车间的净化程度，设备的精准性和稳定性，都必须精确掌握。而只有对这些环节了然于心，仔细操控才能降低成本，生产出合乎客户需要的高品质大硅片。
张汝京说:“做研发的人最重要的是有好奇心和好创意，而做产业化的人，需要的是一丝不苟和脚踏实地的态度以及坚定的执行力。”为确保300毫米半导体硅片制造技术在国内落地，海外来的核心技术团队成员将培训和培养国内的专业技术人员，确保大硅片国产化有充足的技术人员和接班的管理团队。
张汝京重新出山的消息一经传出，许多地方前来相邀，其中上海科委是很早就关注他并向他伸出橄榄枝的。“听说项目落户在上海，海外专家们参与的积极性就很高，招募人才也容易许多。”张汝京说。看着厂房正在建设中，各种仪器设备也陆续到位，他和团队都坚定相信，突破半导体大硅片产业化的这道坎一定能实现。