發展光通訊，雷射芯片材料是關鍵。位於邳州市的江蘇華興雷射科技有限公司，是國內首家掌握砷化鎵和磷化銦基全波段半導體雷射和探測晶圓材料量產技術的國家高新技術企業、國家級專精特新「小巨人」企業。該公司研發經理王巖今年38歲，是清華大學博士後。她和丈夫羅帥從北京來到邳州創業，用幾年時間打破國外壟斷，填補了中國在半導體行業上遊核心材料環節的技術和產品短板。
顯微鏡下給「蛋糕」雕花
純度為99.9%的磷化銦或砷化鎵單晶棒，透過橫向切割，成為尺寸為2至4英寸或2至6英寸的圓形晶片。拋光後，這些看起來比鏡子還要光滑的晶片，就是該公司制作的主打產品——半導體雷射發射及探測外延片要使用的基礎原材料。
「這就像蛋糕坯，我要一層層壘，在上面雕出‘花’，形成特定的結構。」擔心理論太過深奧，王巖用形象的比喻，把科研工作說得通俗有趣。她幽默地形容，自己是一個「蛋糕師」。
王巖做的「蛋糕」用肉眼無法看出差別，但是原來的晶片在顯微鏡下經過「外延生長」已經變了模樣。王巖介紹，在600攝氏度到1200攝氏度以及低壓腔室環境內，再通入多種高純度材料和純度大於99.9999999%的超高純載氣，進行化學反應，形成幾十到幾百層厚度不等的奈米級半導體薄層。「整個生長周期約為4到8小時，每個薄層結構都需要精準控制化學成分、應力、摻雜等參數。」說起專業技術，王巖又展現出科研人員的嚴謹。
有了這些薄層，就可以設計光柵結構。記者了解到，光柵是由大量等寬等間距的平行狹縫構成的光學微結構，是制備雷射芯片不可或缺的關鍵工藝，需要極高精度的光刻、顯定影、刻蝕、清洗等半導體工藝。
光柵結構僅有幾十奈米，而外延的關鍵層甚至只有幾奈米，因此必須在無塵車間生產。目前，華興公司擁有百級、千級和萬級潔凈車間共5000余平方米。車間內，無數個高效空氣過濾器一直在迴圈過濾空氣，工作人員穿著全覆式無塵衣保證空氣潔凈。潔凈車間的標準十分嚴格，比如百級潔凈車間要求每立方英尺空氣中，0.5微米的懸浮顆粒數量要少於100顆。
王巖透過自主搭建全像曝光產線並進行全像光柵曝光、刻蝕工藝的開發，實作了2至4英寸晶圓片在200至400奈米周期波段的光柵制備，所制備光柵在晶圓面積、關鍵技術參數和量產穩定性方面均處於業界領先水平，並已進行批次化生產。正是靠著這一創新，她的這項技術被評為「江蘇省職工十大先進操作法」。
創新產業轉化實作批次化生產
發展半導體產業有四大基礎，分別是核心基礎零部件、先進制造工藝、關鍵基礎材料、產業基礎技術。王巖瞄準的關鍵基礎材料，處於產業鏈上遊。過去，中國芯片和相關材料的中高端市場被美日壟斷，只能大量依賴進口，采購渠道也受制於人。
「實作高端半導體雷射芯片技術的國產化，就像一顆種子植入心底。」2016年2月，在招商引資政策激勵下，王巖舉家在邳州紮根，決心發展半導體產業。當時，她和愛人羅帥在中國科學院半導體研究所做研究，他們有共同的方向和目標：把實驗成果進行產業轉化。
「原來在實驗室能把東西做出來就行，但要產業化就要有良率要求。」王巖記得，最初的良率只有30%，需要對整個平台體系進行最佳化。塗膠、曝光、檢測……就這樣每兩天一個周期，王巖經過3年600多次枯燥的反復試驗，去年產品良率已超過99%，相關技術處於業界領先水平，公司產品的附加值隨之提高4到6倍。
創新成果，並非唾手可得。「良率在50%時好像遇到了瓶頸，每次都要推倒重來，很痛苦。」王巖很慶幸，自己和家人、團隊沒有放棄，大家一直堅信可以做出來。就這樣經歷了小半年時間，他們終於完成了從量變到質變的過程。目前，該產線已實作批次化生產。
一次次技術突破，讓王巖得到社會各界的充分肯定，先後獲得江蘇省雙創團隊核心成員、江蘇省「333高層次人才培養工程」培養物件、江蘇省五一勞動獎章。
從一片玉米田到一個現代化產業園
王巖在華興公司還有另一個身份：黨支部書記。她和愛人牽頭成立黨員技術攻關小組，帶著10多名黨員沖在科研最前沿。這些年，公司累計獲得授權專利50余項，她指導工程師郭豐研究新方法，已實作高端光通訊用DFB雷射器外延片的量產。在王巖帶動下，華興還聯合邳州當地11家半導體材料和裝置生產企業，成立「半導體企業黨建聯盟」，透過把支部建在產業鏈上，實作資源共享、資訊互通、抱團發展、強強聯合。比如華興用的光刻膠、刻蝕裝置等，就來自聯盟企業。
「當初剛來創業時人生地不熟，公司的這片地還是一片玉米田。」出生在內蒙古的王巖很感慨，如今這裏已建起一個現代化園區，是邳州市半導體材料和裝置產業園。他們公司也從創業初期的10余位成員，發展到由中國科學院院士、國家高層次人才特殊支持計劃、海歸博士組成的核心技術和營運團隊200余人。王巖也把兩個孩子帶到了邳州上學，就是決心長期奮鬥，幹出一番事業。
正是以華興、博康、上達、魯汶、谷陽等企業為龍頭，邳州的半導體材料與裝置產業已發展規上工業企業29家，在光刻材料、光電材料外延、柔性材料生產、生產測試裝置、泛半導體材料等五大領域不斷取得突破。特別是在科技創新以及人工智慧新需求推動下，各家企業加快轉型升級，不斷推出新產品。華興公司入選省科技重大成果轉化計畫、魯汶儀器公司獲批省級首台（套）認定、上達半導體公司獲批省級智慧制造示範工廠……一個個亮眼成績，讓邳州半導體產業的行業地位、國際影響力持續提升。
「我們還有提升的空間，一定會專註於行業，不斷錘煉技術。這個市場很大，我們才剛開始呢。」王巖深知，目前產品的市場占有率還不算高，但是未來空間廣闊，她說：「外國人如果不賣給你怎麽辦呢？至少現在，我們中國人有了！」
新華日報·交匯點記者 王巖
