西安航天基地向关键核心技术发力

2024年，新质生产力成为发展关键词。日前，陕西省也发布了《陕西省高水平推进产业创新集群建设加快形成新质生产力实施方案》以及系列产业集群的培育计划，围绕产业现状定下发展目标，并根据各地的资源及优势，制定了明确的建设重点。

其中，在《陕西省培育千亿级第三代半导体产业创新集群行动计划》里，提到陕西在第三代半导体设备、材料、设计、制造和封测等相关领域，汇聚了一批创新型企业、高校和科研院所，拥有一批自主知识产权技术和产品，发展基础和优势明显。在碳化硅与氮化镓衬底和外延产品及设备方面，位于航天基地的西安晟光硅研半导体科技有限公司（以下简称“晟光硅研”）位列其中。作为发展新质生产力的主力军，晟光硅研如何以科技创新推动产业创新，实现生产力水平的跃迁？

走进晟光硅研实验室，工作人员正在进行材料的加工实验，设备形成的微射流激光束正在对一块材料进行切割。这是晟光硅研目前最核心的研发项目“基于硬脆材料尖端加工—微射流激光先进技术”。

微射流激光技术，是细水射流引导激光实现加工的先进技术，该技术将激光束聚焦后耦合进高速的水射流，加工时，聚焦到喷嘴位置的激光束在微细的水柱内壁形成全反射后，生成截面能量均匀分布的能量束而被引导至工件表面。通过独特的激光与水射流耦合的加工方法，解决传统加工热损伤、重铸层、锥度大等问题，不仅可实现高精密的加工精度，还可使加工区域保持冷却和干净。

相较于与传统激光点光源的加工方式，微射流激光技术把点光源变成类似激光剑的线光源，恒定激光密度能够完成高质量切割壁、无热损伤、无锥度的高效加工，其能量束有着近150mm的加工深度范围。

作为一家完全实现商用化微射流激光先进技术设备的研发、制造企业，工作人员介绍，在应用领域上，该项技术以碳化硅的成熟应用为起点，不断拓宽业务领域，目前已经延伸至氮化镓、超宽禁带半导体氧化钾、金刚石，陶瓷复合基板、航空航天复材等新领域。

受益于国家经济刺激政策的实施以及新能源、新技术的应用，中国的化合物半导体行业也正在迅速崛起，成为全球半导体行业中的重要参与者之一。从碳化硅材料的发展趋势来看，同为三代半导体的另一种优秀材料氮化镓也逐步崭露头角。

晟光硅研联合创始人杨森介绍，自2022年6月份开始，晟光硅研就与国内头部氮化镓单晶材料厂进行材料端切片技术的联合开发，相较于碳化硅材料发展速度，氮化镓单晶材料目前主要集中在2寸为主、4寸研发优化、材料质量与扩径同步进行的状态，且材料厚度不高，外径端缺陷较大。如何将有限厚度的材料提升出片率以及将缺陷部分定向去除是微射流激光一直研究的方向。氮化镓材料本身硬脆属性较高，微射流激光技术在对材料加工过程中能够很好地进行温度控制，避免镓离子因高温液化附着材料难以去除的常规加工弊端，通过特定加工工艺进行技术定型，晟光硅研已在2023年完成典型氮化镓客户的设备交付，助力氮化镓产业加速发展。

后摩尔时代的到来加快了金刚石、氧化镓等超宽禁带半导体材料的开发。以氧化镓、氮化铝、金刚石为代表的新兴超宽禁带半导体材料，具有禁带宽度大、耐击穿、载流子迁移率高、热导率极高、抗辐照等优点。在热沉、大功率、高频器件、光学窗口、量子信息等领域具有极大应用潜力。“2024年，晟光硅研也计划推出特定功率的金刚石加工专用设备，技术赋能氧化镓产业发展，进一步加大研发的人力物力投入，不断优化工艺参数，使得微射流激光技术延伸至高精尖领域难点攻克。”杨森表示。