向新之翼｜发丝1/10000级精度，抛光液如何托住芯片制造关键一环？

手机、电脑、智能家电……现代人的生活几乎处处都会用到芯片，但很少有人知道，如果基础材料硅片的表面不够平，再先进的芯片设计，最后也会全部报废。

芯片制造的光刻环节，对硅片平整度有着近乎极限的要求，化学机械抛光（CMP）便是让硅片光滑平坦的核心工艺。这曾列入我国35项“卡脖子”关键技术，核心耗材抛光液市场长期由海外企业占据。

供应链变局之下，国产力量加速突围。江苏山水半导体研发副总王辰伟从高校学者投身产业攻坚，带领团队突破多重技术关卡，国产抛光液成功打入国内主流晶圆厂，进一步走向海外市场。

实验室做得好，不代表工厂能用

科幻小说《三体》里的外星人飞行器“水滴”，是想象中的“绝对光滑”，用显微镜放大1000万倍也看不到一丝起伏。现实中我们当然造不出水滴，但芯片制造的12英寸硅片，经过CMP抛光，已经无限逼近人类工业化量产能力的光滑上限。它达不到科幻作品里原子锁死的完美境界，却要在直径300毫米的硅片上，稳定实现头发丝万分之一的纳米级平坦，支撑起芯片的批量生产。

CMP抛光液的原理并不复杂，“化学软化+机械擦除”简简单单一句话就能概括。这套工艺通过化学作用，在硅片凸起的位置生成容易去除的软化表层，再通过纳米磨料的机械摩擦把表层剥离，实现硅片纳米级平坦化。

然而，看似简单的理论原理，一旦加上“稳定量产”的前提，难度就变得很大。抛光液不仅要经过复杂的配方调试，还要与上下游厂商深度适配。因此，国内12英寸大硅片的抛光液市场，长期被美日企业牢牢攥在手里。

王辰伟读博时就把CMP领域作为研究方向，在河北工业大学任副研究员期间，他已经做出表现优异的CMP抛光液成果。但当时的现实情况让他倍感无奈：“我们做好的抛光液，哪怕是白送给工厂，人家都不肯上生产线试试。”

王辰伟解释道，半导体产线容错空间极小，抛光液需要与整套制造流程深度适配。任何新材料用到生产线上，都意味着整套流程需要调整，耽误时间不说，还可能造成大批产品报废，因此没有厂家敢冒险。于是，新鲜出炉的科研成果，就这么被挡在了生产线门外。

配方不等于量产，在试错中找出最优解

为了不让科研成果被动锁进实验室，王辰伟决定走向产业一线。2020年开始，他深度接触江苏的产业土壤，并与宜兴本土企业家达成合作，山水半导体由此诞生。2021年他加入江苏省科技镇长团，被派驻宜兴经开区挂职科技局副局长。任职期间，从实验室走到真实工厂，才是磨难的开始。实验室里在理想状态下表现优异的配方，进入真实产线，各类缺陷、难题便会集中爆发。研发团队开展大批量矩阵实验，上千组配方反复调试，不断迭代优化方案。枯燥反复的试错，便是研发工作的日常状态。

人才是突围的底气。以王辰伟为核心，企业会聚海归博士、高校教授、副教授等高层次人才，研发人员占比超三分之一。曾有大客户遭遇海外供货受限，急需国产方案托底，团队开启连续攻关，实验室灯火昼夜不熄，仅用半年，帮助客户把产品良率提升到国际同类水平之上。“我们的团队是能打硬仗的，科技创新走向市场，既要比质量，也要拼响应速度。”王辰伟说道。

企业搭建起从研发、中试到出厂检测的完整质控体系，累计申请79项专利，其中发明专利43项，先后获评无锡市准独角兽、江苏省及中国潜在独角兽企业，拿下多项省级科技荣誉。

不靠“爽文”剧本，国产材料走向世界

近年来，海外半导体材料供应频频受限，CMP抛光液也受到影响。国内芯片工厂必须直面供应链风险，但这也给国产抛光液带来了大规模进入生产线的机会。

历经数年沉淀，山水半导体交出三份沉甸甸的成果：国内唯一的实现12英寸边抛液规模化供货，国内率先攻克12英寸中抛液量产技术并落地；率先实现光通信磷化铟衬底抛光液量产，填补细分领域国内空白；同时是少数将抛光液产品出口韩国、中国台湾地区的国内企业。

如今山水半导体的产品批量供给国内头部厂商，2021—2025年营收连年翻倍。国产抛光液不只服务本土产业链，也拿到了国际高端市场的入场券。

“半导体材料突破不存在爽文剧本，更不存在个人英雄主义。”在王辰伟眼中，耗材的突围，依靠一大批科研工程人员扎根一线，一次次调试、上机、试错。“真正的国产替代，不是关起门搞自我循环，而是要参与全球的竞争、合作。”依托无锡市重点实验室，团队正布局更先进制程的抛光液体系。

目前，CMP抛光液的国产化已经取得重要突破，但半导体材料的长跑远未结束，更高阶制程依旧还有技术堡垒等待攻克，面向下一代技术的竞争，才刚刚拉开序幕。

现代快报/现代+记者 是钟寅/文 钱念秋/摄