神奇的“超新星”，是一面镜子？

一起攻克芯片制造的“卡脖子”问题

如果你认为这是一面镜子，那小北就要好好给你科普一番了。

这块形似镜子的薄片，名为碳化硅衬底，是第三代半导体芯片制造所必需的材料。别看它不过成年人手掌大小，却是要越过极高的技术壁垒才能制作投产。

目前，全南京只有位于新区的“超芯星”实现了6英寸碳化硅衬底的批量生产，并且成功研制了国内首台套高速率碳化硅单晶生长设备，是全国唯一一家同时拥有两种量产长晶技术路线的半导体公司。

回答这个问题之前，我们首先要理解芯片的构造。

每每提及芯片二字，你的脑海中是不是会浮现出一个扁平的黑色方块？这肉眼可见的黑色部分，其实是封装芯片的保护壳。

真正的芯片非常脆弱，其本体是包含大量集成电路的细小薄片，需要从晶圆中分割而成。晶圆是经由沉积、光刻、注入、刻蚀等大量工序后制成的圆形薄片，是集成电路的载体，而衬底则指尚未加工的晶圆，是芯片制作的基板材料。三者关系可列为衬底—晶圆—芯片。一整片晶圆在切割后，可以得到数个芯片。

简单来说，衬底是芯片制造的核心基础，位于整套工艺的最上游端。如果把后续工艺比喻为种植庄稼，那衬底制作就是开垦土地。只有土地肥沃，庄稼才能茁壮生长；也只有衬底足够大、材料特性足够好，芯片制作才能以更低的成本达到更高的性能。

碳化硅衬底，顾名思义，当然是用碳化硅制成的衬底。

与传统材料相比，碳化硅拥有更优异的物理化学特性，由其制造的半导体器件具备大功率、耐高温高压、低能耗等优势，能实现电子电力系统的小型化、轻量化、高效化和低耗化。这也使其成为当下最炙手可热的第三代半导体材料，应用前景极为广阔。

在航空航天、轨道交通、智能电网、5G通讯等重要国防和民用领域，碳化硅已逐渐成为“新基建”的核心材料，而在白色家电、电动汽车这些更贴近生活的领域，碳化硅芯片同样发挥着大作用。

以近年来愈发火热的电动汽车为例，碳化硅模块的应用会使其平均续航能力提升7%-10%，汽车PCU体积减少80%，能耗降低75%以上。这无疑对支持国家“碳达峰、碳中和”目标实现有重要意义。

作为半导体材料界的“小红人”，碳化硅却并非自然界的“土特产”，而是来源于遥远的外太空，1893年由法国科学家亨利·莫瓦桑在一块陨石碎片中发现。

当前，碳化硅单晶只能依靠人工合成获得，国内大批量制造的衬底也普遍在4英寸，大尺寸衬底短缺且昂贵，下游应用端成本难以降低。如何跨越尺寸限制，是芯片产业发展的关键问题。

面对“卡脖子”技术，超芯星向大尺寸碳化硅衬底迈出了自主可控的重要一步。

2019年10月，成立不到半年的超芯星推出了大尺寸（6-8英寸）碳化硅单晶衬底材料，这也是国内首创大尺寸扩径技术。从4英寸到6英寸，不仅是2英寸的扩展，更是代表着关键技术的攻关和生长工艺的改进。

2020年，超芯星聚焦单晶生长技术突破，创新自研原本依赖进口的生长设备，全国首台套高速率碳化硅单晶生长设备从这里诞生。在国内业界尚未开展液相法的时候，超芯星已能同时布局两种技术路线。

2021年，超芯星荣誉与融资“双丰收”，不仅成为新区的培育独角兽企业，还收获了数亿元的A+轮融资，用于加筑技术壁垒、加码产品迭代，为创新发展注入强动力……

“碳化硅源自超新星爆炸产生的陨石，碳化硅衬底材料是芯片的基础，我们公司取名‘超芯星’，也是希望能成为行业中的新星。”

目前，超芯星已实现了晶体生长、加工、检测的全线贯通，设计年产6英寸碳化硅衬底约两万片。

在超芯星的企业宣传册中，有这么一句标语：没有“芯”材料，何谈自主创“芯”。

通过自主创新来自主创“芯”，这正是董事长刘欣宇不变的初心。在瑞典深造的经历，让他深刻意识到半导体材料自主可控的重要性。为此，他选择回国创业，超芯星横空出世。

正因助力国产芯片产业发展的迫切之心，超芯星团队始终将自主创“芯”作为前进的方向。即使已经实现了6英寸碳化硅衬底的批量生产，他们依然将研发当作主线，专注于大尺寸、高质量碳化硅衬底生产技术的攻坚，不断取得实质性的技术突破。截至2021年，团队已收获24项专利。

创新的内核总会相互吸引，超芯星于2020年选择落地新区，现已建立起二期厂房，实现了全面通线。

“我们承担了江苏省8英寸碳化硅项目，以后在产品方面也将发力8英寸及更大尺寸，在设备方面则是规划自研设备。”谈及未来，袁振乾脸上是挥之不去的笑意：“三期扩产规划已经启动，规划产能30-50万片，是目前产能的15-25倍。B轮融资也已经启动，正和多家机构洽谈中，今年会有两轮融资。”

站在近5000平的巨大厂房中，严格按照标准设立的车间干净整洁，巨大的生产设备发出阵阵轰鸣，热爱技术创新的研发人员们兢兢业业，半导体新材料的未来正在这里扬帆起航。

相信在新区这片创新热土上，超芯星能够成为领先的碳化硅半导体材料研发生产企业，助力解决材料卡脖子问题，为新区打造“两城一中心”贡献“芯”力量，为中国碳化硅以及半导体产业发展创造“芯”未来。