一出手就是「王炸」!承禹新材首批碲鋅鎘產品在第三代半導體領域取得新突破!

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1月27日下午,記者從安徽承禹半導體材料科技有限公司(簡稱「承禹新材」)獲悉,該公司最近獲得
中國科學院半導體研究所關於第三代前沿半導體材料碲鋅鎘單晶棒及晶片的檢測查驗報告。其結論和數據顯示,承禹新材制造的碲鋅鎘單晶棒及晶片,在紅外透過率等綜合參數性能、產品良率、晶棒及晶片尺寸規格、尤其是3英寸的全單晶圓片等幾項關鍵指標方面,均處於國內同行業中遙遙領先、名列前茅的位階,部分指標追平甚至領先國際技術水平。

一出手就是「王炸」!承禹新材首批碲鋅鎘產品在第三代半導體領域取得新突破! 科技 第1張

一出手就是「王炸」!承禹新材首批碲鋅鎘產品在第三代半導體領域取得新突破! 科技 第2張承禹新材碲鋅鎘單晶棒及晶片檢測查驗報告部分圖譜(說明:以上圖片版權歸承禹新材所有,侵權必究)

中國科學院半導體研究所是中國國務院直屬事業單位,是集半導體物理、材料、器件及其應用於一體的半導體科學技術的綜合性研究機構,在國內具有很高的權威性,被稱為「引領我國半導體科學技術發展的火車頭」。

「承禹新材此次順利獲得中科院半導體所的產品檢測報告,既彰顯出該公司在碲鋅鎘半導體材料制備技術方面具有雄厚的實力,也可以看出該公司未來巨大的發展潛力。」一資深業內人士表示。

記者了解到,碲鋅鎘,英文名稱cadmium zinc telluride,簡寫為CZT。自然界中並不現存有該物質,它是人工用碲、鋅及鎘三種單質(包含其它微量添加物質)化合生長而成單晶體,是屬於第三代前沿戰略性的半導體材料,是當前國際國內制造室溫中紅外探測、X射線探測、γ射線探測、核輻射及高能射線等探測器最為先進、優異的材料。

碲鋅鎘半導體材料在軍事用途上,主要是大幅提升武備的紅外探測性能及其成像清晰度,而當前國際上武備九成以上均是以紅外探測方式搜尋和發現目標的。在民用領域,未來主要應用於核醫療、放射源檢測、無破損檢測、核輻射探測、探溫探源檢測及夜視等領域、行業的設備、儀器的制造。其核心作用與意義在於更新迭代前述行業的設備、儀器的工藝、功能及性能,提升產業結構,助力國內這些行業同代等差參與國際競爭。更主要的是,碲鋅鎘半導體材料及器件可以提高核醫療、核輻射劑量、安檢等設備儀器(如CT機、X光機、安檢儀器等)功能與性能,降低放射源劑量,廣泛惠及民眾的醫療水平及健康。

正因該材料在軍事及民用領域具有上諸多革新、顛覆性的功能與性能,國際上少數幾個能生產制造的先進國家都將其列為戰略性、管制性的產品,對我國進行技術與產品的雙封鎖。

「而位於安徽省蚌埠市的承禹新材生產的綜合質量參數優良、高良率、大尺寸的碲鋅鎘單晶棒及其晶片(包括全單晶圓片,這是屬於首創性的高難度技術工藝,必將改變未來相幹產業工藝),必將有力打破這種掣肘,實現國內供給,助推國內諸多相幹行業設備、產品的更新升級,其意義重大、前景廣闊,是國人創新與研發能力的一個有力例證。」半導體領域一權威人士告訴記者。

歷史性落地蚌埠,創造新高度新速度新水平

據了解,2021年,蚌埠市水利局領導及蚌埠水利建設投資有限公司高層在對該項目經過多輪科學、嚴謹的求證、考察之後,果斷決策、高效執行,最終力促碲鋅鎘單晶半導體材料項目花落珠城蚌埠。2021年8月,蚌埠水利建設投資有限公司與合肥達識新材料技術開發有限公司共同合作投資成立安徽承禹半導體新材料科技有限公司。該公司現已成為國內首批進行純企業化、大規模化量產碲鋅鎘半導體材料的領跑者。

一出手就是「王炸」!承禹新材首批碲鋅鎘產品在第三代半導體領域取得新突破! 科技 第3張承禹新材碲鋅鎘單晶棒產品(技術工藝源於合肥達識公司)

承禹新材有關負責人告訴記者,公司計劃兩年內投資4億元,建設具有國際先進水平與規模的碲鋅鎘半導體單晶材料、晶片及其衍生應用系列產品的完整生產線。核心產品包括碲鋅鎘單晶棒、晶片、晶片及各類探測器模塊化部件的產品。其中,3英寸、4英寸的晶片規劃年產量4萬片以上,年產值20億元以上;晶片、探測器部件等系列衍生產品投產後,保守估計年總產值預計在30億元以上。

承禹新材一期一階段碲鋅鎘半導體材料項目從2021年月簽約落地,至同年12月7日首批產品出爐出產,僅歷時100天。2021年12月31日,公司斬獲國內兩大不同的重點裝備科研單位的訂單。2022年1月26獲得國家權威機構檢測查驗的報告。至此,總共歷時150多天。如此成果和效效率,在業內可謂鳳毛麟角,生動體現了「承禹水平」和「承禹速度」。

目前,承禹新材正在籌建兩級標準實驗室,計劃兩年內通過省級標準實驗室的驗收,力爭三年內通過國家級實驗室標準認定和冠名。未來2年內,該公司還計劃建設碲鋅鎘單晶晶片和探測器部件生產線。

產品性能優勢突出,廣泛應用於軍民兩域

業內人士表示,承禹新材生產的碲鋅鎘單晶材料及晶片是制造室溫X射線、γ射線、核輻射等探測器最為優異、先進的半導體材料,它具有噪聲低、暗電流低、熱穩定性好、電阻率高、探測射線能量分辨率較高、帶隙寬且可調、靈敏度高、計數率高、能量響應率高等諸多突出優點。其中,民用領域主要應用於核醫療、放射性安檢、夜視、紅外探測、核輻射探測、災難搜救、探溫探源、空間天文研究等設備、儀器上,軍用領域可應用於導彈、衛星、戰機、雷達、艦船、坦克、步兵戰車、單兵作戰等各類武器裝備紅外探測器及成像的材料。

一出手就是「王炸」!承禹新材首批碲鋅鎘產品在第三代半導體領域取得新突破! 科技 第4張承禹新材碲鋅鎘單晶圓片(3英寸)照片(說明:圖片版權所有,侵權必究)

記者了解到,在目前使用的CT機、X光機等醫學檢查中,以閃爍體探測器為核心部件的傳統醫療成像設備,相比碲鋅鎘單晶材料做襯底的核醫療設備,在成像清晰度、掃描層隔精度、放射元素輻射量、成像時間等性能指標上差距甚大。而在應用碲鋅鎘單晶材料制造的X光機、CT機等各類核醫療探測、成像設備的核心部件中,不僅可實現從間接成像轉向直接成像,而且掃描層隔更精微,成像更清晰,放射性元素劑量可以降低到原來閃爍體探測器劑量的三分之一,檢測時間可以縮短為原來四、五分之一左右,同時還可以延展醫療檢測的群體和適應症範圍。

當前,碲鋅鎘單晶體作為第三代半導體前沿材料正在以其優異、強大的性能及功能,不斷提升國內武備的紅外探測能力和裝備數量,推進國內核醫療設備、安檢儀器、夜視設備及諸多無破損檢測設備的產業升級。未來,碲鋅鎘晶體材料及器件在核科學、空間科學、材料科學和生物醫學科等領域的應用將會越來越廣。

一出手就是「王炸」!承禹新材首批碲鋅鎘產品在第三代半導體領域取得新突破! 科技 第5張承禹新材碲鋅鎘單晶方片(說明:圖片版權所有,侵權必究)

據悉,就在2021年12月28日,工業和資訊化部、國家衛生健康委、國家發展改革委等10部門聯合發布了《「十四五」醫療裝備產業發展規劃》(以下簡稱《規劃》)。這是國家層面推進醫療裝備產業發展的首個規劃。《規劃》將高分辨率X射線光子計數探測器列入產業基礎攻關行動的攻關關鍵零部件范疇,同時強調要突破多能譜X射線CT、移動磁共振成像系統、光子能譜CT、高性能單光子發射計算機斷層掃描(SPECT)系統、三維智能數字化X射線攝影系統(DR)等影像診斷裝備。而碲鋅鎘晶體探測器正是這些設備進行創新升級的關鍵支撐,它的諸多性能優勢,對踐行《規劃》而言,正是重要的「加分項」,可持續為醫療裝備的發展賦能發力。

十餘年艱辛方磨利劍,今朝出鞘初試鋒芒。

涓流無聲,匯聚成江海。承禹新材從開建到投產運營,再到產品通過檢測驗證,歷時不足半年。該公司能取得如此令人矚目的業績並非憑空而就,而是蚌埠水利建設投資有限公司與合肥達識新材料技術開發公司(簡稱「合肥達識」)雙方積極作為、成人立己、資源互益、精誠合作的結果,「珠落玉盤」,「娶對媳婦嫁對郎」是對雙方攜手合作的生動寫照。

「蚌埠水利建設投資有限公司是國有政策性投資公司,具有政策及資金方面的資源優勢。合肥達識則擁有國內領先的技術工藝以及先進的經營管理水平和優秀的市場運營能力。雙方真誠攜手,相得益彰,優勢互補,前景可期。」蚌埠水利建設投資有限公司冉凡榮董事長如是說。

記者深入了解到,合肥達識新材料技術開發有限公司雖是2021年8月份在安徽合肥成立,但其強大的技術底蘊、運營能力及團隊資源則發軔於北京。公司擁有卓爾不群、天賦異稟、志同道合的技術團隊和運營團隊。其核心技術人員由新材料(化合半導體方向)權威研究專家學者、資深技術專家、研究員、工藝師等組成,在半導體領域建樹和造詣頗深。他們將十幾年來研究的理論成果,以及經過艱辛曲折、難計其數的試驗和驗證才掌握到手的第二、第三代化合半導體材料的先進生產技術與工藝,進行了深度歸類和有機整合,逐步有序註入合肥達識公司,並進行推廣應用和產業化合作。

該公司目前已擁有以碲鋅鎘單晶為代表的多項先進、成熟的第二代、第三代半導體和其它化合材料及晶片的生產制造技術與工藝,並且具有專利權、使用權、受托轉讓權和合作經營權。公司研發的化合材料包括碲鋅鎘、碳化矽、透明高阻薄膜、銻化鎵、氮化鎵、氟化鋇、氟化鈣、砷化鎵、寶石級金剛石等。目前,公司已獲得多項相應非專利專有技術和專利技術。

合肥達識公司技術負責人告訴記者,公司雄厚的實力體現在既擁有打破國外封鎖的先進技術,更擁有人有我優的產品工藝。合肥達識公司所有掌握的碲鋅鎘單晶體材料技術在同行業處於先進水平,某些指標甚至追平或領先國際水平。公司掌握的碳化矽和透明高阻薄膜技術工藝等則屬於升級類別,不僅在產品性能質量、參數指標等方面顯著領先,而且生產成本也成倍降低。

自勉前行更實幹,襄助蚌埠高質量發展

行遠自邇,登高自卑。記者採訪了蚌埠市水利局荀異然局長。荀局長表示,承禹新材今天雖取得不錯的業績,但與國際同行業相比,在企業底蘊、技術寬度等方面,依然存在一定的差距。公司需要一如既往地保持低調、實乾的作風,繼續加大技術投入,同時加快研發碲鋅鎘材料的衍生產品,提高企業的管理水平,爭取獲得更大的成就,為蚌埠市材料產業乃至國內半導體產業的發展做出實實在在的貢獻。

記者採訪了行業內的一些資深專家,他們均表示承禹新材碲鋅鎘單晶材料及晶片項目,不僅符合蚌埠市委市政府最新對蚌埠市產業結構調整的決策與規劃,更為蚌埠增添了一個具有國際技術水平、中國戰略性材料研發與生產的企業,對擴大蚌埠「材料之都」的高度與影響力具有重要的意義。按照蚌埠市水利局、水投公司的規劃,在一兩年內,以承禹新材碲鋅鎘材料及其衍生產品為中心,深化與合肥達識公司的戰略合作,逐一落地碳化矽和高阻薄膜等項目,吸引和聚集這幾個高新材料的上下遊的企業,並展開戰略合作。這必將以蚌埠為區域形成半導體等高新材料產業群和產業鏈,對蚌埠市材料產業的升級提質、招商引資和上下遊產業集聚發展起到「聚光」作用。

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