日拱一卒功不唐捐 神工股份致力成為世界半導(dǎo)體硅材料的領(lǐng)跑者

    本報記者 李勇

    “在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，中國與世界先進水平差距較大，一定程度上限制了中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不過，2020年我們欣喜地看到，大量社會資源迅速涌入曾經(jīng)冷僻的半導(dǎo)體材料研發(fā)和生產(chǎn)領(lǐng)域。”神工股份董事長潘連勝在公司2020年度股東大會召開前與投資者進行交流時表示，“半導(dǎo)體硅材料研發(fā)及生產(chǎn)是一項系統(tǒng)工程，判斷經(jīng)營成敗的標(biāo)準(zhǔn)是長期大規(guī)模生產(chǎn)下的‘良率’水平。公司將以‘日拱一卒’的嚴謹科學(xué)精神，持續(xù)在‘低缺陷’‘高良率’等方面的積累經(jīng)驗。展望未來，成竹在胸！”

    發(fā)展態(tài)勢持續(xù)向好

    一季度營收同比增389.11%

    神工股份創(chuàng)立于2013年，2020年2月在上海證券交易所掛牌上市，是遼寧地區(qū)首家科創(chuàng)板上市企業(yè)。公司一直專注于半導(dǎo)體級單晶硅材料的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售，半導(dǎo)體級大直徑單晶硅材料是公司的傳統(tǒng)優(yōu)勢業(yè)務(wù)，目前已經(jīng)形成以半導(dǎo)體級大直徑單晶硅材料、硅零部件以及大尺寸硅片為主的三大主營產(chǎn)品。

    “上市前，公司的業(yè)務(wù)主要以大直徑單晶硅材料為主，2020年，公司將自產(chǎn)的單晶硅材料進一步向下游延伸，通過精密加工，加工成刻蝕機直接能夠使用的零部件，如上電極和下電極等。募投項目方面，公司已開始介入半導(dǎo)體硅片領(lǐng)域，初期的定位是從技術(shù)難度較高、應(yīng)用領(lǐng)域比較高端的8英寸P型輕摻硅片開始。”神工股份董事會秘書袁欣告訴記者，公司目前在北京和上海設(shè)有銷售公司，在遼寧錦州和福建泉州布局有生產(chǎn)基地，并在日本東京設(shè)有技術(shù)研發(fā)中心。

    據(jù)袁欣介紹，公司業(yè)務(wù)隨半導(dǎo)體行業(yè)整體發(fā)展也呈現(xiàn)出周期性的變化，2017年至2018年，公司業(yè)務(wù)快速增長，2019年因為行業(yè)整體去庫存和逆全球化沖擊，出現(xiàn)短暫回落，在2020年一季度出現(xiàn)低谷后，2020年二季度起又開始大幅回升，呈現(xiàn)環(huán)比逐季上升的態(tài)勢，2020年一季度，公司營業(yè)收入已經(jīng)接近歷史單季最高水平。

    2020年全年，神工股份實現(xiàn)營業(yè)收入1.92億元，比上年同比增長1.86%，實現(xiàn)歸屬于上市公司股東的凈利潤1億元，比上年同期增長30.31%。2021年以來，公司業(yè)務(wù)繼續(xù)保持高增長態(tài)勢，今年一季度，公司實現(xiàn)營業(yè)收入8409.12萬元，同比增長389.11%，實現(xiàn)歸屬于上市公司股東的凈利潤3939.58萬元，同比大增1752.66%。

    嚴控材料本身缺陷

    提高良品率

    “所有硅材料中，最最核心的就是第一步，也就是對材料本身缺陷的控制。若在前期對氧碳含量以及金屬元素等內(nèi)在缺陷沒有控制好，后期即使通過高端的加工設(shè)備，也沒有辦法再去改變單晶硅材料內(nèi)部的指標(biāo)。”袁欣跟記者講道：“公司最最重要的核心工作，就是能把材料本身的特性控制得很好。”

    袁欣向記者介紹道，塊狀固態(tài)的原始多晶硅通過高溫融化成硅液，再把固體籽晶浸入硅液中，通過籽晶的旋轉(zhuǎn)提拉，讓硅液一點點通過冷卻變成固體，讓雜亂無章的硅原子重新變成有序的單晶排列。

    “大直徑單晶硅材料直徑越大，需要熱場的尺寸就大，保證硅原子整齊有序地排列起來就越難。”袁欣告訴記者，要通過晶體成長速度、旋轉(zhuǎn)速度等一系列參數(shù)相互組合，并隨時精準(zhǔn)地進行動態(tài)控制，才能變成單晶。

    “做晶體是一個系統(tǒng)工程，每一個環(huán)節(jié)步驟，一直到底層的操作工人，甚至連最基本的掃爐清潔環(huán)節(jié)，都很重要。雜質(zhì)多，缺陷產(chǎn)生的就會多。”潘連勝告訴記者，“晶體最重要就是控制缺陷率，缺陷越多，后期形成集成電路失敗的概率就越大，故障率就越高。”

    潘連勝表示，公司在材料方面，從一開始就下了最大的血本和力氣，這也是公司的立足之本。

    值得關(guān)注的是，與大部分行業(yè)都不一樣，要想做出合格的硅材料，并不是有一臺設(shè)備，有拉晶爐就能實現(xiàn)的，生產(chǎn)過程中，還要牽涉到從熱場設(shè)計到拉晶速度等多種參數(shù)的調(diào)整，才能保證拉晶過程中原子的有序排列，保證成品的點缺陷較少，這些都需要豐厚的基礎(chǔ)知識和長期積累的生產(chǎn)經(jīng)驗。

    袁欣舉例稱，光一個上電極一般就會有2000個微孔，在加工時要求這些孔要位置準(zhǔn)確，對孔的直徑大小、內(nèi)壁光整度要有非常高的要求，加工時要一氣呵成。加工過程中，如果有一點點電流擾動造成鉆頭波動，都會導(dǎo)致電極失效，對硅片刻蝕效果都會產(chǎn)生很大的影響。

    研發(fā)出直徑達22英寸單晶體

    鞏固領(lǐng)先地位

    近年來，公司大幅提升研發(fā)投入，為未來進一步發(fā)展，打下了堅實的基礎(chǔ)。

    公開披露數(shù)據(jù)顯示，2020年，神工股份研發(fā)投入共計1790.11萬元，較上年同期大幅提升80.93%，在營收中的占比也由2019年的5.25%提升到2020年的9.32%。

    “2020年公司在精準(zhǔn)摻雜工藝、改善晶體缺陷密度、優(yōu)化投料方法等方面都取得了研發(fā)成果，最終體現(xiàn)在我們品質(zhì)上的改善，良品率的提高，也帶來了成本的下降。”袁欣認為，在研發(fā)上的持續(xù)高投入，也是公司樹立品牌、獲得客戶信賴的重要基石。

    據(jù)袁欣介紹，在大直徑單晶硅材料領(lǐng)域，2020年公司研發(fā)團隊成功生長出直徑達22英寸的單晶體，進一步鞏固了公司在該領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

    “目前直拉單晶法能夠做得到的最大的極限就是22英寸，再往上已經(jīng)達到直拉法的邊界，很難再有更大的直徑。”袁欣告訴記者，22英寸也是目前世界上最大直徑的單晶體，這不僅是神工股份進行的一次成功實驗，也是公司面向未來所做的技術(shù)儲備。未來隨著下游半導(dǎo)體硅片尺寸提升到18英寸，就需用到22英寸的晶體。

    “在單晶硅材料領(lǐng)域，產(chǎn)品直徑越大，技術(shù)難度越高，產(chǎn)品售價越高，市場的參與者也越少。”據(jù)袁欣介紹，在大直徑單晶硅材料上，公司是出貨量最大的公司，目前國際上主要競爭對手，如韓國的相關(guān)公司，基本只生產(chǎn)15英寸以下產(chǎn)品。神工股份的定位就是超大直徑單晶硅材料制造，近年公司的整體毛利率和凈利率都保持著較高的水平，這也從一個側(cè)面證明了公司技術(shù)的穩(wěn)定性以及市場對公司品牌和產(chǎn)品的認可。

    向下游硅零部件領(lǐng)域拓展

    取得初步成功

    自創(chuàng)立以來，神工股份一直踐行科技報國，致力于成為中國乃至全世界硅材料領(lǐng)域的領(lǐng)先者，除了在原有大直徑硅材料領(lǐng)域繼續(xù)深耕，公司也向下游延伸拓展。

    在半導(dǎo)體設(shè)備核心硅零部件領(lǐng)域，神工股份也開始獲得集成電路制造廠商的批量訂單，并通過了國內(nèi)某干法刻蝕機制造商的評估，這也標(biāo)志著公司從既有“大直徑單晶硅材料”領(lǐng)域向下游“硅零部件產(chǎn)品”的拓展已取得初步成功，在實現(xiàn)“半導(dǎo)體材料及零部件國產(chǎn)化”征程上又邁出了堅實的一步。

    據(jù)袁欣介紹，公司目前已經(jīng)掌握了硅材料的加工技術(shù)，在高深徑比鉆孔技術(shù)、孔內(nèi)腐蝕、清洗技術(shù)等方面積累了一定的經(jīng)驗。公司針對12英寸刻蝕機先進機型對硅零部件進行開發(fā)，準(zhǔn)時交付了客戶的樣品訂單，并有望在今年把客戶的評估訂單轉(zhuǎn)化為量產(chǎn)訂單。

    公司的8英寸半導(dǎo)體級輕摻低缺陷拋光硅片項目方面，目前公司生產(chǎn)的硅片可應(yīng)用于8英寸最高端的90納米制程中，公司對切片、打磨、拋光、清洗等工序分階段進行突破，目前已經(jīng)打通全工序，并處于產(chǎn)量爬坡階段。

    “雖然各道工序都打通了，但每道工序的工藝窗口還需要進一步固定化，目前是小量生產(chǎn)，未來量上來后，也需要保持原有的技術(shù)品質(zhì)，這就需要通過跑量來進一步提升，目前正處于工藝的摸索、產(chǎn)量的提升和成品率的進一步穩(wěn)定這一階段。”袁欣告訴記者，目前硅片生產(chǎn)過程中，大多數(shù)的技術(shù)指標(biāo)和良率已經(jīng)達到或基本接近業(yè)內(nèi)主流大廠的水準(zhǔn)，公司希望通過不斷重復(fù)性生產(chǎn)，在產(chǎn)量提升后，也保持與世界一流相似的水準(zhǔn)。

（編輯 崔漫 喬川川）