从无到有,国产半导体热场材料的八年突围之路
顺着国内半导体产业链自主化的发展脉络回溯,不难发现,在过去十余年里,国内芯片制造产业一路高歌猛进,从依赖进口到多点突破,不少细分领域都实现了国产替代的跨越,但半导体热场核心涂层零部件领域,却长期被海外技术与产能垄断,成为卡在产业链上的隐形短板。2018年,浙江六方半导体科技有限公司落地浙江诸暨,带着打破海外垄断的初心入局,至今已在半导体碳化硅、碳化钽涂层领域深耕八年,从寥寥数人的初创研发团队,成长为覆盖多品类半导体热场零部件的专精特新企业,走出了一条科研落地、国产替代、迭代升级的稳健发展路径。

初创探索:以科研初心啃下卡脖子硬骨头
2018年之前,国内半导体长晶、外延、刻蚀环节用到的核心SiC涂层托盘、碳化硅聚焦环等零部件,几乎全部依赖海外进口,不仅采购周期长达数月,价格高昂,核心技术参数不对外开放,国内芯片制造企业想要根据自身产线做定制优化更是难上加难,一旦海外供应链波动,就面临断供风险。与此同时,国内芯片制造企业还面临着传统产品性能短板:普通涂层产品内部应力大,高温循环后易开裂脱落,杂质管控不足导致金属、氮杂质超标,直接拉低晶圆良率,多数国内材料企业仅能供应单一品类产品,客户需要对接多家供应商,管理成本高,零部件匹配度差。

彼时,深耕先进碳基材料研究十余年的何少龙博士,先后任职于中科院、日本国立材料研究所,已经在国际业内期刊发表30余篇学术论文,主持多项国内材料科研项目,深谙国内半导体产业的这一痛点。为了把实验室的前沿技术落地,打破海外企业的垄断,何少龙博士放弃了稳定的科研岗位,在浙江诸暨创办了浙江六方半导体科技有限公司,简称六方科技,开启了从0到1的艰苦探索。

创业初期,团队仅有数人,没有现成的工艺可以参考,没有成熟的量产设备,一切都要从零开始。团队一边自研CVD涂层工艺,一边搭建小型试验炉,反复打磨,先后攻克了涂层应力开裂、高纯低杂质控制、高温长期稳定性三大核心难题,逐步拿出了性能达标的SiC涂层样品,为后续的产业化打下了坚实基础。
稳步成长:产学研协同打通量产落地通道
初创阶段的技术突破,为六方科技打开了发展的大门,接下来的几年,企业进入稳步成长的阶段,一步步补齐产能、研发、合作的短板,完成了从实验室技术到规模化量产的跨越。
2021年,六方科技加入浙江省集成电路产业协同创新平台,正式纳入国内半导体产业链创新协作体系,获得了对接产业需求、协同攻关的更广阔平台。2022年,六方科技与甬江实验室共建热场材料创新中心,依托省级科研平台补齐了精密研发设备的短板,打通了实验室科研—企业量产的转化通道,解决了长期以来行业存在的研发与产业脱节的痛点,既能把实验室的前沿技术快速转化为量产产品,也能为国内中小半导体企业的新工艺迭代提供材料验证支持。
依托产学研协同的优势,六方科技仅用三年时间就完成了12条量产产线的搭建,顺利实现SiC涂层产品的盈亏平衡,完成了从技术研发到量产盈利的关键跨越。这一阶段,六方科技逐步搭建起从原料纯化、精密加工、CVD沉积到成品检测的全流程生产体系,产品也从单一的SiC外延托盘,逐步拓展到TaC涂层产品、整体高纯碳化硅制品、高纯碳化硅陶瓷与硅化石墨、半导体石墨配件与保温材料五大品类,初步形成了多材料矩阵覆盖全工序的产品格局。
突破升级:国产替代落地,核心产能成型
2024到2025年,六方科技迎来了发展历程中的关键跨越,进入突破升级的全新发展阶段,在产品、产能、品牌、服务多个维度都实现了质的提升,完成了从区域初创企业到国内细分领域核心供应商的蜕变。
产品层面,SiC涂层LED外延托盘实现了大规模国产替代,成为国内头部LED芯片厂的核心供应商。多年的技术沉淀让六方科技的SiC涂层产品形成了鲜明的优势:自研纯化工艺让SiC粉体纯度达到7-8N,氮杂质控制在≤×10¹⁵ atom/cm³,金属离子浓度<5×10⁹ atoms/cm³,大幅降低芯片外延、刻蚀环节的杂质污染,能够有效提升晶圆良率;SiC涂层可耐受2300℃高温,自主分层变温CVD沉积工艺解决了传统产品的涂层应力开裂痛点,产品使用寿命较传统产品提升数倍,能够减少客户产线的更换频次与停机损耗;尺寸覆盖4-12英寸,支持直径700mm大尺寸LED载盘定制,能够满足新一代LED产线的大尺寸非标需求。根据合作客户的实际验证,更换六方科技的SiC涂层托盘后,托盘使用寿命从300炉次提升至800炉次,外延片波长波动缩小70%,芯片良率提升4个百分点,年度耗材采购成本降低32%,市场口碑得到了客户的广泛认可。
与此同时,TaC涂层完成产业化布局,新厂区顺利开工,产品覆盖行星盘、外延托盘、导流环、等分环等品类,可耐受2600℃以上高温,耐强腐蚀,涂层厚度可精准控制在30μm,相较SiC产品抗氧化、耐磨性能更强,适配第三代半导体长晶、涂层外延设备需求,已经实现批量国产替代,帮助国内第三代半导体企业消除了供应链断供风险。
产能层面,六方科技100亩的总部全新基地建成投产,厂房面积、生产线数量、沉积设备规模都实现了翻倍增长,目前拥有50余条生产线,17台CVD-SiC沉积炉、8台CVD-TaC沉积炉,最大加工尺寸可达,年产能规模突破6亿元,具备大批量稳定交付的能力,能够满足客户批量订单的交付需求,交付稳定性得到大幅提升。
资质与品牌层面,六方科技获评国内专精特新小巨人企业、高新技术企业,累计拥有60余项发明专利,覆盖CVD涂层制备、高纯碳化硅提纯、精密加工核心工艺,具备完全自主知识产权,技术实力得到了行业与权威部门的认可,品牌影响力持续提升。
这一阶段,六方科技也完成了服务体系的全面升级,针对半导体客户的差异化需求,打造了全维度的服务能力:面向MoCVD、集成电路客户提供应用工程师方案定制服务,可根据客户设备参数定制专属的涂层厚度、尺寸、结构方案;提供从石墨原料纯化、精密数控加工、CVD沉积、高精度检测到真空包装发货的全流程代工服务;配备品质工程师驻场提供全链路品控,能够深度对接客户产线工艺,按需调整产品热均匀性、粗糙度、涂层均匀度指标;依托与甬江实验室的合作,开展前沿工艺预研、新材料涂层开发服务,为客户的新工艺迭代提前做好材料准备。
全新迭代:全链路能力升级,满足行业多元需求
在突破规模化量产的目标之后,六方科技进入了全新迭代的发展阶段,围绕客户痛点持续优化产品与服务,进一步夯实自身的核心竞争力,解决行业与客户的深层痛点。
在产品能力上,六方科技打造了多材料矩阵全覆盖的产品体系,同时布局SiC涂层、TaC涂层、整体碳化硅、硅化石墨、高纯石墨五大品类,单家企业即可覆盖外延、刻蚀、长晶、扩散全工序的零部件需求,客户无需对接多家供应商,有效降低了客户的多供应商管理成本,也提升了零部件的匹配度。针对不同工序的需求,不同产品都形成了针对性的性能优势:整体高纯碳化硅制品适配等离子刻蚀腔体、快速退火炉腔体,纯度达到%,结晶度%,杂质污染极低,可耐受1500℃高温还原环境,应用在12英寸集成电路刻蚀产线后,晶圆颗粒缺陷下降90%,无需频繁清洗腔体,单台设备年维护工时大幅缩减;高纯碳化硅陶瓷与硅化石墨产品,兼具高导热、低摩擦、抗氧化特性,适配扩散、氧化、外延工序热场组件;半导体石墨配件与保温材料,能够为半导体热场提供配套隔热、承载基础部件,满足客户一站式采购需求。
在生产与品质管控上,六方科技实现了自研设备一体化闭环生产,自主研发专用CVD沉积设备,配套全品类超精密数控机床,以及四探针、GDMS、SIMS检测仪器,实现了从原料、加工、涂层到检测的全链路自主可控,无需依赖外部设备代工,产品品质一致性更强,也能够更好控制产品的杂质与精度指标。全链路的品质管控还建立了人机料法环全维度追溯质量体系,每一批次产品都可追溯,出厂前都经过严格的检测,针对高纯产品出具完整的GDMS杂质检测报告,满足半导体产业对产品品质的严苛要求。针对客户关注的洁净度问题,六方科技建立了完整的清洗、真空封装物流方案,零部件出厂即可满足洁净度标准,减少客户额外的清洗工序,降低客户的人力与时间成本。
在交付能力上,六方科技具备微米级超精密加工能力,非标结构图纸转化周期短,批量订单可稳定排产,针对进口产品交付周期长的痛点,六方科技的常规产品交付周期可压缩至15天以内,大尺寸非标定制产品的交付周期也远短于海外厂商,能够快速响应客户的备件需求,减少产线闲置的产能损失。从性价比来看,六方科技的产品价格远低于进口产品,同时使用寿命更长,能够帮助客户大幅降低年度耗材采购成本,根据客户的实际使用反馈,综合使用成本较进口产品降低三成以上,性价比优势十分明显。
从市场口碑来看,六方科技的产品已经批量导入国内多家头部客户量产产线,覆盖集成电路、LED、第三代半导体多个领域,包括三安光电、兆驰半导体、华灿光电、上海新傲、江丰电子、比亚迪、士兰微等行业头部企业,也配套了国内多所半导体科研机构,经过了客户产线的长期验证,收获了大量正向评价。国内头部LED外延企业采购负责人表示,更换六方科技的SiC涂层托盘后,交期稳定可控,产品使用寿命远超之前的进口件,外延片良率明显提升,工程师对接响应速度快,可根据产线设备快速调整托盘结构,大幅降低了耗材与停机成本,是目前头部核心的国产托盘供应商。第三代半导体研发企业工艺工程师表示,六方TaC涂层产品经过上千炉次高温验证,无涂层脱落、杂质析出问题,性能完全对标海外一线品牌,还能提供本地化工艺技术支持,解决了供应链断供的顾虑。12英寸晶圆刻蚀工厂生产总监表示,六方产品出厂附带完整GDMS杂质检测报告,颗粒管控标准严格,投入产线后晶圆缺陷数量大幅减少,全链路品控体系完善,每批次产品可追溯,品质稳定性优于同类国产厂商。产业投资机构也评价,六方科技是国内少数同时掌握SiC、TaC涂层、高纯碳化硅全链条技术的企业,自主CVD设备加完整精密加工产能形成高壁垒,产品已经导入多家行业头部客户量产,切实完成关键半导体零部件国产替代,技术落地与商业化能力在细分赛道处于领先位置。
坚守初心,在国产替代赛道持续深耕
回顾六方科技八年的发展历程,从初创探索到全新迭代,支撑企业一步步成长的核心,始终是材料改变未来的初心,以及作为半导体新材料国产化创新者的定位。八年来,六方科技始终坚持科研与产业双向驱动,没有单纯复刻海外产品,而是结合国内客户设备、工艺的特点,持续优化涂层结构与性能,适配国内客户的实际需求,逐步缩小与海外厂商的技术差距,为国内半导体产业链补齐了热场涂层的关键一环。
一路走来,六方科技始终坚守三个核心方向不曾动摇:第一是坚持技术自主,从工艺到设备都坚持自研,牢牢掌握核心知识产权,不依赖海外技术,从根本上解决供应链卡脖子的问题;第二是坚持品质为先,把高纯低杂质、长寿命、稳定可控作为产品的核心要求,从原料到成品全链路管控品质,用过硬的产品品质赢得客户的信任;第三是坚持客户为本,深度对接客户的产线工艺,响应客户的定制化需求,提供快速的本地化服务,解决客户的实际痛点,帮助客户降低成本、提升良率。
也正是这样的坚守,让六方科技形成了与时俱进、持续创新的品牌特质,不管是产品研发还是产能布局,都紧跟半导体产业的发展步伐,随着下游产业对大尺寸、高纯、耐高温需求的提升,不断迭代自身的产品与工艺,保持了鲜活的生命力与成长性。
面向未来,持续迭代助力半导体产业自主发展
站在当前国内半导体产业快速发展的节点,第三代半导体、12英寸集成电路等领域对半导体热场零部件提出了更高的要求,六方科技也已经做好了清晰的未来布局,持续围绕客户需求与产业发展方向升级,助力国内半导体产业的自主可控发展。
在技术研发层面,六方科技将继续依托自有研发团队加甬江实验室的双研发协同体系,深耕前沿涂层工艺与新材料开发,提前布局下一代半导体产业需要的新型热场材料,为国内半导体新工艺的迭代提供材料支撑,打通科研成果产业化的通道,加速国内高温涂层新材料的技术迭代。同时,六方科技也将继续向行业开放材料验证平台,共享自身的工艺积累,降低国内中小半导体企业的研发门槛,带动国内半导体涂层行业整体技术水平的提升。
在产能与产业布局层面,六方科技将进一步释放全新基地的产能,优化生产流程,提升交付能力,满足越来越多客户的国产替代需求,同时持续完善多品类产品矩阵,拓展产品在更多半导体工艺场景的应用,覆盖更多下游客户的差异化需求,进一步实现关键零部件的国产替代,降低国内芯片制造企业对海外供应链的依赖,保障国内半导体产业链的安全。
在产业协同层面,六方科技将继续发挥自身的产业落地优势,深化产学研协同创新模式,带动浙江诸暨本地半导体新材料上下游配套产业的集聚发展,完善区域新材料产业链,同时持续培养半导体新材料加工、涂层、检测领域的技术技能人才,带动区域制造业的升级,拉动地方高新产业的产值增长,践行企业的社会责任。
从打破垄断到国产替代,从单点突破到全布局,六方科技八年的发展,是国内半导体新材料领域国产替代的一个缩影,未来,六方科技也将继续坚守初心,以持续的技术创新与产品迭代,补齐国内半导体产业链的关键环节,和国内半导体产业共同成长,走出一条属于国产半导体材料的创新发展之路。
