被卡20年脖子,我国靶材是如何突破美日垄断的?我国芯片终将崛起
最近我国的技术领域又取得了一项重大的技术突破!我国经历多年的研究,终于打破了美日的垄断,成功实现了高端靶材的自主研发,取得了巨大的突破。对于我国重点发展的靶材领域来说,这具有重大的意义。
没有靶材就没有芯片
靶材是啥?这个词在我们的眼中似乎高端且遥远,但其实靶材和我们的生活息息相关。
现代人离开手机就很难生活,我们用手机打电话上网等等,都要靠手机中的手机芯片传输电子信号,完成我们的需求。
芯片产业不是单独的个体,而是个综合性产业。从芯片的设计到制造再到封测,它关系到半导体、材料、人工等各个领域,在所有的过程中,必须有技术作为保障。而靶材就在技术中担任着重要的角色。
至于靶材是什么,这个名词可以通过字面意思来理解,靶子肯定我们所熟悉的吧?事实上,靶材的作用和现实中靶子类似,充当的是离子束的“靶子”。
芯片必须传输电子信号,所以需要具备电导性,只有离子束遭到撞击释放出可以导电的薄膜,才能保证芯片的电路运转正常。在这个过程中,靶材起到的,就是承担离子束撞击并产生薄膜的角色。
事实上,靶材的适用范围不限于芯片,像各种电器的屏幕,光伏设备,都要用到靶材。比如说LCD和OLED等屏幕,在它们当中必须有氧化铟锡靶材。靶材一般分为3种,分别是氧化物靶材、金属靶材和合金靶材,它的材质要求没有那么苛刻,关键就在于技术。
技术成为“卡脖子”难题
在高端领域靶材的使用要求是非常严格的。
比如说芯片制造中,靶材的级别必须达到5N级别,也就是纯度要99.999%,这意味着靶材的纯度要高到极致,不允许有任何的杂质,而且还要够薄。但是我国市场中靶材的级别只能达到97%左右,暂时还达不到要求。
为了靶材的纯度符合要求以释放出导电的薄膜,最关键的就是制备技术。就目前来说,国际上都是通过溅射技术实现靶材纯度。
1950年后,科学家们成功利用高频电流和磁场的作用,实现通过对粒子的约束来提高等离子体的密度,发明出了高频溅射技术和磁控溅射,靶材就此得以商用,从而助力电子产业的发展。
可以说掌握了溅射技术,就掌握了高端靶材的制备技术。但是很长时间以来,世界上的靶材技术都是由美国和日本的企业掌控,分别是美国霍尼韦尔和普莱克斯公司,以及日本日矿金属和东曹。他们基本上占据了靶材的江山,把控着技术门槛,全球的**由他们决定,其他国家只能委屈求购。
这对一个国家来说,是严重的技术威胁。
靶材事关芯片产业、屏幕产业能否实现自产,在国家的产业布局中越来越重要。但是在我国靶材供应基本都集中在中低端领域,而且本土的靶材供应只占了48%,这意味着有一大半的高端市场都在其他国家手上。
特别是进入21世纪,我国的液晶显示器,手机等产业的**式发展,但是用于屏幕的ITO靶材却都依赖进口。
特别是我国在20年代之后光伏产业进入关键时期,但是日本韩国的靶材企业却故意不卖给我们相关材料,导致我国国内靶材短缺,**上涨20%,光伏产业也陷入产能困境,一旦别的国家不再卖给我们靶材,我们的很多产业链都会断裂,国家的安全也会受到威胁。
没有靶材,国家的发展就要被“卡脖子”。2005年,国家**靶材政策,铝和钽金属靶材被列为国家863项目,国家多个机构和企业合力攻关靶材的关键技术。
**,从0到1的突破
2018年,我国科技部将ITO靶材列为我国35项急需突破的技术,而直到2020年,这个技术才终于被突破,这个突破的关键就是由我国的工程院院士材料学专家何季麟带领的科研团队实现的。
他们成功研制出了高性能ITO溅射靶材制备技术,困住我国靶材长达20年的高端靶材,终于实现了从0到1的突破!何院士及其团队也由此获得了国际技术二等奖的殊荣。
可以说,何季麟院士和研发团队取得的成功研究,对我国的靶材产业来说,是历史性的跨越。因为这意味着,我国已经具备了建设靶材制备技术体系的能力,并可以实现将制备技术用于商用的应用,在芯片、显示屏和光伏领域,威胁我国许久的“卡脖子”难题终于能够**。
产业界估计,实现关键技术的突破之后,我国未来10年的靶材相关市场将会迎来巨大的增长空间,而且还会带动上下游等的发展,建成完整的产业链!
我国的靶材技术实现了全面开花,在2020年,我国的刘庆教授带领团队也成功研制出了超高纯的金属靶材项目,并获得国家技术发明二等奖,让国家高端靶材更上一层楼。
我国的很多科学家都为靶材技术的研发做出了贡献,他们为此付出了巨大的精力,不断超越困难才有了现在的厚积薄发。
以何季麟院士为例,何院士是材料学领域非常著名的专家,他的专业性和前沿性让他被称为我国钽铌工业的领军者。
从1990年代中期开始,何院士开始研究靶材制造。靶材制造的四个环节,金属提纯、靶材制造、溅射镀膜和以及下游的产品应用,我国都很欠缺。面对这样的开局,何院士和研发团队并没有放弃,而是拿出了专业的态度,从0开始积累经验和教训,在国家政策和相关产业的支持下,慢慢走上正轨,并最终取得成功。
当然,我们靶材技术的研发是为了最终的商用,所以在2005年,我国由姚力军博士组织成立了江丰电子企业,并入选“国家863”计划。经过不断的实践,江丰电子掌握了靶材从中游到上游的市场,依托于在制备技术上的核心技术,继美国和日本之外,成功掌握从原材料制备到溅射靶材的完整产业链的企业。
道阻路长,光明在即
到目前为止,我国的靶材领域,有国家863计划、我国制造2025计划等计划的支持;国家成功研制的关键技术的支持,还有我国已经发展完善的材料制备和下游产业的支持,国家已经具备充足的条件实现靶材的量产,靶材的未来是势在必得。
2022年底,江丰电子联合秦川机床共同建设半导体靶材高端装备协同创新中心,将聚焦高端靶材商场,致力于创新以突破靶材的各种核心技术,助力我国的靶材市场的崛起。
看到我们国家靶材领域的高速发展,其他国家特别是美日当然是感觉到了威胁。
他们要么采取比如垄断或是贸易战的方式来阻止我国靶材企业走向世界,要么就通过人才壁垒,资金壁垒甚至是客户壁垒,故意提出非常严格双标的行业标准和专利标准来**我国相关产业的发展。
但是这样的方式是不会**我们的,我们已经具备了较为完整的靶材自主体系,还会继续把握时间,抓住机会实现更多关键技术的突破!
总之,科技是国家技术发展的核心动力,而人才是高科技领域实现自力更生、创新发展的根本。我们要为国家点赞,也要为这些勤恳工作,为国贡献的科学家点赞!
我们更要意识到,国家的发展曾经受制于人,但是现在我国正在努力挣脱关键技术的“卡脖子”难题,赶超其他国家已经发展了几十年的技术,而这些都需要时间,我们要做的就是耐心等待。
那么你认为我国“卡脖子”难题的突破还要如何做呢?
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