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让金属原子排出最佳阵列
发布日期:2018-07-09 阅读次数: 来源:浙江日报

    江丰电子新型靶材重大专项通过验收

      盛夏时节,位于余姚经济开发区的宁波江丰电子材料股份有限公司一派繁忙景象:生产车间里,工人们加紧调试设备;净化车间,一块块闪烁着奇异光泽的金属“圆饼”等待清洗包装:这种由铝、钛、铜、钽等超高纯金属经特殊工艺加工而成的产品,是芯片超细金属导线的基础材料。它们就是超高纯金属溅射靶材。最近,由江丰电子牵头的国家“45-28nm 配线用超高纯系列溅射靶材开发与产业化”项目以高分通过验收。

      半导体芯片是信息时代的基石,也是尖端制造的制高点。多年来,海归博士、国家“千人计划”专家姚力军带领团队,在溅射靶材这一细分领域填补了多项国内空白。时至今日,江丰电子生产的靶材已出口到全球280多个半导体芯片制造工厂。

      “为中国制造增添光荣,赋予中国制造更多内涵。”这句高悬在江丰电子展厅内的标语,正逐渐变为现实。

      靶材纯度高达99.999%

      芯片生产过程中,不同靶材在一起交互作用,金属原子被一层一层溅射到芯片上,再利用特殊工艺切割成纳米级的金属导线。

      “普通金属纯度通常只有99.8%,而溅射靶材的纯度通常高达99.999%以上。提纯,是金属靶材制造的第一道关卡。此外,晶粒晶相排列控制、无缝焊接乃至最后的清洗封装等技术环节都要求尽善尽美。”江丰电子总工程师王学泽介绍。

      超高的要求,意味着只有极少数企业才能脱颖而出。江丰电子拥有全球最大的集成电路靶材机加工车间,精密加工用的装备,绝大多数都是与国内机构一起设计、研发。 “十一五”“十二五”期间,江丰电子连续承担国家科技重大专项,研制超高纯金属溅射靶材。

      走进生产车间,一台拱径1米的硕大轧机映入记者眼帘。“不同于普通轧机,靶材在压轧过程中要对温度、压力等核心参数进行上千次实验测算,只有这样,才能保证坯料里头的原子变形均匀,从而使溅射靶材的晶粒晶相实现精确控制。”王学泽介绍。

      “没有金刚钻,不揽瓷器活”。随着芯片技术节点越做越小,靶材高纯化和大型化趋势不断凸显,超大规格热等静压设备的研发、使用成为必然。

      “这是世界上顶级的金属焊接技术,高温高压作用下,金属接触面上的原子会自动实现无缝扩散,不仅不需要任何焊料,效率还很高。”王学泽指着一台刚刚向国内企业定制的热等静压机举例道,“它的直径超过1.2米,高度4.5米,工作环境可达200MPa(2000个大气压)和1450摄氏度高温,相关技术参数均达国际先进水平,未来将在大尺寸平板显示靶材研发上发挥巨大潜能。”

      也曾被大客户拒之门外

      一家具有国际竞争力的靶材企业,除了要不断提高自主研发能力,还应当拥有一套行之有效的企业生产管理体系。随着创业的不断深入,姚力军和同事们逐渐意识到这一点。

      2011年,美国一个大客户为培育未来供应商,给江丰电子提出了包含质量管理、安全生产、社会责任在内的总计30多个模块、几百项内容的门槛标准。遗憾的是,经过一年的努力,江丰电子没能通过对方审核。

      好不容易和“国际大咖”握上手,结果还是被拒之门外,这给年轻的江丰电子上了一课。

      “实践证明,靶材生产不同于一般制造业,不是样品合格就行,你的生产管理体系也要精益求精。”王学泽告诉记者,那之后,江丰电子又花了两年多时间进行针对性整改,当对方最后终于满意地点头后,不少年轻员工当场流下了热泪。

      学习日本先进的5S现场管理模式、打造链条完善的产品质量保障体系、提升一线员工客户服务意识……对标国际一流,江丰电子从零出发、不断探索,他们的成长速度让不少客商竖起大拇指。

      瞄准“最精细制造技术”

      “我们有时会开玩笑说自己是‘做饼’的人,在溅射靶材这个领域,我们的目标就是做到全球第一。”姚力军说。

      要做到全球第一谈何容易?从原材料提纯到加工生产再到认证评价,靶材研发周期长、见效慢。苦练内功之余,江丰电子不断整合产业链,向上游原材料行业拓展。

      这几年,在姚力军和江丰电子团队的吸引下,一批国家、省“千人计划”专家集聚宁波余姚,创润新材料等一大批高科技企业崭露头角,当地以江丰电子为龙头的半导体芯片全产业链集群年产值已高达数十亿元。

      2017年6月,江丰电子在创业板成功挂牌。有了资本力量的支持,靶材新产品研发生产迈上快车道。购置重大装备、试水智能生产、加速全球布局……眼下,江丰电子科研人员正在全力攻坚“10-7nm”技术节点靶材技术。

      “根据最新研究,芯片金属导线宽度在理论上最细能达到1纳米,也就是4个铜原子的宽度,这是人类有史以来最精细的制造技术,也是我们努力的目标。”王学泽说。

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