記者 沈思怡

  拆解一部智能手機(jī)，將其中一顆指甲蓋大小的芯片放大十萬(wàn)倍，會(huì)看到一個(gè)“納米級(jí)科幻城市”：數(shù)百億個(gè)晶體管由密密麻麻的金屬導(dǎo)線連接著，連點(diǎn)成片再層層向上堆疊，形成密集排列的“摩天大樓”。

  在這座微觀立體結(jié)構(gòu)里，金屬導(dǎo)線越精細(xì)，同一顆芯片上能放的晶體管就越多，芯片性能就越強(qiáng)大。以3納米芯片為例，它要求金屬導(dǎo)線的粗細(xì)做到3納米，相當(dāng)于人類一根頭發(fā)絲的萬(wàn)分之一。

  業(yè)內(nèi)把制作這類導(dǎo)線用的金屬材料稱作靶材。導(dǎo)線越精細(xì)，對(duì)靶材純度的要求越高，通常需達(dá)到99.999%或更高。

  過(guò)去很多年里，全球半導(dǎo)體靶材制備技術(shù)高度集中于國(guó)外少數(shù)幾家企業(yè)。但這兩年，一家來(lái)自上海奉賢的民營(yíng)企業(yè)，憑借十多年自主研發(fā)，突破海外技術(shù)壟斷，超高純金屬靶材產(chǎn)值迅速占據(jù)全球市場(chǎng)份額近兩成，使國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體參與國(guó)際博弈的底氣大增。

  這樣一家細(xì)分賽道的“隱形冠軍”，是如何煉成的？

  握住關(guān)鍵技術(shù)“主動(dòng)權(quán)”

  走進(jìn)位于奉賢工業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)的同創(chuàng)普潤(rùn)（上海）機(jī)電高科技有限公司展廳，滿墻的技術(shù)專利證書映入眼簾，一塊塊由高純度金屬錠制成的靶材整齊排列，鍋蓋大小的鋁、銅、錳、鉭，彼此色澤不一，每塊的純度都達(dá)到了5N（即99.999%，一個(gè)N代表一個(gè)9）及以上，視覺(jué)上質(zhì)地均勻，光可鑒人。

  “鍋蓋”們雖樣貌普通，卻是集成電路制作過(guò)程中必不可少的材料——在一定的真空環(huán)境下，利用荷能粒子轟擊靶材表面，粒子和靶材原子會(huì)發(fā)生動(dòng)能交換，使靶材表面濺射出粒子并沉積在基底表面形成金屬薄膜（如鋁、銅等）。

  這層薄膜構(gòu)成了芯片內(nèi)部晶體管、電容、電感等元件之間的電路連接，其性能與靶材的純度息息相關(guān)。雜質(zhì)含量高的靶材會(huì)使濺射過(guò)程不穩(wěn)定，最終導(dǎo)致集成電路存在區(qū)域性性能差異，甚至造成短路或斷路。

  放在5年前，國(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)有任何一家工廠能夠量產(chǎn)如此高純度的金屬材料。制造集成電路用靶材的企業(yè)，金屬原材料必須從海外進(jìn)口，不僅每個(gè)月限定配額，還需通過(guò)海外企業(yè)中轉(zhuǎn)購(gòu)買。繁瑣的供應(yīng)鏈背后，是隨時(shí)可能斷供的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

  同創(chuàng)普潤(rùn)創(chuàng)立的初心，就是要扭轉(zhuǎn)這種受制于人的局面，把核心技術(shù)牢牢握在自己手里。據(jù)企業(yè)總監(jiān)張國(guó)榮介紹，2012年，國(guó)內(nèi)著名電子材料專家姚力軍在奉賢創(chuàng)建了同創(chuàng)普潤(rùn)，專注于芯片制造用超高純鋁、鉭、銅、錳等金屬材料的研發(fā)與生產(chǎn)。它從一家小型初創(chuàng)企業(yè)做起，在13年間逐步建立了純度達(dá)到6N（99.9999%）的超高純金屬材料現(xiàn)代化生產(chǎn)線，從核心技術(shù)到產(chǎn)業(yè)設(shè)備，全部實(shí)現(xiàn)自研可控。在集成電路國(guó)產(chǎn)化的產(chǎn)業(yè)鏈版圖上，打通了一條關(guān)鍵鏈路。

  在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中，高純金屬材料堪稱最隱秘的垂直戰(zhàn)場(chǎng)之一。據(jù)行業(yè)專家介紹，制造一顆芯片，涉及50多個(gè)行業(yè)、幾千道工序。靶材制備技術(shù)深藏于產(chǎn)業(yè)鏈上游，直接牽動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)精度，關(guān)鍵到足以扼住萬(wàn)億美元級(jí)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的咽喉。

  “從純度4N到6N，每提升一個(gè)數(shù)量級(jí)都意味著一場(chǎng)艱難的技術(shù)攻堅(jiān)戰(zhàn)。”張國(guó)榮說(shuō)，“但在納米級(jí)戰(zhàn)場(chǎng)上，萬(wàn)分之一雜質(zhì)的消除，就是供應(yīng)鏈百分之百安全的基石。”

  在技術(shù)封鎖中找到轉(zhuǎn)機(jī)

  技術(shù)壁壘高、研發(fā)周期長(zhǎng)、下游驗(yàn)證周期長(zhǎng)，這是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共性挑戰(zhàn)，也是同創(chuàng)普潤(rùn)的必經(jīng)之路。“企業(yè)初創(chuàng)的前幾年，幾乎毫無(wú)產(chǎn)出。”

  張國(guó)榮舉例，有些產(chǎn)品的研發(fā)需要兩年，實(shí)驗(yàn)室表現(xiàn)十分穩(wěn)定，但在下游長(zhǎng)達(dá)數(shù)月甚至一兩年的驗(yàn)證過(guò)程中，下游廠商會(huì)對(duì)產(chǎn)品提出不同的需求，這就需要反復(fù)測(cè)試調(diào)整。以純度達(dá)到6N的銅和錳為例，他們幾乎花了10年的時(shí)間才實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。提煉鉭的礦石資源全球稀缺，售價(jià)高昂，主流購(gòu)買渠道還被海外國(guó)家壟斷，讓技術(shù)突破更加曲折。

  聽(tīng)起來(lái)或許難以置信，但對(duì)同創(chuàng)普潤(rùn)而言，轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)在美國(guó)首次對(duì)中國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)展開(kāi)技術(shù)封鎖之后。

  新材料的驗(yàn)證成本高，因此一些下游企業(yè)對(duì)合作持謹(jǐn)慎態(tài)度。2019年，美國(guó)首輪制裁令下達(dá)后，全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈劇烈震蕩，國(guó)內(nèi)廠商被迫啟動(dòng)國(guó)產(chǎn)化替代進(jìn)程。同創(chuàng)普潤(rùn)的超高純金屬材料借此站到臺(tái)前，憑借毫不遜色的性能和更具性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)，迅速打開(kāi)了市場(chǎng)。

  據(jù)張國(guó)榮介紹，如今，由同創(chuàng)普潤(rùn)制成的金屬靶材，已占據(jù)全球超高純金屬靶材出貨量的40%。從90納米到3納米制程的國(guó)產(chǎn)芯片，同創(chuàng)普潤(rùn)的材料更是占主要份額。

  2023年，同創(chuàng)普潤(rùn)成為世界第二家實(shí)現(xiàn)超高純錳量產(chǎn)的企業(yè)。眼下，企業(yè)正加速超高純銅錳合金制備技術(shù)的突破，劍指更尖端的芯片制程需求。

  營(yíng)商環(huán)境足夠包容耐心

  在企業(yè)看來(lái)，13年來(lái)一步步發(fā)展為行業(yè)龍頭，離不開(kāi)當(dāng)?shù)貭I(yíng)商環(huán)境的托舉。

  “同創(chuàng)普潤(rùn)這幾年增長(zhǎng)很快，但在最初幾年，產(chǎn)值和稅收一直沒(méi)有起來(lái)。”張國(guó)榮說(shuō)，企業(yè)曾一度因此覺(jué)得“抬不起頭”，但奉賢當(dāng)?shù)卣彤a(chǎn)業(yè)園區(qū)相關(guān)部門始終給予足夠的包容和耐心，在產(chǎn)業(yè)政策支持、項(xiàng)目擴(kuò)建、高層次人才引進(jìn)和子女就學(xué)等多方面，提供高效便捷的服務(wù)。

  比如，在企業(yè)布局最初，高純度靶材原材料行業(yè)仍是新興領(lǐng)域。生產(chǎn)線建設(shè)后，同創(chuàng)普潤(rùn)曾一度被劃入國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類中的有色冶煉類別。事實(shí)上，高純金屬在冶煉工藝和技術(shù)上完全不同于有色冶煉，相應(yīng)的管理標(biāo)準(zhǔn)也存在差異。

  在企業(yè)向奉賢相關(guān)部門表達(dá)了困惑后，奉賢區(qū)迅速組織了行業(yè)專家和教授來(lái)到現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估指導(dǎo)，最終將同創(chuàng)普潤(rùn)的行業(yè)類別認(rèn)定為電子專用材料制造，為企業(yè)未來(lái)可持續(xù)發(fā)展提供了保障。

  “當(dāng)?shù)弥覀兏吖艿淖优畞?lái)滬就學(xué)碰到困難時(shí)，園區(qū)方也幫我們積極協(xié)調(diào)，迅速聯(lián)系到了合適的學(xué)校入學(xué)。”張國(guó)榮說(shuō)，“這樣的案例還有很多，正因?yàn)橛辛水?dāng)?shù)卣@個(gè)‘堅(jiān)實(shí)的后盾’，我們才能更專注于產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展。”

  對(duì)此，奉賢區(qū)科技發(fā)展促進(jìn)中心主任蔡澄同樣深有感觸：“企業(yè)十年磨一劍，其間艱難險(xiǎn)阻非同尋常。作為屬地政府，歸根到底是要始終秉持‘無(wú)事不擾、有求必應(yīng)’的服務(wù)理念。在企業(yè)專注研發(fā)的靜默期，當(dāng)好‘守夜人’讓創(chuàng)新不受干擾；當(dāng)企業(yè)遇到政策堵點(diǎn)、要素卡點(diǎn)時(shí)，化身‘店小二’第一時(shí)間破解難題。”

  或許正是這種“陪伴式”服務(wù)帶來(lái)的心有靈犀，為科創(chuàng)企業(yè)構(gòu)筑了穩(wěn)固的后方陣地，也使其愿意與政府一同嘗試，布局更廣闊的產(chǎn)業(yè)版圖。張國(guó)榮表示，未來(lái)，同創(chuàng)普潤(rùn)計(jì)劃探索與奉賢區(qū)政府深化合作，吸引半導(dǎo)體行業(yè)在奉賢的集聚壯大，為構(gòu)建自主可控的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新生態(tài)提供關(guān)鍵支撐。