盲盒里“长”出“中国芯”——一位科学家的探索与一个产业的跃迁

　　在山东大学晶体材料全国重点实验室的生长间里，有一块12英寸碳化硅单晶衬底，各项关键指标达到国际领先水平，相关技术还成功入选2025年度中国第三代半导体技术十大进展。它看起来只是一块“不起眼”的圆片，实际却有着“通天”的本领。但极少有人知道，这块晶体是在一个2000℃以上高温的“盲盒”里“长”出来的。

　　作为产业链最上游的源头材料，这块12英寸晶体，让中国步入全球碳化硅衬底技术第一梯队，标注着济南、山东乃至国家在半导体材料领域技术迭代的清晰刻度。而山东大学晶体材料全国重点实验室主任徐现刚就是这场技术迭代的一位亲历者和见证者。

　　从“一张白纸”到12英寸

　　步入全球碳化硅技术第一梯队

　　晶体是什么?它是实现光电转换和信号传输的基础材料。小到日常生活中的钟表、家电，大到新能源、雷达等先进设备，处处都有它的身影。作为产业链最上游的源头材料，晶体的每一次突破，都牵动着下游千亿级产业的走向。

　　2000年，徐现刚选择回国。那个时候，国外3英寸碳化硅晶体已经产业化，而国内还是一片空白。

　　“刚回来时，碳化硅研究是冷门，申请经费都困难。”徐现刚说，比经费更难的是设备。他花了两年时间跑国外调研、谈判、对比，才引进了第一台单晶体生长设备。“从零开始。你得认识它，再调研，再对比，再论证，最后才能定下来。”徐现刚说。

　　但设备到位只是一个开始。有了设备才完成了不到一半，后面的拦路虎一个接一个。真正的挑战，是那个“看不见的炉子”。“温度在2000℃以上，没有窗口。闷上一星期，拿出来可能是晶体，也可能是黑疙瘩。”徐现刚说，每次实验都是一次开“盲盒”，只能从结果倒推原因，一步步验证。

　　记者在档案室里看到一摞摞实验记录本，泛黄的纸上“失败”“调整温度”“再试”的字迹层层叠叠。单晶炉一旦点起来就不能停，365天值守。徐现刚就想办法把报警器连到手机上，出现任何异常都要尽快赶到。

　　更大的波折在2007年。历时半年多，徐现刚团队终于做好了5块晶体等待交货，可在交货前夕突然裂了3块。“谁都没想到，这么坚硬的晶体还会断裂。你永远不知道出现的下一个问题是什么!”后来，在徐现刚导师蒋民华院士的提示下，问题最终得到解决。

　　类似这样的关卡，过去已经数不清有多少道。

　　直到2014年4月15日，山大单晶生长实验记录本上第一次写下“成功”。

　　至此，高纯半绝缘碳化硅衬底技术取得突破，实现了国产化。“全国只有山大做到了这项技术突破。”回想起那一刻，徐现刚说，“那是真高兴。”

　　但徐现刚知道，这只是起点。随后，他带着团队逐个攻破了切割、研磨、抛光、检测等难题。就这样，碳化硅衬底也从2英寸“长”到4英寸、6英寸、8英寸，直到2025年，12英寸碳化硅单晶衬底成功“出炉”，再一次惊动碳化硅晶体全行业。

　　“从2英寸到12英寸，这不只是尺寸的变化，而是整个国家半导体材料技术体系从无到有、从弱到强的缩影。”徐现刚说，12英寸的技术储备，为国家新一代产业升级奠定了材料基础。

　　从实验室到产业链

　　成为碳化硅技术“规则制定者”

　　“科研成果不能只停留在书架上，要变成服务国家的生产力。”在徐现刚看来，技术的终点是实验室，产业的起点也是实验室。他说，技术成果产业化是最难攻克的一关。

　　真正的考验发生在“十三五”期间。碳化硅单晶体产业化迎来了最大挑战。2016年，国家重点研发计划“战略性先进电子材料”专项正式启动，国家把碳化硅单晶衬底、第三代半导体列入重点攻关方向，这给徐现刚代表的山大科研团队提出了更高要求。

　　历经半年日夜奋战，徐现刚团队研究的高绝缘半导体终于在芯片生产线上正式通过国家验证。那一刻，他团队里的所有成员都长舒了一口气。

　　产业化通道由此打开。徐现刚透过实验室的窗户，看到了另外一个世界的变化——他的技术被一批批转移出去。近年来，他转让碳化硅专利近20项，支撑孵化3家碳化硅企业。山东天岳先进是其中之一，2025年企业全球导电型碳化硅衬底市场份额达27.6%，位居全球第一。“国内很多碳化硅头部企业，都来源于我们的技术转移，70%的领军人才是山大培养的。”徐现刚说。

　　在济南槐荫经济开发区，半导体企业已形成闭环产业链。“我们的材料是龙头。有了晶体，整个产业链就打开了。最初十块钱，到后面就变成几千元、几万元，甚至几十万元的产值。”

　　“我们做的是买不来、淘不来、要不来的东西。”徐现刚说，如今，国产先进装备都用上了自主碳化硅材料，全球竞争格局的逆转变得更直观，中国碳化硅企业实现了从“替代者”到“规则制定者”的跨越。

　　从“籽晶”到森林

　　持续改写全国半导体产业版图

　　在这条技术“追赶”的路上，徐现刚感受到了另一种力量的变化。

　　徐现刚告诉记者，这些年来，国家将碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体纳入重大科技专项，“十四五”规划纲要明确提出加快其发展。2025年，山东省也将大尺寸碳化硅技术列为攻坚重点。

　　从国家的顶层设计到地方精准部署，层层释放的政策红利让实验室里每一次“再来一次”，都更有方向，也更有底气。

　　如今，依托高校实验室的科研积淀，山东已带动骨干企业打通从技术到产业化的关键链条。4至8英寸碳化硅衬底实现稳定量产，12英寸大尺寸单晶技术取得重要突破，这些都有力支撑了新能源汽车、特高压、通信装备等重点产业的国产替代进程。而这一切的源头，仍然是那个“盲盒”。

　　从2英寸单晶到12英寸单晶，从“连设备都没有”到全球碳化硅产能第一梯队，中国晶体材料事业走过了半个多世纪。在徐现刚看来，产业的真正成长，不仅体现在尺寸的数字上，更体现在人才的梯队生长上。

　　20年来，徐现刚指导的50余名博士生中，4人成长为国家级人才，18人成为高校教授，25人成长为企业技术骨干。他们分布在各高校、科研院所和产业链上下游企业，成为推动产业持续迭代的中坚力量。