文|青茶

前言

在半导体材料领域，半绝缘碳化硅是名副其实的“战略基石”，是顶尖科技的核心材料。

过去数十年间，这项关键材料的制备技术，被美国牢牢掌控，Wolfspeed等巨头垄断全球市场，并长期对华实施严格禁运，让中国相关产业发展处处受制。

直到2025年，山东大学徐现刚团队，攻克8-12英寸籽晶扩径与零螺位错制备技术，实现半绝缘碳化硅材料自主量产。

从实验室里的千次尝试到生产线的稳定输出，从被国外专家嘲讽“连炉子都不会烧”到成为全球产能占比超50%的产业强国，这一突破不仅打破了美国的长期封锁，更让中国在宽禁带半导体材料领域从“跟跑”跃升至“领跑”。

美国技术垄断下的产业困境

半绝缘碳化硅的战略价值，从一开始就决定了它成为国际技术封锁的焦点。

这种材料的独特性能，使其成为现代高科技产业不可或缺的核心支撑，在先进雷达中，它能让探测距离提升3倍；在新能源汽车里，它可将充电时间缩短至1/3，续航提升20%；在AI服务器中，它能让芯片工作温度降低15-20℃，破解算力密度提升带来的散热难题。

正因为如此，美国将半绝缘碳化硅列为关键战略材料，从技术、产能、贸易三个维度构建起严密的封锁体系。

早在上世纪90年代，美国就开始限制半绝缘碳化硅相关技术对华输出，禁止核心设备、工艺参数和高端产品出口。

当时，全球80%以上的半绝缘碳化硅衬底市场被美国垄断，其6英寸衬底长期占据行业主导地位，而中国企业既无法获得高端产品，也难以引进先进技术。

国内相关产业只能依赖少量低端进口产品，或采用替代材料，导致我国先进雷达、高端功率器件等领域的发展严重滞后。

在国防领域，半绝缘碳化硅是相控阵雷达的核心材料，直接影响武器装备的探测精度和作战半径。

由于缺乏自主供应的高质量半绝缘碳化硅，我国早期相控阵雷达只能采用硅基或砷化镓材料，在探测距离、抗干扰能力等关键指标上与国际先进水平存在差距。

而美国凭借技术垄断，其军用雷达性能长期领先，形成了明显的装备代差。

更令人无奈的是，美国不仅封锁技术和产品，还对相关人才流动设置障碍。

2000年前后，我国在宽禁带半导体领域的科研力量薄弱，徐现刚等少数海外归国科学家成为破局希望，但他们回国初期面临的是“长不出、长不好、难加工”的三重困境。

国外企业对核心工艺严格保密，连晶体生长设备的关键参数都不予公开，国内科研团队只能从零开始，自主设计研发设备和工艺。

当时，有国外专家公开嘲讽中国团队“连炉子都不会烧”，断言中国短期内不可能攻克半绝缘碳化硅制备技术。

2020年后，面对中国在半导体领域的快速追赶，美国进一步收紧出口管制，将8英寸及以上大尺寸半绝缘碳化硅衬底纳入禁运清单，并通过“芯片四方联盟”施压盟友，禁止向中国转让相关技术。

这一举措试图从源头切断中国高端半绝缘碳化硅的获取渠道，遏制中国新能源、5G、人工智能等战略性新兴产业的发展。

但恰恰是这种极限封锁，倒逼中国走上了自主创新之路。

国家将宽禁带半导体材料纳入重大科技专项，山东大学、中科院等科研机构与企业协同攻关，形成了“产学研用”一体化的创新体系。

从2000年徐现刚团队回国创业，到2014年首次实现高纯半绝缘衬底技术突破，再到2025年实现规模化量产，中国用25年时间打破了美国数十年的垄断。

这场封锁与反封锁的较量，最终以中国的技术突围告终，也证明了核心技术买不来、讨不来，唯有自主创新才是唯一出路。

徐现刚团队的二十年铸“晶”之路

半绝缘碳化硅的制备，被誉为半导体材料领域的“珠穆朗玛峰”。

其核心难点在于晶体生长过程中对温度、压力、气体组分的精准控制，以及缺陷密度的严格把控，微管、螺位错等缺陷的存在，会直接影响材料的电学性能和可靠性。

而要实现“零螺位错”，更是对工艺水平的极致考验。山东大学徐现刚团队用二十年光阴，攻克了这一系列技术难题，书写了科研报国的动人篇章。

1982年，徐现刚考入山东大学物理系，师从晶体材料学家蒋民华院士，从此与半导体材料结下不解之缘。

“科研要瞄准国家急需”，蒋院士的这句话，成为他一生的科研信条。

1995年起，徐现刚先后赴德国、加拿大、美国深造，在海外期间，他攻克了困扰研究所多年的半导体薄膜生长难题，深度参与半导体产业化进程，但始终心系祖国。

2000年，面对国内宽禁带半导体材料的空白，他毅然放弃国外高薪厚禄，举家回国，在山东大学一间简陋的实验室里，开启了半绝缘碳化硅的攻坚之路。

回国初期，团队面临的困难超乎想象。没有先进的生长设备，他们就自主设计研发；没有成熟的工艺参数，他们就从最基础的理论研究做起。

徐现刚在实验室墙上写下“破局”二字，以此激励团队成员。

当时，国内连合格的晶体生长炉都没有，徐现刚向学校借款购买设备，带领团队一点点改进；国外对核心技术严格保密，他们就通过大量实验，摸索晶体生长的规律。

单晶炉全年365天持续运行，春节期间即使团队成员放假回家，徐现刚也坚守一线，不放过实验过程的每一丝变化。

2014年4月15日，是值得铭记的一天。经过上千次实验，团队终于生长出高质量的高纯半绝缘碳化硅晶体，实验记录上首次写上了“成功”二字。

这次突破，实现了国内高纯半绝缘衬底技术的零的突破，打破了国外的技术垄断。

但团队并未止步，而是向更大尺寸、更低缺陷密度的目标迈进。

为了突破8-12英寸籽晶扩径技术，团队又花费了十年时间。

2025年，团队成功研制出8英寸零螺位错导电型碳化硅衬底，并实现12英寸衬底的技术突破，标志着中国在半绝缘碳化硅领域达到全球领先水平。

在攻克技术难题的同时，徐现刚团队还构建起完善的专利保护体系。他们申请了百余项核心专利，形成了严密的“技术护城河”，避免了国外企业的专利壁垒。

更重要的是，团队注重成果转化，将近二十项碳化硅专利转让给企业，支撑孵化出天岳先进、南砂晶圆等行业龙头企业，其中天岳先进成为国内碳化硅领域唯一上市公司。

这些企业的崛起，让中国碳化硅衬底产能跃居全球前列，2025年全球碳化硅晶圆有效产能达390万片，中国企业占比超50%。

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。

几乎国内所有碳化硅半绝缘衬底领先企业的先导技术及领军人才，都具有“山大基因”。这支专业人才队伍，成为中国碳化硅产业持续发展的核心力量，为技术迭代和产业升级提供了坚实保障。

从2000年的白手起家，到2025年的全球领跑，徐现刚团队用二十年时间，完成了从“追光者”到“破局者”的蜕变。

他们的成功，不仅在于攻克了一项项技术难题，更在于构建了“理论-技术-装备-产业化”的完整创新链条，为中国半导体材料产业的自主可控奠定了坚实基础。

结语

从被国外封锁禁运到实现全球领跑，中国半绝缘碳化硅的发展历程，是中国科技自主创新的生动缩影。

山东大学徐现刚团队用二十年坚守，攻克了8-12英寸籽晶扩径与零螺位错制备技术，打破了美国数十年的技术垄断。

2025年，国产半绝缘碳化硅实现规模化量产，不仅为我国先进雷达、新能源汽车、5G通信等战略性新兴产业提供了核心支撑，更让中国在宽禁带半导体材料领域掌握了话语权。

核心技术的突破永远没有终点。

面对全球科技竞争的新形势，中国半导体材料产业还需持续加大研发投入，优化产业生态，培养更多高端人才，在更多“卡脖子”领域实现突破。

相信在科研工作者、企业和国家的共同努力下，中国半导体产业将不断实现新的跨越，为国家科技安全和经济高质量发展注入源源不断的动力。