【求是芯星】上海强华实业股份有限公司董事长周文华
受访嘉宾简介
周文华(简称周总,下同)早在1984年作为技术操作工人加入江苏省盐城市的石英玻璃厂,十多年间历任技术、生产、市场销售、厂长等角色转变。1995年周文华开始在石英材料领域创业,作为国内最早一批民营石英创业团队在材料领域默默耕耘,见证了下游应用领域光伏、光通信、半导体等产业链的荣起兴衰。周总还担任中国电子材料行业协会理事、中国集成电路材料战略技术创新联盟理事、中国集成电路零部件战略技术创新联盟理事、中国光纤材料战略技术创新联盟理事、中国电子材料行业协会石英分会副会长。欢迎您与我们一起听周总分享他对石英材料产业的见解和他与强华团队二十多年的创业故事。
求是缘:您如何看待石英产业链上游原材料,特别是高纯原材料的供应链格局以及未来的解决之道?
(资料图片)
周文华:在石英制品的上游原材料供应链,早期国内产业受制于高品质矿源短缺,因而延伸至采用硅石提纯得到石英砂。
经过一代又一代材料人的努力,国内石英产业链已经取得较大的进步,比如石英提纯技术已非常成熟。我国在高纯度半导体石英材料领域建树有限,缘于以下几点原因:
首先,我国的优质石英矿的矿源不足。目前的石英矿主要来自于北美的落基山脉、南非和印度等。半导体领域使用的石英砂大多是来自美国,而面向光伏的石英砂则主要来自印度区域。
其次,高端半导体领域对石英制品的材料纯度和精度要求很高,验证流程严苛漫长。石英材料导入先进半导体工艺流程需要上游的矿源石英砂厂商,石英材料厂商,中游的石英制品厂商,下游设备厂商(Fab晶圆制造厂)合力才能完成。
目前纯国产的石英砂+材料+制品组合已广泛应用于光伏拉晶及电池,且供不应求。半导体用石英砂+材料+制品正在客户端持续验证,相信不久的将来完全可以替代进口。
求是缘:石英因其良好的物理和化学特性已经成为重要的基础材料应用到下游多个应用领域:光学、光伏、光通信、半导体等,它们对选择石英零部件的需求点和技术标准有何差异?
周文华:石英材料的下游应用领域比较广,就像是工业味精,于产业而言不可缺少。
1.光伏领域,要求石英材料能耐高温,耐腐蚀性。
2.半导体领域,要求石英材料不仅能耐高温,耐腐蚀;还要确保纯度高、尺寸精度高,尽可能的零缺陷。原来光伏领域和半导体领域对于石英制品的差异不大,但随着产业发展,二者的差别开始显现。半导体对于材料和制品的生产管控过程要求严格,我们必须监控生产化学清洗和包装流程,避免二次污染。半导体对石英材料的纯度要求有高纯99.999%、超高纯99.9999%。
石英制品的加工可按两个加工环节维度来看:在机加环节(冷加),我们除了要保证产品的尺寸精度在0.02mm之内,还要保证纯度、表面的粗糙度以及去除因刀具磨削而产生的微裂纹。
在火加环节(热加),我们要在保证尺寸精度的前提下尽可能地保证零缺陷,还要满足不同设备的特殊工艺要求场景。针对炉管设备,我们要满足炉管设备高温条件下,避免石英制品的材料杂质在高温下游离出来,污染到晶圆或者腔体。这就要求我们必须确保石英制品本身的纯度要求更高。
针对EPI外延设备,除了要求石英材料的精度和平面度,还需要满足常压和负压环境下的密闭性。比如EPI设备里面的DOME石英件,对材料表面的光洁度要求极高,以保证光的透过率好,特别是能透射红外光,以满足工艺制程要求。
3.光学领域,所使用的石英原材料以进口的合成石英为主,透光性和一致性。主要是通过气相沉积技术来实现材料合成,代表供应商有贺利氏和康宁。
4.光通信领域,对石英的使用量更大。因为石英就是光通信产品本身的组成部分。将石英光纤预制棒拉成光纤来实现光信号传输,石英材料的纯度会直接影响信号传输的速率。
求是缘:作为零部件材料供应商,强华服务的客户分为两大类:设备客户和Fab制造,二者对于石英零部件供应商的筛选机制有何不同?两类客户的采购模式和筛选标准会对石英制品供应链带来怎样的变化?
周文华:作为零部件材料供应商,我们目前采取“两条腿走路”的客户战略, 同时服务于设备厂商和Fab厂。
作为石英器件的客户,OEM设备厂商和Fab晶圆厂挑选供应商的差异体现如下:
OEM设备厂商订单的来源批量性更稳定,品类更全。比如我们和国内的头部设备厂商合作,经过验证之后,会有稳定的供货订单。
而国际设备厂商对于来自国内的供应商的认证流程把关严苛,目前还没有看到纯内资国产石英器件真正打入国际设备供应链体系。
Fab晶圆厂所布局的工艺设备来自于不同的厂家,因此对石英件的需求也呈现“多样化”的特点,导致管理成本高。我们强华也是国内最早进入Fab供应链的石英战略供应商。
求是缘:请您为我们简单介绍石英制品的加工工艺:机加工和热加工的工艺难点症结所在?未来两种加工工艺会有怎样的演变趋势?
周文华:根据加工的方式可将石英的加工工艺划分为:机加工和热加工。
机加工环节主要用机器来完成切、割、摩、削、抛等生产步骤。在机加过程中,我们不但要控制好机台的精度,使其精度范围能固化或优化;同时,我们还要控制好加工车间的温度差变化。
机加工的难点体现在:如何确保机加工后的石英制品的精度、表面粗糙度是一致的,不因人和时间的变化而波动。石英制品的下游设备客户的不同的设备机台对于石英制品的粗糙度要求是不同的,比如面向Etch刻蚀设备,石英件最终表面处理的刻蚀液的温度、时长和刻蚀效率,同时还要满足表面颗粒Particle数量控制要求。
热加工环节,主要依赖于匠人老师傅的手艺来完成生产。机加工先将石英分割制成各个部件,技师来完成复杂的部件之间的焊接工艺;然后再完成退火工艺,最后再进行研磨,实现整体的一致性。火加工工艺就是焊接、退火和打磨三大流程的反复进行,直到完成一件件石英器件的锻造。
火加工的难点主要表现为:为了消除焊接形成的应力需要多次反复的退火流程,但退火温度高达1150°c会导致石英部件的形变,同时也会造成颗粒污染。因此我们要控制好石英杂质的含量,要求火加工师傅具备娴熟的技艺,能在更短的时间内完成焊接。因为越短的焊接时间产生的杂质污染就越少。
(图为强华火加工多层大尺寸(12吋)Ring boat 石英笼舟产品,填补国内技术空白)
预测两种工艺未来的演变趋势,我认为机加工不会有太大的变化,因为机加工已经实现纯自动化生产流程。但火加工可能会产生大的变化,比如会在部分火加工环节引入机械臂机器人来进行自动化生产。如点焊、抛光、研磨等重复大批量的简单环节,一方面提升生产效率,另一方面也减少人为因素导致的不一致性;但复杂的火加工环节还是依赖有经验的匠人老师傅来完成。
求是缘:强华是一家有24年悠久历史的石英材料企业,您能给我们讲讲强华的发展历程吗?
周文华:1999年强华在闵行成立公司并建厂,当时主要是通过纯手工和简单工艺来加工玻璃制品。强华在2003年收购国内的一个石英团队,恰好赶上了当时国内光伏产业兴起,服务无锡尚德、LDK等客户。2009年底强华搬迁至金山工厂,继续赶上光伏产业的高峰期,保持业绩连年增长。2011~2015年我们重心从光伏转移聚焦于光纤通信产业,联合产业链伙伴合力解决了核心材料难题,实现了真正优质的国产替代。
强华团队与半导体材料结缘始于2011年,早在2011年我们就已经将半导体领域作为我们的主攻方向。2012年我们专门针对金山区的工厂的进行设计改造以满足半导体客户的要求,但这期间我们作为国产材料厂商并没有机会获取客户验证机会,更别说获得批量订单。2015年可谓是我们的转折点,基于我们加入了中国集成电路材料战略创新联盟平台的助力,我们跟华虹宏力、SMIC等Fab合作,获得产品验证和接单机会。
通过与SMIC的合作,我们才正式打开半导体产业的大门,了解半导体Fab的工艺特点和需求;后来我们又逐渐与设备厂商开始合作,继续打磨优化我们的产品和团队水平。
强华是于1999年创立,作为国内最早一批民营的石英材料创业团队,我们起步的时间并不晚于日本、韩国和中国台湾的石英器件友商们。日本大和热磁、台湾崇越也是相近时间筹建成立。
我国石英材料产业和日本韩国可谓是同时起步,但是在发展过程中,我们后来又掉队了。在过去的20多年里,日本和台系的石英材料厂商发展快的根本原因还是他们基于自身区域半导体产业链的腾飞而崛起。
求是缘:作为一家材料企业,在主营的石英制品之外,强华未来还会有怎样的产品和业务布局?
周文华:作为国内最早的石英制品材料公司,石英一直是我们在做的主力产品之一。此外,我们还在延伸布局新的产品,如硅产品、TC热电耦制品等。
TC热电耦产品进展最快,我们的产品已经给客户端验证。
硅电极、硅环团队已经搭建完成,目前正处于设备检测和生产环节搭建以及样品生产阶段。
碳化硅产品,我们与上海硅酸盐研究所合作,联合开发碳化硅陶瓷材料。
求是缘:相较于石英制品领域的诸多友商们,强华团队的特色优势体现在哪些方面?
周文华:相较于石英材料友商,强华的特色主要体现在以下几个方面:
首先,强华团队算是国内第一批民营石英领域创业团队。强华于1999年创立,在半导体领域,强华同样也是最早与Fab建立合作关系的国产石英材料供应商。早在2015年,我们就跟Fab和设备厂建立业务合作关系。
其次,作为零部件厂商,对于客户而言,我们不仅仅是供应石英件产品,我们还要坚持长期服务客户的品质和口碑。
此外,我们的客户不只聚焦于国内市场,我们也服务海外客户,特别是东南亚和欧洲区域的制造类客户。强华将成为国际化的半导体材料及零部件企业。
求是缘:自1984年就职于盐城石英玻璃厂,迄今您已在石英领域耕耘39年,见证了半导体产业周期及行业大环境的变迁。您能否为我们分享一下从事材料产业39年来的心路历程和心得体会?
周文华:我早在1984年作为技术操作工人加入江苏省盐城市的石英玻璃厂。我是一个好奇心很强的人,对工厂里的生产和工艺很感兴趣,因此我把工厂里的所有的生产流程和工艺都学习了一遍,从前面的水晶-石英砂-气炼熔成石英管-扩管机扩管全流程;此外我还学习了电工、钳工的证书;我又从技术转销售,从最基层的销售员做起来,成长为销售负责人,销售厂长工作。
1995年开始在石英材料领域创业,创业的过程中历经有高峰和有低谷。作为材料领域创业人,我也深知长期坐冷板凳的滋味。我们坚持花心思在半导体产业琢磨,设计改造我们的工厂,与半导体客户紧密合作开发验证,成为最懂半导体产业的国产石英零部件厂商。
我选择长期扎根于石英行业,接连赶上了光伏、光纤、半导体产业的窗口期。在半导体领域,我们第一时间作为国产供应商帮助SMIC的实现石英部件的国产供应链稳定,实现战略上的部位 。但未来我们能否继续站在石英零部件的第一梯队,则要求我们团队能够始终抓住产业机遇,打磨好我们的产品品质并打造好我们团队口碑。
作为石英材料领域的创业人,我以个人的视角来分享我的心得体会:
第一,我们一定要明白选择行业的重要性,选对行业会对个人的发展更有帮助。
第二,我们要保持专注。不论过去、现在还是未来,时空如何变化,做好、做成一件事情的前提还是要专注。唯有专注,在时间的长河里,我们才能沉淀下来一点东西;同时,时间也会让我们真正明白得与失的价值。
第三,建议大家多接触新事物,对新科技、新应用保持好奇心和热情。
我们公司上海区域最早安装使用光伏发电站;我也是国内最早玩微信朋友圈、最早体验及购买Tesla、上海地区最早去考无人机操作证的部分人之一。
求是缘:作为求是缘半导体联盟的会员单位,您如何看待联盟与会员之间的关系?您建议求是缘半导体联盟在哪些方面做提升,以更好地服务联盟会员单位?
周文华:我很早之前就知道了求是缘半导体联盟,但近期才加入联盟正式成为会员单位。
求是缘半导体联盟不同于其它的产业联盟,有自己独特的产业生态链属性,同时多元化的会员生态也是我国集成电路产业发展的缩影。
联盟志愿者生态的凝聚力也体现了联盟平台的价值,长期凝聚一批志愿者愿意奉献自己的时间和精力来服务于联盟。
为了更好地服务联盟会员单位,建议联盟可以针对会员企业的产业属性和主营业务来做进一步的梳理和细分,如材料类、零部件类、设备类、投资类、制造类。在梳理细分的基础上,一方面便于联盟内的产业资源高效对接交流,另一方面,也便于联盟联合会员生态筹办相应的主题细分活动:如专家讲座、主题沙龙等。更有效地促进联盟产业链上的会员上下游之间的协作,提升协作的意愿和效率,实现事半功倍的效果。
采访者后记
正如周总感慨,我们的产业链(如石英材料)起步的时间并不晚于日本、韩国和中国台湾友商们;但是在发展过程中,我们又掉队了。在过去的20多年里,海外石英材料友商能脱颖而出的根本原因是受惠于其区域半导体产业链的崛起。我国材料产业得以发展,除了不可或缺的产业链加持之外,我们更需要像强华这样专注的材料产业人,几十年如一日地专注于石英领域默默地坚守,几十年如一日地打磨产品,以材料人的坚守来补全半导体产业链的短缺之处。
(图为采访者团队与被访嘉宾合影)
采访者:刘红
摄影:贺晟
编辑:马丹凤
审核:常亮、徐若松
感谢求是缘半导体联盟理事曹炼生老师、强华顾问韩宝富老师、新微超凡的志愿者王玥参与采访。
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