文章來源：泉果視點
“最開始我們落戶在縣級市，想招一個本科生都很難。除了我是個博士，下面幾乎都是高中、中專、大專生，甚至有種田的、修電機的等各種背景的人，但我們是高科技行業，這很矛盾。怎麼把這些人培養到能幹事？隻能矮子裡拔高個，把表現好的提拔上來。現在我們好幾個部門的領導，都是優秀的善于思考的中專、高中生……”
晶越半導體創始人高冰，在創業初期，一步步把這樣一支“雜牌軍”帶成“正規軍”，在短短3年的時間裡，攻克了一系列“卡脖子”難題，成功研發出高純碳化矽原料，純度達到了“7個九”（99.99999%），相比之下，行業的普遍純度隻有“6個九”；碳化矽晶體的總位錯缺陷密度批量控制到了1000個/cm2以下，其中螺位錯缺陷密度控制到5個/cm2以下，基面位錯缺陷密度控制到50個/cm2以下；高純碳粉的純度達到99.9999%以上。如今，晶越半導體已經成為中國第三代半導體的領軍企業之一，公司也申請了博士後工作站，陸續有國内外的博士人才加入隊伍。
高冰堪稱第三代半導體浪潮中的“深度玩家”。在創立晶越半導體之前，他是一位擁有廣泛國際視野的專業學者，曾先後于日本九州大學、挪威科技工業研究院和武漢大學進行研究教學。在科研中，有感于中國在碳化矽領域面臨的技術封鎖，他在3年前創立了晶越半導體。
在【泉果無限對話】的分享開始之前，高冰幫大家校準了對于第三代半導體的認知，并簡單回顧了前兩代半導體的曆程。
以下是高冰演講全文精選：
大家普遍認為碳化矽是第三代半導體，但這種說法不太精确，應該稱為寬帶隙半導體。它與第一代和第二代不是取代關系，而是互補關系，是半導體材料在高功率和高頻率應用領域内的一個重要拓展。
第一代半導體是矽和鍺，主要用于低壓、低頻、中功率的晶體管和光電探測器。矽基半導體的出現使得集成電路的大規模發展成為可能。
第二代半導體是砷化镓和磷化铟，被用于制作毫米波器件、發光器件、通訊設備、衛星通訊、移動通訊、光通信、GPS導航等，由于它們的電子遷移率較高，因此特别适合用于通訊。但是，它們的明顯缺點是含有毒素，如砷和磷，這對環境造成較大污染，因此這些材料的使用正逐漸減少。
第三代半導體包括碳化矽、氮化镓、氮化鋁、金剛石和氧化鋅。通常，碳化矽和氮化镓被視為第三代，氮化鋁被視為3.5代，金剛石和氧化鋅被視為第四代。它們主要用于高溫、高頻、抗輻射和大功率器件。
人類發展不可避免地伴随着能源的大規模利用，相比矽而言，碳化矽等材料因其能夠承受高功率和高溫度而變得非常有用。這些材料還能夠制作藍、綠、紫光二極管和半導體激光器，具有快速的電子遷移率，帶隙比較寬，使它們能夠承受更高的電壓，适用于高頻和高溫環境，不容易被擊穿。
作為第三代半導體的主要材料，碳化矽（SiC）晶片在電動汽車、5G通信、航天航空等領域都有廣闊的應用前景，這方面的研發也因此成為國際半導體領域的兵家必争之地。2018年，特斯拉就作為全球首家車企，開始在Model 3車型上大範圍使用碳化矽器件。
高冰主要觀點概述：
【1】這兩年創辦企業的過程中，讓我深刻感受到，中國人非常勤奮，一旦突破，就會迅速的發展壯大，導緻供需平衡被打破的頻率越來越快。
【2】中國已具備獨立發展碳化矽産業鍊的所有資源，碳化矽産業鍊将逐漸由以歐美日為主導轉向以中國為主導。
【3】我堅信，人才的培養需要時間，不能拔苗助長。我們堅持自我培養，不從其他公司挖人。雖然這個過程看起來很慢，但它會越走越快。
【4】很多人重“理”輕“工”，我之前在大學裡也覺得理論最重要，但辦企業的時候發現，工藝才是最重要的。因為原理大家都清楚，但如何能做到穩定生産且良率高，這是一個需要長期摸索、多年沉澱的過程。
【5】做工藝要能坐冷闆凳，能耐得住寂寞。我常在公司裡講，我們不求三年五年成為全國老大，我們隻要把一件事做好、做到極緻，最終一定會脫穎而出。
【6】2024年碳化矽産業鍊的投資有所回落，但這是暫時的，是螺旋性周期演化的一個特定階段。因為人類的發展與能源的大規模利用密切相關，而碳化矽又是高能量密度利用的一個最佳材料，這個世界最終一定是向着高電壓、高電流、高功率方向發展的。
01
【緣起】
碳化矽研究
能綜合運用我的所有知識
創業最開始也遇到了很多困難。比如如何把一堆人組織起來高效地做事，尤其當很多人并不是專業人才，不能直接上手的時候。既要教他們怎麼做，還得讓他們能協作，這比較難，但是我也樂在其中。
我從博士、博士後到教授，在國外也待了将近十多年。然後回到武漢大學當教授當了五年，後來創立了晶越半導體這家公司。
跟在學校相比，做企業是有壓力的。因為要養這麼多人，所以一定要賺錢。我最開始的時候，一心就想着要把生産線建立起來。後來發現，産線建成之後，能賺錢才是最重要的。必須要有自己的成本優勢和技術優勢，讓産品被用戶認可，否則很容易會被市場淘汰。
另外，能帶領一個團隊發展壯大，看着他們逐漸成為這個領域的專家，也讓我樂在其中。即使現在有的人可能成了我的競争對手，但能看到大家成長也是很讓我高興的。
其實，最初選擇碳化矽這個領域也是機緣巧合，因為它跟我最初的專業領域跨度很大。
我的本科學的是農業機械設計與制造，主要研究收割機、插秧機等。後來研究生在中科院研究流體力學，然後到韓國研究航空工程，涉及飛機模拟。之後到日本去讀博士後，研究材料和晶體。我是到了才發現，這個方向跟原來所學的都不一樣，而且變動很大，相當于是從力學轉到了材料學。
最開始的時候，我自己對這個專業轉變有些困惑和不适應。但随着研究的深入，我逐漸發現了自己對這個領域的興趣。
這是因為碳化矽的研究，需要綜合運用我之前學習的所有知識，包括力學、傳熱學、機械學、計算機模拟仿真等等，所以自己在這個方向上比很多人更容易上手。兩年後，我就從博士後直接晉升為副教授，而一般是要先當助理教授，兩到三年後再升到副教授的。
我當時的導師叫柿本浩一，是國際晶體生長協會的的主席，國際聲望很高。他最大的優點是，他對金錢沒有太多追求，一門心思專注研究。你能感覺到，他隻要一談起研究就特别有能量，尤其對創造性的新想法充滿了激情。在他的感染下，我逐漸也對研究産生了更濃厚的興趣。而且我發現涉及到晶體和材料生長的領域，解決問題的能力特别重要。
在我去日本的第二年，我解決了工業應用領域的一些重大難題，因此也獲得了幾個國際大獎，包括日本和歐洲的獎項。攻克難題本身也是我的興趣所在。
02
【機遇】
最大的市場是電動車領域
碳化矽是一種人造物質，在自然界中不存在。1905年，科學家在隕石中發現了碳化矽，發現它具有優異的性能，可以作為非常好的半導體材料。
為了利用碳化矽，人們必須在人為高溫、高真空環境中去合成，讓無序的矽原子和碳原子按一定規則排列，所以大家會聽到碳化矽的“生長”工藝。
碳化矽（SiC）：俗稱“金剛砂”，無色晶體，硬度次于金剛石。最早的人造碳化矽，是1891年在制作人造鑽石的過程中意外發現的。
圖1. 巴林傑隕石坑
最早的碳化矽就來自于該隕石樣本的分析
跟矽（Si）材料相比，碳化矽（SiC）具有如下優質屬性（見下圖），非常适用于高溫、高頻、大功率器件。比如碳化矽具有非常低的開關損耗，在用于直流與交流的高頻轉換的逆變器中，就可以極大地節省能源。
圖2. 碳化矽與矽的屬性對比
來源：高冰博士在泉果無限對話的分享
圖3. 三代半導體的主要應用
來源：高冰博士在泉果無限對話的分享
碳化矽的應用主要集中在對功率要求較高的領域，比如電動汽車、軌道交通、5G通信基站，白色家電、以及光伏儲能的逆變器和智能電網的遠距離電力輸出。碳化矽在降低能耗，節能減排方面非常突出，例如在高鐵和電動車上能節省超過20%的能源，在家用電器上節省50%，并且提高風能存儲效率20%等。
目前公認使用碳化矽器件最大的市場，是電動汽車電驅系統，它可以讓體積節省40%，重量減輕30%，同時效率提高10%，相對矽基晶體管的優勢很大。
圖4. 碳化矽最大的市場應用：電動汽車
來源：高冰博士在泉果無限對話的分享
03
【競争】
應對産能過剩
必須大規模降低成本
這兩年的發展讓我深刻感受到，中國人非常勤奮，一旦一家有技術突破，其他企業也會迅速跟進，導緻供需平衡被打破的頻率越來越快。所以為了應對産能過剩，大規模降低成本是企業生存的關鍵。
我們選定了襯底作為創業方向，因為襯底的技術壁壘高，國内的産能缺口大，而且價值高，通常在一個半導體器件中，襯底的價值能占到總體價值的50%。
襯底（Substrate）處在碳化矽産業鍊的上遊，它是所有半導體芯片的底層材料，主要起到物理支撐、導熱及導電作用。全部後續工藝比如外延等，隻能在襯底之上進行，所以一塊好的襯底材料，是之後實施各種紛繁複雜半導體工藝的基石。下圖中間部分，即為排列的多塊碳化矽襯底。
圖5. 碳化矽襯底
來源：浙江晶越半導體有限公司官網
以下為碳化矽的産業鍊，目前中國産業鍊比較完整，從生産設備、襯底、外延、到設計、制造、封裝和應用都有發展。當前面臨的“卡脖子”挑戰的主要是單晶生長和晶圓制造。
圖6. 碳化矽産業鍊
來源：高冰博士在泉果無限對話的分享
2020年至2022年，國内碳化矽市場的複合年增長率達到了40%，這在疫情期間是一個不錯的成績。民用市場規模達到了135億，但相對于全球市場而言，這個規模還是較小的。目前，碳化矽市場主要由歐美和日本主導，其中歐洲的器件制造業非常發達，新能源汽車中90%以上的碳化矽器件由意大利的意法半導體（STMicroelectronics）提供的。
在碳化矽産業的發展中，我以前在大學裡，總覺得理論最重要，會重“理”輕“工”。但實際上我辦企業的時候發現，工藝是最重要的。因為即使原理大家都清楚，但如何做到穩定生産且良率高，是一個需要長期摸索過程。
比如碳化矽企業最重要的一個技術指标，就是“良率”。良率指合格的産品數量與生産出的總數的比率。良率既是一個技術問題，也是一個管理問題。
首先提高良率需要對材料有很深的理解。因為晶體生長的過程中有十幾個參數，假如每個參數取10個值，那就是1010那麼多種可能性，而且每次試錯需要大約一周半的時間。可以想象，如果是沒有理論指導的方向指引，那這種嘗試的次數會是一個天文數字。
同時，在理論指導的基礎上，也需要紮紮實實的把生産環節做好。比如我們會提日本的工匠精神，為什麼他們在工藝上做的好，因為他們可能真的一輩子隻做一件事，日複一日，反複研磨。
所以做工藝要能坐冷闆凳，要能耐得住寂寞。我常在公司裡說：“我們不求三年五年成為全國老大。我們隻要把一件事做好、做到極緻，最終一定會脫穎而出。”
04
【人才】
從中專生到博士後
都能有一席之地
那時候公司小，不像大城市的大公司那樣容易招到人。所以最初的時候，除了我是個博士，下面幾乎都是高中、中專、大專生，甚至有種田的、修電機的，各種背景的人。
我們公司最開始在嵊州落戶，是紹興市下面的一個縣級市，是個山區，坐車要走一個小時的山路才能到縣城。那裡招一個本科生都很難，更不用說研究生了。
剛開始，把人聚起來不容易，所以隻要來我們公司，我們都歡迎。第一批的員工學曆并不高，但我們是高科技行業，這很矛盾。因為做襯底這一塊，很多工序的技術含量都是很高的。
怎麼把這些人培養起來能幹事？就隻能就地取材，因材施教，矮子裡拔高個，激發他們的創造性，把表現好的提拔上來。我們好幾個部門的領導，都是優秀的善于思考的中專、高中生。
在解決問題時，我就鼓勵他們發揮想象力，進行創造性思考。他們就會在一個小屋子裡讨論，很多問題上，他們的解決方案可能比博士生想出來的還要好，成本低又有效。
比如，我們需要一種特定的膠，但當時市面上的膠水都有雜質問題，會影響良率。而如果要解決這個問題，我們得到的反饋是，可能需要千萬級的投入。當時我們自己的團隊就自己研發出了一種土方法，成功地濾掉了99%的雜質，既實現了工藝需求，而且成本非常低。
像這樣創造性解決問題的故事，我們還有很多，關鍵要激發出團隊的創造力。
現在，我們公司的整個産線已經建立起來了，如今的重要議題就是——各工序的良率如何保證，品質如何提升。因此，我們最近申請了博士後工作站，也招聘了一些海内外的博士。今年，人才建設會是一個主要的工作方向。一定要建立高層次人才團隊，這樣才有後勁。
我一直堅信，人才的培養是一個過程。
我們堅持不挖其他公司的人才，堅持自我培養。雖然這個過程看起來很慢，但它會越走越快。
因為當這個團隊走過一個坑之後，你就會形成組織記憶，可以保證之後不犯同樣錯誤。這使得我們的疊代速度更快，技術突破速度也越來越快，甚至在某些方面比美國頂尖公司的品質還要好。
培養人才需要時間，不能拔苗助長。
05
【未來】
世界在向
高電壓和大功率發展
碳化矽産業鍊，将逐漸由以歐美日為主導轉向以中國為主導。
目前看，2024年的碳化矽産業可能會處于低迷期，這有如下幾個原因：
1. 産業鍊的挑戰。
因為下遊的器件制造端發展滞後，消化能力有限，使得處于上遊的襯底生産供過于求。這種供需失衡狀态需要時間進行内部調節重新達到平衡。
2. 中國市場的成熟還需要時間。
參照美國四五十年的發展曆程，中國的碳化矽産業開始也就是近幾年的事情，仍在成長階段。
3. 适應國際大環境。
因為中美脫鈎導緻襯底的出口訂單下降，中國企業需要過渡和調整的時間。
但我認為，2024年的下降是暫時的，這是螺旋向上演化的一部分。因為人類的發展與能源的大規模利用密切相關，而且這個世界最終一定是向着高電壓、高電流、高功率方向發展的。
目前，碳化矽的廣泛應用主要受限于襯底價格太貴，但随着成本降低，尤其當碳化矽器件價格，降到矽器件的兩到三倍時，會有大量矽基器件被替代，碳化矽的市場規模預計将呈現10幾倍的增長。
另外，我認為未來的碳化矽産業鍊，将逐漸由以歐美日為主導轉向以中國為主導，這是因為：
首先，未來的市場在中國。
中國政府大力扶持電動汽車産業以及新能源産業；而且電動汽車在全球已具備領先優勢，這是一個很好的内驅力。
第二，中國已初步具備完整的碳化矽産業鍊。
從設備、襯底、外延、器件、封測、模組一應俱全，已具備快速降本的優勢。
第三，中國已具備豐富的人才資源。
未來器件技術的品質和良率一定會突破，而且一旦突破，将會迅速的發展壯大。
《Semi-conductor》
（半導體與指揮家）
音樂家：Krzysztof Goliński
波蘭音樂家Goliński用英語諧音梗，定義了這個互動音樂作品。在英語中，指揮家和導體是一個詞（Conductor），所以這個藝術裝置的名稱“Semi-conductor”既有“半個指揮家”的意思，也有“半導體”的含義。
“随着手勢的變換，曼妙的音樂，像魔術般傾瀉而出。”
這款互動音樂裝置最早于2014年在波蘭瓦津基音樂節（PZU Strefa Ciszy Royal Łazienki）首次亮相。該裝置可以通過捕捉手勢，讓每位來訪者變成一支虛拟樂隊的指揮家。
指揮家作為樂隊的靈魂，往往是理性與激情的統一體。有意思的是，半導體是一種電導率介于絕緣體和導體之間的物質。因為可以在導體與絕緣體中轉化，抽象地講，它具有一種對立轉化的潛質：非絕非導，時絕時導。這一藝術裝置用“半導體”的概念，展示了一種人生的一種“可變性”，讓音樂小白與指揮家之間，可以通過簡單的舞動雙臂，打破專業的邊界，将對立融為一體。
