讓國產靶材濺射全球 他做的餅一塊價值幾萬美元
作者： 百度文庫 來源： 百度文庫 時間：2018年08月02日
一項打破國外公司壟斷的關鍵技術，一塊價值幾萬美元的“金屬餅”，一件出廠便能影響到1000萬輛汽車、1000萬臺手機的產品，一個關乎國家安全的戰略產業，一段扎根甬城12年的創業傳奇……這些都是資料中關于寧波企業江豐電子的關鍵描述。江豐電子董事長、國家“千人計劃”專家姚力軍笑稱“自己是個做餅的人”，他做的餅名叫“超大規模集成電路制造用濺射靶材”。
一項打破國外公司壟斷的技術
最近兩年，姚力軍常常要接待從世界各地前來學習取經的年輕人。因為，市場上所銷售的手機、平板電腦等電子產品都會用到江豐電子的產品——“超大規模集成電路制造用濺射靶材”。
在江豐電子的展示廳里，記者見到了高純度濺射靶材，從外觀上看，像是一塊直徑20厘米~60厘米的“大餅”，而其原料則是鋁、銅、鈦等金屬材料。
“這就是一塊超高純鈦的靶材。”江豐電子技術中心總監袁海軍指著一塊“金屬餅”說，“它由兩部分組成，上面這個灰色的就是高純鈦晶體，其下部的托盤是一塊超強的鋁合金。在芯片的生產過程中，不同的靶材在一起交互作用，金屬原子被一層一層濺射到芯片上，再利用特殊的工藝，把它們切割成納米級的金屬導線。芯片的信息傳輸就全靠這些金屬導線，因此沒有金屬靶材，就沒有芯片。”
目前，世界上只有少數幾家企業能夠生產高純度濺射靶材，而江豐電子是唯一的中國企業。姚力軍歸國之前，這項技術一直被日本、美國的公司壟斷。直到2005年年底，江豐電子成功制造出第一塊國產靶材，改變了世界靶材制造業的格局，就此結束了我國在高純度濺射靶材領域完全依賴進口的歷史。
如今，江豐電子的產品已經打入了世界主流市場，目前，產品的銷售已經覆蓋了包括北美、歐洲、日本、韓國、新加坡等國家和地區的客戶。全球有超過百余家芯片廠正在使用江豐電子的靶材。截至目前，公司擁有授權專利210項，其中發明專利162項。產品榮獲“十一五”國家科技重大專項突出貢獻獎、“十一五”國家科技計劃執行突出貢獻獎、國家戰略性創新產品、“中國半導體創新產品和技術獎”等榮譽。
盡管如此，江豐電子在高純濺射靶材行業中的國際市場占有率目前僅為0.44%；國內市場占有率為1.87%，國內半導體領域的市場占有率為6.98%。公司的主營業務收入2014-2016年年均復合增長率達34.01%。靶材英文叫作Target，意為目標。江豐的目標是，早日成為世界前三強的靶材制造商。
一塊人類所能得到的最純金屬
為何全中國只有江豐電子能生產這種產品？它的制造難度究竟在哪里？
答案是純度！在用于切割芯片的晶圓上，有許多閃光的東西。這些閃光物在高倍放大鏡下就會“現出原形”——密密麻麻的金屬導線。在一塊指甲大小的晶圓上能切出上千個芯片，每一個芯片當中有上萬米長的金屬導線，導線的直徑比頭發的千分之一還要細，其對金屬靶材的純度要求之高可想而知。
普通的金屬純度通常只能達99.8%，而濺射靶材的純度通常高達99.999%以上。“這是人類所能得到的最純的金屬。”姚力軍說，“正因為太純了，金屬變得非常軟。在某些條件下，甚至可以用紙就能把它切開。”
因此，生產靶材的一個重要步驟就是“壓延”。這并不是簡單的把厚餅變成薄餅的過程，而是通過反復多次特定方向的形變來對金屬內部的微觀組織結構進行控制，決定著靶材工藝的可靠性和穩定性。每次壓延的壓力值與溫度是姚力軍團隊經過上千次試驗計算得出的。
在將金屬靶材焊接到金屬底座托盤時，會用到江豐電子最貴的單體設備——熱等靜壓機，該設備造價達幾千萬元。
在熱等靜壓機里，鉭、鈦、銅等不同金屬將經受幾百攝氏度高溫和1000個大氣壓以上的壓力“洗禮”，從而現實大面積焊接，整個過程耗時近24個小時。
“這是目前世界上最頂級的金屬焊接技術，它利用高溫高壓，使金屬接觸面上的原子進行‘無縫連接’，不需要任何焊料。以前這種高端焊接需要送到日本公司去代工，每加工一爐加工費需四五萬元。”袁海軍介紹，他們花了四年時間和國內設備廠家一同設計開發出了這個高端裝備。僅這道工序，每年可以節省幾百萬元以上，同時加工周期也從一個月縮短到三天。在江豐，從濺射靶材的整體制造工藝到類似熱等靜壓機等關鍵設備都是自主研發設計的。
姚力軍說：“芯片導線是納米級，導線和導線之間的距離也非常細小。一顆我們肉眼看不到的灰塵如果落到芯片當中，就如同一座大山落到高鐵軌道上，使十幾條導線連成一塊，從而讓整個芯片報廢。”
同時，一個靶材，能夠濺射出8000到10000個晶圓，而8000到10000個晶圓，而每個晶圓又能切出超過1000個芯片。因此，任何一塊靶材有瑕疵，就可能影響到1000萬輛汽車，或者1000萬臺手機。
因此，任何一塊不合格的靶材都將會給企業造成毀滅性的打擊。“這就是為什么全球僅有少數幾家公司能夠生產濺射靶材的原因。”姚力軍說。
一段扎根甬城12年的創業傳奇
今天，江豐電子已經成為寧波市最具代表性的高新技術企業，并于今年6月15日登陸深交所。
但當時間的指針撥回到12年前，姚力軍與他的團隊卻經歷了鮮為人知的困苦歷程。以至于余姚市經信局局長黃紅珍談起江豐只說了一句話：“姚力軍他們，不容易！”
2005年夏天，有著哈工大與日本廣島大學雙工學博士學位的姚力軍毅然辭去了霍尼韋爾公司電子材料事業部大中華區總裁的職務，帶著20個集裝箱和1個散貨船的設備回到中國，與2名海歸博士和6名日籍員工一同在余姚市創立了寧波江豐電子材料股份有限公司。
“剛回國時，我們遇到了很多困難，原來的積蓄都買了設備，缺乏資金還沒有廠房。”姚力軍說，“多虧了余姚市政府和相關部門的幫助，解決了廠房問題，也籌集到了數百萬元資金。”
2005年年底，姚力軍懷揣著第一塊國產靶材去全球各大企業登門拜訪，希望能夠給予他們的產品一次試用機會。
“由于靶材是芯片制造的關鍵材料，任何一個芯片制造公司都不愿冒險嘗試。以至于許多國際大公司一聽說產品是中國制造，連試用的機會都不給。”姚力軍說。
屋漏偏逢連夜雨，2008年，受美國次貸危機影響，江豐電子月銷售額急降到8萬元。那年冬天，公司連工資都發不出，而姚力軍更是債臺高筑，名下的欠款高達上千萬元。
“但不管面對什么樣的困境和挫折，公司的研發一刻也沒停，團隊的核心成員一個也沒離開。所以，我常說江豐電子所取得的每一點成績，都離不開大家齊心協力的這份堅持。”姚力軍說。
金融危機過后，江豐電子慢慢走出低谷，產品開始大量出口美國、日本、歐洲、韓國等地，400萬元、2000萬元、4000萬元……公司銷售額以成倍速度增長，一步步接近盈虧平衡點。
2011年3月，江豐迎來了一次重大轉機——由于日本發生大地震，日本主要的半導體工廠、靶材工廠停產。急需靶材的國際公司紛紛找上門來要求增加訂單，江豐電子日夜加班，仍供不應求。
因在科技創新中取得了突出的成績，姚力軍接連獲得“2009十大風云甬商”“寧波市優秀留學回國人員”“2009年全國百名華人華僑杰出創新創業獎”等榮譽，并作為高層次海外歸國創業人才，入選中組部“千人計劃”。國家“千人計劃”海外高層次人才引進工作小組對姚力軍的評價是：“為超大規模集成電路制造用濺射靶材的國產化作出了特殊貢獻。”
一項打破國外公司壟斷的技術
最近兩年，姚力軍常常要接待從世界各地前來學習取經的年輕人。因為，市場上所銷售的手機、平板電腦等電子產品都會用到江豐電子的產品——“超大規模集成電路制造用濺射靶材”。
在江豐電子的展示廳里，記者見到了高純度濺射靶材，從外觀上看，像是一塊直徑20厘米~60厘米的“大餅”，而其原料則是鋁、銅、鈦等金屬材料。
“這就是一塊超高純鈦的靶材。”江豐電子技術中心總監袁海軍指著一塊“金屬餅”說，“它由兩部分組成，上面這個灰色的就是高純鈦晶體，其下部的托盤是一塊超強的鋁合金。在芯片的生產過程中，不同的靶材在一起交互作用，金屬原子被一層一層濺射到芯片上，再利用特殊的工藝，把它們切割成納米級的金屬導線。芯片的信息傳輸就全靠這些金屬導線，因此沒有金屬靶材，就沒有芯片。”
目前，世界上只有少數幾家企業能夠生產高純度濺射靶材，而江豐電子是唯一的中國企業。姚力軍歸國之前，這項技術一直被日本、美國的公司壟斷。直到2005年年底，江豐電子成功制造出第一塊國產靶材，改變了世界靶材制造業的格局，就此結束了我國在高純度濺射靶材領域完全依賴進口的歷史。
如今，江豐電子的產品已經打入了世界主流市場，目前，產品的銷售已經覆蓋了包括北美、歐洲、日本、韓國、新加坡等國家和地區的客戶。全球有超過百余家芯片廠正在使用江豐電子的靶材。截至目前，公司擁有授權專利210項，其中發明專利162項。產品榮獲“十一五”國家科技重大專項突出貢獻獎、“十一五”國家科技計劃執行突出貢獻獎、國家戰略性創新產品、“中國半導體創新產品和技術獎”等榮譽。
盡管如此，江豐電子在高純濺射靶材行業中的國際市場占有率目前僅為0.44%；國內市場占有率為1.87%，國內半導體領域的市場占有率為6.98%。公司的主營業務收入2014-2016年年均復合增長率達34.01%。靶材英文叫作Target，意為目標。江豐的目標是，早日成為世界前三強的靶材制造商。
一塊人類所能得到的最純金屬
為何全中國只有江豐電子能生產這種產品？它的制造難度究竟在哪里？
答案是純度！在用于切割芯片的晶圓上，有許多閃光的東西。這些閃光物在高倍放大鏡下就會“現出原形”——密密麻麻的金屬導線。在一塊指甲大小的晶圓上能切出上千個芯片，每一個芯片當中有上萬米長的金屬導線，導線的直徑比頭發的千分之一還要細，其對金屬靶材的純度要求之高可想而知。
普通的金屬純度通常只能達99.8%，而濺射靶材的純度通常高達99.999%以上。“這是人類所能得到的最純的金屬。”姚力軍說，“正因為太純了，金屬變得非常軟。在某些條件下，甚至可以用紙就能把它切開。”
因此，生產靶材的一個重要步驟就是“壓延”。這并不是簡單的把厚餅變成薄餅的過程，而是通過反復多次特定方向的形變來對金屬內部的微觀組織結構進行控制，決定著靶材工藝的可靠性和穩定性。每次壓延的壓力值與溫度是姚力軍團隊經過上千次試驗計算得出的。
在將金屬靶材焊接到金屬底座托盤時，會用到江豐電子最貴的單體設備——熱等靜壓機，該設備造價達幾千萬元。
在熱等靜壓機里，鉭、鈦、銅等不同金屬將經受幾百攝氏度高溫和1000個大氣壓以上的壓力“洗禮”，從而現實大面積焊接，整個過程耗時近24個小時。
“這是目前世界上最頂級的金屬焊接技術，它利用高溫高壓，使金屬接觸面上的原子進行‘無縫連接’，不需要任何焊料。以前這種高端焊接需要送到日本公司去代工，每加工一爐加工費需四五萬元。”袁海軍介紹，他們花了四年時間和國內設備廠家一同設計開發出了這個高端裝備。僅這道工序，每年可以節省幾百萬元以上，同時加工周期也從一個月縮短到三天。在江豐，從濺射靶材的整體制造工藝到類似熱等靜壓機等關鍵設備都是自主研發設計的。
姚力軍說：“芯片導線是納米級，導線和導線之間的距離也非常細小。一顆我們肉眼看不到的灰塵如果落到芯片當中，就如同一座大山落到高鐵軌道上，使十幾條導線連成一塊，從而讓整個芯片報廢。”
同時，一個靶材，能夠濺射出8000到10000個晶圓，而8000到10000個晶圓，而每個晶圓又能切出超過1000個芯片。因此，任何一塊靶材有瑕疵，就可能影響到1000萬輛汽車，或者1000萬臺手機。
因此，任何一塊不合格的靶材都將會給企業造成毀滅性的打擊。“這就是為什么全球僅有少數幾家公司能夠生產濺射靶材的原因。”姚力軍說。
一段扎根甬城12年的創業傳奇
今天，江豐電子已經成為寧波市最具代表性的高新技術企業，并于今年6月15日登陸深交所。
但當時間的指針撥回到12年前，姚力軍與他的團隊卻經歷了鮮為人知的困苦歷程。以至于余姚市經信局局長黃紅珍談起江豐只說了一句話：“姚力軍他們，不容易！”
2005年夏天，有著哈工大與日本廣島大學雙工學博士學位的姚力軍毅然辭去了霍尼韋爾公司電子材料事業部大中華區總裁的職務，帶著20個集裝箱和1個散貨船的設備回到中國，與2名海歸博士和6名日籍員工一同在余姚市創立了寧波江豐電子材料股份有限公司。
“剛回國時，我們遇到了很多困難，原來的積蓄都買了設備，缺乏資金還沒有廠房。”姚力軍說，“多虧了余姚市政府和相關部門的幫助，解決了廠房問題，也籌集到了數百萬元資金。”
2005年年底，姚力軍懷揣著第一塊國產靶材去全球各大企業登門拜訪，希望能夠給予他們的產品一次試用機會。
“由于靶材是芯片制造的關鍵材料，任何一個芯片制造公司都不愿冒險嘗試。以至于許多國際大公司一聽說產品是中國制造，連試用的機會都不給。”姚力軍說。
屋漏偏逢連夜雨，2008年，受美國次貸危機影響，江豐電子月銷售額急降到8萬元。那年冬天，公司連工資都發不出，而姚力軍更是債臺高筑，名下的欠款高達上千萬元。
“但不管面對什么樣的困境和挫折，公司的研發一刻也沒停，團隊的核心成員一個也沒離開。所以，我常說江豐電子所取得的每一點成績，都離不開大家齊心協力的這份堅持。”姚力軍說。
金融危機過后，江豐電子慢慢走出低谷，產品開始大量出口美國、日本、歐洲、韓國等地，400萬元、2000萬元、4000萬元……公司銷售額以成倍速度增長，一步步接近盈虧平衡點。
2011年3月，江豐迎來了一次重大轉機——由于日本發生大地震，日本主要的半導體工廠、靶材工廠停產。急需靶材的國際公司紛紛找上門來要求增加訂單，江豐電子日夜加班，仍供不應求。
因在科技創新中取得了突出的成績，姚力軍接連獲得“2009十大風云甬商”“寧波市優秀留學回國人員”“2009年全國百名華人華僑杰出創新創業獎”等榮譽，并作為高層次海外歸國創業人才，入選中組部“千人計劃”。國家“千人計劃”海外高層次人才引進工作小組對姚力軍的評價是：“為超大規模集成電路制造用濺射靶材的國產化作出了特殊貢獻。”
