中国超导技术先手棋：“魔法磁场”将颠覆硅片制造

2025-03-24 11:29

在“双碳”目标驱动下，中国高温超导技术产业化迎来里程碑式进展。 3月15日，由中国电工技术学会主办、宁夏超导泛半导体科技有限责任公司（简称“宁夏泛半导体”）牵头的高温超导磁控硅单晶生长装备技术，通过科技成果鉴定。由中国科学院院士甘子钊领衔的专家委员会一致认定，该技术填补了我国高端硅晶体制造领域的多项空白，综合性能达到国际领先水平。 强磁场“驯服”硅晶体生长

据介绍，高温超导磁控硅单晶生长装备、技术及应用的关键，在于将高温超导磁体技术引入磁控直拉法（MCZ）。传统直拉法在制备单晶硅时易受热对流影响，导致晶体含氧量高、均匀性差。而MCZ通过超导磁体产生的强磁场抑制热对流，显著提升了晶体质量。宁夏泛半导体研发的设备可将硅片含氧量稳定控制在5ppma以下，硅棒头尾利用率提升4%以上，生产效率提升12%，并已成功拉制直径达340毫米的高品质硅棒，生产成本降低5.2%。甘子钊院士评价称，这是国际上首次将高温超导技术应用于磁控直拉单晶生长，不仅开辟了超导技术产业化新赛道，更为实现“双碳”目标提供了战略支撑。

大尺寸，低成本，前途广

尽管MCZ技术早在1980年由日本索尼提出，但受限于超导材料稳定性与成本问题，此前未能产业化。当前，中国企业正加速布局：联创光电基于钇钡铜氧（YBCO）超导材料，开发出无需低温液体冷媒的传导式磁体，制冷成本更低；晶盛机电的第五代单晶炉引入超导磁场技术，实现小于5ppm的超低氧硅单晶稳定生长。专家指出，国内存量单晶硅设备超10万台，12英寸硅片需求年增8.4%，但国产化率不足，MCZ技术凭借其大尺寸、低成本的潜力，未来渗透率将显著提升。尽管高温超导材料（如YBCO）已初步实现量产，但稳定性和成本仍是产业化瓶颈。联创超导的磁控单晶炉定价较传统设备高50%以上，长期来看，规模化生产有望降低成本。此外，联创光电在超导领域的布局不止于光伏，其高温超导感应加热装备、紧凑型核聚变用磁体系统等也已进入研发阶段，计划2026年后分批次交付聚变—裂变混合堆装置所需设备。

此次高温超导技术的产业化突破，标志着中国在高端硅材料领域实现了从跟跑到领跑的跨越。随着技术迭代与成本优化，超导磁控直拉法或将成为全球光伏与半导体产业的新引擎，助力中国在全球科技竞争中占据先机。