單晶爐是直拉法制備硅單晶的關鍵技術裝備，所制備的硅單晶主要用于集成電路元件和太陽能電池。在我國，以單晶爐為代表的晶體生長設備一直存在核心技術缺乏的問題，高端產品均為國外公司所壟斷，在很大程度上制約了我國超大規模集成電路和太陽能產業的發展。近日，西安理工大學和北京有色金屬研究總院承擔的“TDR－150型單晶爐”項目通過驗收，填補了國內12英寸無位錯硅單晶生長設備的空白，為我國集成電路向低成本、大直徑發展提供了巨大推動力。

　　2007年5月24日，國家863計劃超大規模集成電路（IC）配套材料重大專項總體組在北京組織專家對西安理工大學和北京有色金屬研究總院承擔的“TDR－150型單晶爐（12英寸MCZ 綜合系統）” 完成了驗收。這標志著擁有自主知識產權的大尺寸集成電路與太陽能用硅單晶生長設備，在我國首次研制成功。驗收專家組評價TDR－150型單晶爐性能穩定可靠，運行平穩，填補了國內12英寸無位錯硅單晶生長設備的空白，對我國集成電路產業向低成本的大直徑、超大規模發展起到積極促進作用，同時可以滿足光伏產業提供太陽能級硅單晶生長需要，市場潛力巨大。

　　銳意創新百“煉”成“晶”
　　
　　“單晶爐是直拉法制備硅單晶的關鍵技術裝備，所制備的硅單晶主要用于集成電路元件和太陽能電池。在過去，我國以單晶爐為代表的晶體生長設備一直存在核心技術缺乏的問題，高端產品均為國外公司所壟斷，在很大程度上制約了我國超大規模集成電路的發展。因此，有關這一課題的研發也成為幾代學人不懈努力渴望攻關的方向。”西安理工大學校長、“TDR－150型單晶爐”課題負責人劉丁教授在接受中國知識產權報記者采訪時指出。
　　
　　據劉丁介紹，硅單晶作為現代信息社會的關鍵支撐材料，是目前世界上最重要的單晶材料之一，也是發展計算機與集成電路的主要功能材料。發達國家國民經濟GDP增長部分的65％與IC工業相關，而全球90％以上的IC都要采用硅材料。而單晶爐是IC工業前工序制備硅單晶的電子專用設備，是現代制造技術與晶體生長工藝技術完美結合的體現，是新一代集機、電、光、儀、計算機一體化的裝備，對電子工業特別是微電子工業的發展做出了重要貢獻。
　　
　　從2003年起，在世界部分國家硅單晶已經小有成就而中國曙光方露的壓力下，西安理工大學工廠與北京有色金屬研究總院毅然承擔了國家高技術研究計劃（863計劃）TDR－150型單晶爐課題的研究和攻關任務。課題組圍繞目標，在進行了大量理論研究、綜合設計和單元實驗的基礎上，在機械總體設計、自動控制系統設計與實現、制造工藝設計等方面取得了多項創新性成果。其中，發表學術論文5篇、申請專利8項、制定行業標準1部。歷經3年努力，在對國外同爐型產品進行全面細致消化和吸收的基礎上，結合我國實際，終于完成了從整機設計到樣機制造的全過程，研制成功了 TDR－150型單晶爐，并成功研制了直徑12英寸無位錯硅單晶。
　　　
　　“課題組所完成的TDR－150型單晶爐性能穩定可靠，運行平穩，填補了國內12英寸無位錯硅單晶生長設備的空白。已研制成功的設備可用于大尺寸電子級硅單晶和高檔太陽能電池硅單晶的生產，并具有很高的性價比。依托單位已具備產業化生產能力。”在驗收了課題后，以清華大學自動化系教授、博士生導師楊耕為組長的驗收專家組做出了高度評價，并在863計劃課題驗收結論意見表上鄭重簽字。

　　破冰國際壟斷漸入產業化佳境
　　
　　據直接參與該課題研發的工程陳巨才介紹，目前硅圓片的主流是8英寸（全球有200余條硅圓片生產線），但是從全球2004年的晶圓片投資可以看出，北美、歐洲、日本、韓國及臺灣地區幾乎是清一色的12英寸硅圓片工藝。2006年12英寸硅圓片生產線計劃再建31條到2010年全球接近90條（每條線投資20億～30億美元），而我國目前只有北京中芯國際、無錫海力士ST兩條。在8英寸線及12 英寸線上的硅片的供應商幾乎全部是國外公司。國產單晶爐總體技術水平只能滿足國內6英寸及6英寸以下生產線硅片生產要求，而且國產單晶爐的研發始終保持與我國IC同步發展的態勢，其總體性能與國外同類爐型相比，基本相當。而且，限于硅材料研究、晶體生長工藝技術及相配套的關鍵材料、檢測手段等制約，我國集成電路向低成本的大直徑、超大規模發展之路在很長時間之內陷入困境。TDR―150型單晶爐生長12英寸硅單晶的研發成功則為打破國外產品壟斷的局面開啟了破冰之旅。
　　
　　“本次研發的產品打破了西方工業發達國家的技術封鎖與壟斷，使我國能夠開發具有自主知識產權的關鍵制造技術與單晶爐生產設備，填補了國內空白，初步改變了在晶體生長設備領域研發制造受制于人的局面。”西安理工大學工廠黨委書記張存庫在接受中國知識產權報記者采訪時指出，“該課題的完成對我國微電子和光伏產業的發展起到了促進作用。本次研發的設備性價比高，市場競爭力強。在產業發展的大好局面下，該項目為企業培育了新的經濟增長點，TDR－150型單晶爐的產業化將給企業帶來顯著的經濟效益，企業有望在可持續發展的道路上愈走愈寬闊。從社會效益方