深耕氟硅磷 托起“中国芯”

　　实现国产化、缓解资源依赖、解决行业环保难题，对一项技术而言，若能匹配其中的任何一项描述都堪称卓越。而这些却被2023年度中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖成果——多氟多公司完成的磷肥副产氟硅资源高质利用成套技术开发及产业化项目一举囊括。“它突破了磷肥副产氟硅资源高质利用技术瓶颈，解决了磷肥产业环保难题，提升了集成电路关键材料保障能力，对产业可持续发展起到了积极的推动作用。”这是石化联合会会长李寿生对该成果的评价。

图为在上周召开的2023全国石油和化工行业科技创新大会上，多氟多获奖团队与颁奖嘉宾中国石油和化学工业联合会会长李寿生合影。(张育 摄)

　　产业报国，为“中国芯”而战

　　“若有战，召必回，战必胜！”这一朴素的爱国主义精神体现在多氟多董事长李世江这个退伍老兵的行动上，就是迎难而上，坚定而果敢地为打造“中国芯”而战。在世界高端半导体市场长期被国外垄断、我国半导体产业危机重重的严峻时刻，怀着产业报国的理想，李世江带领多氟多毅然决然踏入半导体原材料研发领域。磷肥副产氟硅资源高质利用成套技术，就是他带领多氟多冲锋沙场的利器。凭借这一利器，多氟多十年磨一剑，电子级氢氟酸产品品质达到UP-SSS级，成功进入全球顶级半导体制造企业合格供应商体系，实现了14纳米以下制程电子级氢氟酸的国产化突破。

　　“中国的半导体材料有可能成为下一个‘芯片’，这个技术如果不过关，对国家影响会非常大。中美贸易摩擦实际上‘卡脖子’卡的就是半导体材料。多氟多做电子级氢氟酸已经有十几年了，在开始的很多年都在打基础，进入这个领域是要讲家国情怀、讲担当的，否则很难坚持下去。而我最大的心愿，就是让中国的企业拥有自主核心技术，改变中国半导体行业的落后局面，让民族工业屹立在世界舞台上。”这就是李世江对家国情怀和产业报国理想的诠释。

　　受制于人，瓶颈材料亟待突破

　　超纯电子级氢氟酸是集成电路制造关键材料之一，主要用于芯片清洗、蚀刻等环节，其纯度和洁净度对集成电路的成品率、电性能、可靠性都有着十分重要的影响。但一直以来，适用于集成电路先进工艺制程用的超纯电子级氢氟酸，其关键技术和核心装备长期被国外垄断，严重制约着我国芯片产业的健康可持续发展，成为亟待攻克的“卡脖子”技术。2017年之前，国内芯片行业所用的电子级氢氟酸几乎全靠从日本、美国、欧洲等国家和地区进口。

　　除了面临技术和装备上的难关，超纯电子级氢氟酸的生产在原料供应上也极其受限。超纯电子级氢氟酸是以氢氟酸为原料，而传统氢氟酸生产工艺是通过萤石硫酸法制备，萤石属于国家战略矿产资源调控和管理的重点对象，已陆续出台多项限制性管控政策。而除萤石外，全球具有利用价值的氟资源主要伴生于磷灰石中，磷灰石是生产磷肥的基础原料，一直以来，磷肥生产过程中副产氟硅酸造成的环境污染困扰着磷肥行业的发展。据统计，我国磷肥副产的氟硅酸(折百)约100万吨/年，如果这些副产氟资源能得到有效利用，则可年产70多万吨氢氟酸，约占全球氢氟酸年产量的30%。

　　目标锁定，开启艰辛攻关历程

　　“祖国需要什么，我们就做什么。”这是李世江口中常说的一句话，他是这么说的，也是这么做的。

　　但在当时，超纯电子级氢氟酸等电子化学品生产技术在国际上处于技术封锁和高度垄断阶段，特别是大规模工业化生产技术难度非常大，必须在关键制造技术、纯化技术、装备水平、工艺控制、分析检测、制备环境等方面取得突破并集成创新，同时还要解决氟硅难分离、氟转化率低、二氧化硅活性低等核心技术难题。这些都注定磷肥副产氟硅资源高质利用的技术开发是一场艰难而持久的攻坚战。

　　目标已定，攻关的号角正式吹响。2006年，从磷肥副产氟硅酸的高质利用入手，李世江带领多氟多科研人员开启了艰辛历程。历经多年攻关，凝聚多氟多人智慧与心血，多氟多首次开发出以磷肥副产氟硅酸为原料生产超纯电子级氢氟酸联产高品质白炭黑成套新工艺，突破了氟硅难分离、氟转化率低、二氧化硅活性低核心技术，在原料预处理、分离纯化、特种装备研制等方面实现多项技术创新，并建成稳定运行的万吨级生产装置。

　　“通过电子级氢氟酸产品的开发，我对于半导体材料的研发有了三个切身感受。一是必须以自主开发为主，因为真正的高新技术、核心技术是买不来的。我们当初搞研发的时候内部也有争论，这个技术成不成熟？不成熟的话万一失败了怎么办？我当时就说，这个技术和别的技术不一样，国家需要，发展半导体产业需要，不成熟也要干，要通过我们的努力让它成熟，这就是民族担当、这就是家国情怀。二是不能等市场成熟了再去搞研发，要有前瞻性，必须率先进行技术的攻关和布局。三是应用开发比市场开发更重要。”李世江说。

　　正是因为坚持了这三点，李世江带领多氟多才有了今天这样的丰硕收获。

　　质量升级，追求极致永远在路上

　　“电子级氢氟酸产品的研发最重要的一项工作就是通过科技创新提升产品质量。先进工艺对清洗的要求越来越苛刻，这就要求化学品的纯度要不断提升。”李世江说。

　　为满足不断升级的质量要求，多氟多自2011年起相继突破了原材料提纯技术、工艺过程优化技术、设备优化技术等盲点，解决了电子级氢氟酸提纯难的行业共性问题，建成了超净高纯电子级氢氟酸车间。“我们研发六氟磷酸锂这个产品的时候，对电子级氢氟酸的杂质含量要求是百万分之一的ppm级别；等我们瞄准半导体工业的时候，这个要求已经提升到了十亿分之一的ppb级；但当我们把这个产品做出来的时候，半导体工业又进步了，芯片带宽从38纳米、24纳米，再到18纳米、12纳米、7纳米、5纳米甚至3纳米，对杂质含量要求到了ppt级别，也就是万亿分之一了。但这么严苛的要求我们也做到了，多氟多现在已经做出了符合1个ppt杂质要求的产品，领先世界同行。将来半导体行业还要发展，这个要求还会更高，我们也会把电子级氢氟酸做到极致，永不停歇地不断满足半导体工业的需求。”李世江说。

　　目前，多氟多的电子级氢氟酸产品品质达到UP-SSS级、纯度达到ppt级，并已实现稳定供应，成为全球半导体顶级巨头的合格供应商。

　　市场破冰，跻身高端供应链体系

　　“半导体工业是在一个小米粒上集成几万个、几十万个甚至几亿个芯片，任何一个材料出现极其微小的偏差对整条生产线都是致命的。为了保证生产不出现问题，芯片厂家的供应商都要经过长期验证，新产品进入这个领域很难，门槛也很高。如果没有为国家、为民族作出牺牲的情怀很难坚持下去。”亲历了这种艰辛的李世江对此有着极其深刻的感悟。

　　多氟多其实早在2006年就已开发出电子级氢氟酸，但在国内一直没有企业敢试用。直至2018年，多氟多电子级氢氟酸进入韩国三星和LG两大半导体公司的供应链，并最终应用到3D-NAND和DRAM的工艺制程中，证明产品性能完全达到业界先进水平。是拳拳爱国心、殷殷报国情、熠熠强国志，激励着李世江带领多氟多在这12年里不忘初心、执着求索。

　　2019年7月初，日本宣布限制对韩出口高纯度氢氟酸，韩国企业不得不在全球寻找替代商。多氟多抓住机会，与多家韩国客户形成稳定的供货关系。多氟多的供货解决了韩国半导体产业的氢氟酸不足。也是自那时起，多氟多彻底打开了韩国市场。自此以后，多氟多出口到韩国的氢氟酸逐年递增。

　　2022年5月19日，多氟多凭借自身硬实力，经过多轮筛选和考验后，成为台积电的重要供货商，这标志着半导体行业关键原材料的国产化再下一城。

　　现在，多氟多已具备3万吨/年超纯电子级氢氟酸生产能力，实现了在国内14纳米以下芯片先进工艺制程上的规模化应用，产品替代进口，并且批量稳定出口，进入国际高端半导体制造供应链体系。

　　“多氟多一直以来以氟为切入点，不断探求氟在人类生活和工业应用中的无限可能，从氟硅不分家到氟硅巧分家，再到氟硅妙结合，多氟多致力于发展低碳循环产业链，将磷肥副产氟硅酸资源进行高质利用，开辟了氟化工和磷化工耦合发展的新模式。在磷肥副产氟硅资源高效利用方面我们还要不断前行，最终要实现用氟造福全人类的愿景。”李世江说。