青岛日报社/观海新闻9月8日讯 在青岛华芯晶电科技有限公司（以下简称“华芯晶电”），密闭的长晶炉内，用于半导体衬底制造的蓝宝石晶体正悄悄“孕育”。随着炉温攀升到2050℃，氧化铝原料熔化成熔融状态。一枚籽晶像种子一般埋入熔体，在精准的热场温度控制下，铝氧原子顺着籽晶的晶格层层堆叠生长，短则几天、长则几十天，重达四百到一千公斤的蓝宝石晶锭就此成型。
凭借在光电产业关键衬底材料领域的重大突破，华芯晶电牵头完成的“大尺寸蓝宝石晶体生长及衬底制备关键技术与应用”项目获2025年度青岛市科技进步一等奖，为我国光电产业上游材料国产化增添了重要砝码。
提起蓝宝石，多数人的印象停留在它璀璨的珠宝属性上，却未必了解，用于工业与科技领域人工生长的单晶氧化铝，是众多光电器件赖以成型的“地基”。小到发光显示与光电探测，大到新型显示与光通信，都需要它作为核心衬底材料。过去，国内大尺寸蓝宝石晶体生长和大尺寸蓝宝石衬底加工规模化生产一直是块难啃的“硬骨头”，想要实现产业自主可控，须跨越晶体生长和精密加工的重重关卡。
稳定长出合格的大尺寸蓝宝石，绝不等同于“把晶体做大”。晶体尺寸放大之后，很容易出现滑移、孪晶等缺陷，整块晶锭就会直接报废——晶体生长方向是破局的关键。华芯晶电联合国内在晶体材料研发领域具有显著优势的同济大学，从晶体生长底层机理入手，创新研发“双发热体独立控温”的泡生法生长技术，把晶体生长的固-液界面调控成理想的凸面形态，降低大晶体生长的缺陷概率；研发“全碳”热场泡生法晶体生长技术，解决了传统金属热场易变形、不稳定的难题；再搭配特殊混合流动气氛控制技术，减少了高温下碳挥发对熔体的污染。这套“组合拳”让数百公斤大尺寸C向蓝宝石晶体（沿其晶体学C轴生长的蓝宝石晶体）实现稳定产出，保障了半导体光电产业链的产能成本与供应链安全。
“生长”出来的蓝宝石晶体，再经过切割、研磨等多道工序，加工成合格的衬底片，供给芯片厂商使用。
该项目建立了跨尺度层面蓝宝石衬底超精密表面加工技术理论模型，让12英寸蓝宝石衬底表面粗糙度降低15%、总厚度偏差降低13%、翘曲度降低22%。衬底表面颗粒净化率提升至99%以上。经第三方检测，项目产出衬底的多项技术指标，已经达到甚至超过国际领先指标。
如今，华芯晶电月出货量和市场占有率稳居行业最前列。伴随AI算力产业的崛起，数据中心光互联、AR微显示等新赛道正在为蓝宝石衬底开辟新的成长空间。遵循“量产一代、储备一代、研发一代”的路径，华芯晶电在进一步推进磷化铟、氧化镓等材料布局，不断为新一代信息技术产业打牢“地基”。（青岛日报/观海新闻记者 耿婷婷 实习生 韩玥）
责任编辑：周晓
