2026年7月，“创赢未来”创业大赛山西决赛现场，当主持人念出“面向AR应用的8-12英寸兼容型碳化硅单晶晶体生长装备”获得科技成果+创业赛道一等奖时，台下响起热烈掌声。有人小声问：“这项目干啥的？”旁边人回了一嘴：“造芯片衬底的，2200多度炉子里‘种水晶’。”

获奖团队来自山西天成半导体材料有限公司。五年前，他们在一间破旧车间里立下规矩——“不准买国外炉子”。五年后，他们主导的“面向AR应用的8-12英寸兼容型碳化硅单晶晶体生长装备”备受关注，打破海外厂商在大尺寸衬底领域的垄断格局。

一群追“晶”人，扎根山西筑家国芯梦

碳化硅，被誉为第三代半导体产业的“核心基石”，支撑新能源汽车、高压电网、5G 射频、算力芯片等国家战略性产业。2020年末，国内第三代半导体产业迎来风口，但大尺寸碳化硅单晶生长装备、高纯晶体制备工艺长期被海外封锁，国产材料尺寸小、缺陷高、量产良率低，成为制约国内半导体产业链自主可控的“卡脖子”痛点。彼时山西正全力推进资源型经济转型，大力布局第三代半导体产业。

2021年，一群高校博士、头部产业工程师和本土实业人走到一起，在太原中北高新区创办了山西天成半导体材料有限公司。创业初期没有现成厂房，园区协调出一间不足800平方米的闲置车间，墙面斑驳、管线杂乱。“第一天进场，所有人自带工具，粉刷墙面、铺设防尘地坪、搬运小型实验设备。”天成半导体董事长刘洋洋回忆道，“我们创业，不是为短期盈利，是补上国内碳化硅大尺寸材料短板，让新能源、通信产业用上山西造国产衬底。”

团队内部曾有过激烈分歧。有人建议直接采购国外成熟长晶炉，快速产出6英寸晶体抢占低端市场。“外购设备等于永远受制于人，”科研人员坚决反对，“设备参数、热场结构、核心耗材全掌握在外企手里，后续8英寸、12英寸扩径根本没有话语权。”连续三晚闭门研讨，所有人达成共识：走最难但最长久的全链条自研路线。这段对话，被记录在团队第一本研发日志首页，成为天成从未动摇的创业准则。

17炉全碎，2200℃熔炉里“蒙眼绣花”

2022年是整个团队最“黑暗”的一年。那时，企业进入初代6英寸碳化硅单晶试制阶段。

碳化硅单晶需在2200℃至2400℃高温真空炉内持续生长300小时以上。炉子内部看不见、摸不着，温场、气流、转速哪个抖一下，整块晶体就报废——一炉报废损耗粉料、石墨热场耗材价值超万元，初创企业现金流压力陡增。

第一代自主设计电阻长晶炉第一次开炉，所有人守在控制室紧盯监测屏幕。200多个小时生长周期结束，开盖瞬间，整块晶锭从中间彻底断裂，内部布满孔洞。负责热场设计的博士当场红了眼眶，连日通宵仿真计算全部付诸东流。

接下来三个月，17炉，全碎。20万块钱烧没了。投资人电话一个接一个，车间里开始有人嘀咕：“这些博士是不是只会纸上谈兵？”

“碳化硅生长条件十分苛刻，”太原工业学院副教授、天成半导体科技副总仝晓刚用四个字形容这个过程——“蒙眼绣花”。“最折磨人的是，完全看不到炉子里晶体长成什么样，只能盯着外部的温度数据去判断，整个过程就像在开‘盲盒’。”

那段日子，研发部实行24小时轮班值守制度，控制室行军床常年铺着被褥。建立问题溯源台账，每一炉晶体开裂后，团队立刻拆解热场石墨件、调取全程温度曲线、微观检测晶体缺陷，通宵复盘参数漏洞。跨部门协同成为突破瓶颈的关键。设备组优化炉膛保温结构，工艺组调整梯度降温曲线，材料组改良高纯粉料配比，品控组建立全流程数据记录体系。团队放弃行业主流感应炉路线，专攻自主电阻炉热场均匀性优化，独创分层梯度温控方案，逐步降低晶体内部热应力。

第69次试炉，一炉完整无开裂6英寸碳化硅晶锭顺利出炉，检测微管缺陷密度达到商用标准。控制室里没有欢呼，所有人只是静静盯着完整晶体，几个月积压的疲惫化作无声的热泪。

2022年底，6英寸导电型和半绝缘型碳化硅单晶实现小批量稳定试制。天成完成了第一次跨越，但团队没停——所有人都清楚，6英寸只是入场券。新能源汽车、射频芯片急需8英寸、12英寸大尺寸衬底，更大的难关还在前方。

把高校实验室搬进车间，连续打破国外垄断

进入2023年，天成启动8英寸攻关。大尺寸扩径是行业公认的“鬼门关”——炉膛大了，温场均匀性断崖式下跌，晶体边缘容易薄、容易裂。

科研团队的办法是“搬救兵”，通过山西省博士创新站，把中科院和太原工业学院搞模拟、搞机理的博士直接拉进车间，跟产线上的工程师捆在一起干；每周二、周五开跨学科碰头会，不念PPT，只聊这周卡在哪、怎么解。

有一次8英寸晶体边缘始终厚度不达标，高校博士通过仿真模拟定位炉膛气流分配缺陷，设备组三天内完成进气管道结构改造，工艺组同步调整生长转速配比，仅两周就将晶体有效厚度提升20%。团队建立收益共享激励机制，技术突破成果由校企、核心研发人员共同享有，极大调动所有人攻坚积极性。

量产爬坡阶段，车间实行“白班+夜班”双轮攻坚，工艺主管老周扎根产线四个月，吃住都在厂区。多线切割、研磨抛光工序对无尘环境、加工精度要求苛刻，千级无尘车间内温度恒定22℃，工人全程穿戴洁净服，老周逐工序优化加工参数，将晶片表面平整度控制在纳米级别，大幅提升终端客户良率。2024年5月，8英寸碳化硅晶体实现批量量产，同步通过IATF16949车规级质量管理体系认证，拿到进入新能源车企供应链的关键通行证。

行业竞争加剧之时，天成团队做出更大胆的布局：提前启动12英寸碳化硅单晶研发。彼时国内多数企业深耕6、8英寸市场，12英寸大尺寸工艺属于行业“无人区”，投入高、失败风险极大。2024年全年，攻坚专班攻克超大炉膛温场均匀控制、高纯气氛稳定维持、低应力扩径三大世界级难题。2025年，企业先后研制成功12英寸N型导电碳化硅单晶、12英寸高纯半绝缘碳化硅单晶，晶体有效厚度突破35毫米，微管缺陷密度达到国际先进水准，成为国内少数同时掌握两条技术路线的企业，彻底打破海外厂商在大尺寸衬底领域的垄断格局。

当年11月，德国慕尼黑国际半导体展会邀请天成参展，团队携带自研长晶装备、12英寸碳化硅晶片亮相。展会现场，多家海外设备厂商主动洽谈合作，看到国产12英寸晶体样品时，外企工程师连连惊叹。“几年前我们还要到处求购国外设备样品，现在我们带着山西造晶体站上国际舞台，这就是咱们日夜攻坚的意义。”研发团队骄傲地说。

向14英寸进军，扎根三晋绘转型蓝图

12英寸技术落地后，团队没有放缓创新脚步，立刻启动14英寸超大尺寸碳化硅单晶预研。2026年上半年，团队又啃下了14英寸，晶体有效厚度30毫米。从6到14，四次跨越，全部自主。

如今天成厂区四十多台自研长晶炉日夜运转，产品卖到长三角、华南多家芯片、新能源头部企业，高端半绝缘晶片供进了5G射频和卫星通信领域。

五年创业，天成团队完成从初创小微企业到省级专精特新企业的蜕变，斩获“第三代半导体年度新锐企业”、山西省博士创新站、市级重点科创项目等多项荣誉，持续保持15%以上高强度研发投入，累计申请自主知识产权专利六十余项，覆盖装备结构、热场设计、晶体生长、精密加工全链条。

回望创业征途，团队每个人都有刻骨铭心的记忆。董事长刘洋洋说：“当初选择留在山西创业，很多同行不理解，但山西转型需要硬核新材料产业，我们这群人，生在三晋、长在三晋，有责任在家乡造出自主半导体核心材料。”