【央企楷模】嚴(yán)大洲：踐行硅業(yè)報(bào)國(guó)的卓越工程師
文章來源：中國(guó)五礦集團(tuán)有限公司 發(fā)布時(shí)間：2025-01-23
1月15日，國(guó)務(wù)院國(guó)資委黨委發(fā)布2024年度“央企楷?！?。中國(guó)五礦嚴(yán)大洲榮獲“央企楷模”稱號(hào)。
嚴(yán)大洲，現(xiàn)任中國(guó)五礦先進(jìn)材料領(lǐng)域首席科學(xué)家。嚴(yán)大洲及項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于多晶硅材料領(lǐng)域技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)化，主持完成了國(guó)家“863”課題、科技支撐計(jì)劃、電子基金課題、國(guó)家強(qiáng)基工程、省市科研課題和國(guó)家發(fā)改委產(chǎn)業(yè)化示范工程等30多項(xiàng)，創(chuàng)建了“物料閉路循環(huán)、能量綜合利用”原創(chuàng)多晶硅技術(shù)體系，建成了我國(guó)第一條多晶硅產(chǎn)業(yè)化示范線，打破了國(guó)外的技術(shù)封鎖和市場(chǎng)壟斷，實(shí)現(xiàn)了國(guó)家戰(zhàn)略性材料逐步自給和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。
2002年，光伏行業(yè)的多晶硅產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)受制于國(guó)外技術(shù)封鎖，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)幾乎全部依賴進(jìn)口，給中國(guó)光伏行業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了巨大影響。這激發(fā)了嚴(yán)大洲為我國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)做點(diǎn)事情的決心。
為了改變產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)受制于人的局面，2002年底，中國(guó)恩菲決定與洛陽(yáng)單晶硅廠合作，在洛陽(yáng)建設(shè)年產(chǎn)300噸多晶硅項(xiàng)目。被任命為總設(shè)計(jì)師和副總經(jīng)理的嚴(yán)大洲與一批技術(shù)專家來到河南洛陽(yáng)，開啟了產(chǎn)業(yè)化多晶硅的夢(mèng)想。生產(chǎn)廠區(qū)設(shè)在了偏僻的偃師石牛村，因?yàn)橘Y金有限，當(dāng)時(shí)他們只能租用農(nóng)民家的民房，一邊辦公，一邊聽著外面拖拉機(jī)“突突突”聲是家常便飯。即使這樣，為了盡快投產(chǎn)，他和團(tuán)隊(duì)扎根在農(nóng)村，奮斗在黃土彌漫的廠區(qū)，一干就是兩年多。此時(shí)，嚴(yán)大洲面對(duì)的，不僅是惡劣的工作環(huán)境，還有近乎為零的相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)。項(xiàng)目規(guī)模為年產(chǎn)多晶硅300噸，在當(dāng)時(shí)的國(guó)內(nèi)絕無僅有。面對(duì)艱難困苦，嚴(yán)大洲沒有氣餒，他立即投身到了國(guó)內(nèi)首臺(tái)12對(duì)棒還原爐的自主研發(fā)中，率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)反復(fù)核算熱場(chǎng)、流場(chǎng)的合理分布，自主研究設(shè)計(jì)并委托遼寧一家企業(yè)制造出了第一臺(tái)12對(duì)棒還原爐。
還原爐造出來了，新的問題接踵而至，首先需要解決的是硅芯無法擊穿的問題，這是還原反應(yīng)的第一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。嚴(yán)大洲和電氣專家一起研究調(diào)整打壓系統(tǒng)，不斷探索爐內(nèi)溫度、硅芯高度，最終成功將打壓系統(tǒng)調(diào)到了萬(wàn)伏以上。嚴(yán)大洲和團(tuán)隊(duì)還修改了固定硅芯的卡瓣結(jié)構(gòu)，有效降低了因硅芯傾斜導(dǎo)致的倒?fàn)t風(fēng)險(xiǎn)。他們一次次面對(duì)困難，一次次攻堅(jiān)克難，又戰(zhàn)勝了一個(gè)個(gè)挑戰(zhàn)。2005年10月18日，年產(chǎn)300噸多晶硅項(xiàng)目終于在洛陽(yáng)順利投產(chǎn)，這也成為了國(guó)內(nèi)首條規(guī)?；漠a(chǎn)業(yè)線，成功打破了國(guó)外長(zhǎng)期以來對(duì)中國(guó)多晶硅生產(chǎn)的技術(shù)封鎖和市場(chǎng)壟斷，幫助國(guó)家擺脫了高度依賴進(jìn)口的困窘局面。
隨著年產(chǎn)300噸多晶硅項(xiàng)目的建成投產(chǎn)，我國(guó)多晶硅行業(yè)實(shí)現(xiàn)了井噴式地增長(zhǎng)。2007年，我國(guó)多晶硅產(chǎn)量超過1000噸，2018年，產(chǎn)量達(dá)到25.9萬(wàn)噸，全球市場(chǎng)占比躍升至56%，成為了世界第一大生產(chǎn)國(guó)。產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，離不開一系列的技術(shù)創(chuàng)新。依托多晶硅材料制備技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，嚴(yán)大洲帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)取得了豐碩成果。他們突破了多晶硅高品質(zhì)難題，形成了規(guī)?；统杀局苽涔夥酶咂焚|(zhì)多晶硅的系統(tǒng)集成技術(shù)。研究確定了影響多晶硅品質(zhì)的63種微量組份，發(fā)明了去除原料三氯氫硅中痕量雜質(zhì)的方法；自主研究設(shè)計(jì)了選擇吸附、絡(luò)合精餾、高效填料及耦合精餾集成技術(shù)，成功攻克了多晶硅高速沉積、能耗物耗與硅棒品質(zhì)協(xié)同難題。團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)了節(jié)能還原爐系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，通過設(shè)備創(chuàng)新大幅降低多晶硅電耗。模擬構(gòu)建了硅棒氣固界面反應(yīng)物料更新通道和熱場(chǎng)、流場(chǎng)的動(dòng)態(tài)平衡，突破了加壓不利于多晶硅高效沉積的難題；成功研發(fā)了我國(guó)首套24對(duì)、36對(duì)、48對(duì)棒節(jié)能還原爐技術(shù)與裝置，形成完整工藝包，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，使每噸多晶硅生產(chǎn)成本從70萬(wàn)元降至6萬(wàn)元。
團(tuán)隊(duì)還首創(chuàng)四氯化硅氫化、尾氣回收循環(huán)凈化技術(shù)，破解行業(yè)污染難題。自主研究設(shè)計(jì)建成了3萬(wàn)Nm3/h過程氣體處理系統(tǒng),發(fā)明了吸收、吸附、溶解、蒸餾等集成技術(shù)，將含H2、HCl、三氯氫硅、四氯化硅和硅粉等成分的混合氣體分5個(gè)回路分離、凈化后循環(huán)使用；發(fā)明了多晶硅副產(chǎn)物四氯化硅氫化生產(chǎn)三氯氫硅的方法，相比德國(guó)、美國(guó)技術(shù)，在一次轉(zhuǎn)化率、電耗、噸多晶硅耗硅等方面均實(shí)現(xiàn)大幅優(yōu)化。
正是嚴(yán)大洲和團(tuán)隊(duì)的不懈努力，我國(guó)高純多晶硅在綠色、低成本、大規(guī)模的生產(chǎn)之路上越走越遠(yuǎn)，從規(guī)模到技術(shù)均實(shí)現(xiàn)了世界范圍內(nèi)的獨(dú)占鰲頭。
作為行業(yè)開拓者之一，嚴(yán)大洲沒有躺在歷史的功勞簿上，他在科研的道路上繼續(xù)破浪前行。近年來，他錨定國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，借助國(guó)家將多晶硅材料制備技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室考核升級(jí)為硅基材料制備技術(shù)國(guó)家工程研究中心之機(jī)，聚力高端，與團(tuán)隊(duì)一起潛心研究國(guó)家緊缺的芯片用電子級(jí)多晶硅料和電子特種氣體以及光纖通信行業(yè)的原材料。嚴(yán)大洲與團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了國(guó)防軍工用超高純硅基材料、集成電路用電子氣體和鋰電池用硅碳負(fù)極材料等項(xiàng)目的研究與產(chǎn)業(yè)化。從理論研究、評(píng)價(jià)爐檢測(cè)，到應(yīng)用于還原爐的試生產(chǎn)，再到整個(gè)車間的穩(wěn)定生產(chǎn)，嚴(yán)大洲帶領(lǐng)科研技術(shù)人員廢寢忘食在海量參數(shù)數(shù)據(jù)的計(jì)算、對(duì)比、推翻、再確定的過程中，經(jīng)歷著“殘酷”的自我否定和驚喜的科學(xué)肯定，終于攻克了“電子化學(xué)品痕量雜質(zhì)分離”“反應(yīng)定向控制、反應(yīng)效率”等技術(shù)難題，獨(dú)創(chuàng)了硅基電子特氣“光催化微反應(yīng)-吸附絡(luò)合-高效精餾”純化新技術(shù)。嚴(yán)大洲與團(tuán)隊(duì)用先進(jìn)技術(shù)保障了國(guó)防材料安全，解決了我國(guó)集成電路關(guān)鍵材料及光通訊產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱的問題，提升了電子信息產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵電子材料的供給保障能力 ，有力支撐了國(guó)家“十四五” 發(fā)展規(guī)劃中集成電路的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
此外，嚴(yán)大洲和團(tuán)隊(duì)規(guī)范行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一了多晶硅行業(yè)的節(jié)能監(jiān)察標(biāo)準(zhǔn)和程序，破解了多晶硅行業(yè)的長(zhǎng)期低水平重復(fù)建設(shè)困局；助力“雙碳”目標(biāo)，實(shí)施電子功能材料專項(xiàng)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了高純多晶硅的高效清潔生產(chǎn)。
在硅基材料的超純研發(fā)之路上，嚴(yán)大洲就像一位破浪前行的領(lǐng)航者，以始終如一的“硅業(yè)報(bào)國(guó)”熱情，引領(lǐng)著、激勵(lì)著身邊的科研工作者在助力中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)崛起的偉大征程上不斷前行。他說：“人類社會(huì)發(fā)展經(jīng)歷了200多萬(wàn)年，從石頭又回到石頭。但這次不再是‘石器時(shí)代’，而是‘硅器時(shí)代’，一個(gè)嶄新的、偉大的時(shí)代。”
【責(zé)任編輯：家正】
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