【又一国产芯逆袭之门！特斯拉带飞，国内多位大佬谈碳化硅 如何跑得更快更远 - 原创 ZeR0 芯东西 2022-7-04 发表于北京】
碳化硅SiC的春天，终于来了！
“双碳”战略开启了新能源转换黄金时代，也开启了功率半导体发展的黄金时代。这一趋势下，拥有优越性能的碳化硅，正成为功率器件的宠儿。用碳化硅器件全面替代硅器件做能量转换，能极大提高能量转化效率，大概会降低75%以上的能量损耗。其经济效益毋庸置疑是巨大的。
这个被特斯拉带飞的第三代半导体材料，正迎来爆发式增长。国家政策也在大力扶持：“十四五”规划和二〇三五远景目标纲要，明确指出“支持碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体发展”。
随着新能源汽车、人工智能、光伏风能发电、大数据、5G通信等一系列新应用领域的出现，以碳化硅为代表的第三代半导体正呈现蓬勃之势。
相比硅和砷化镓等半导体材料，在碳化硅等第三代半导体领域，我国与国际巨头之间的整体技术差距相对更小，更有希望实现换道超车，降低国际供应链的风险。
但与此同时，国内碳化硅产业链发展仍面临重重挑战，任重道远。当下国内碳化硅半导体的单晶材料、衬底、器件研发面临哪些核心痛点？接下来产业链发展还需怎样的助力？
在6月26日举行的“2022中国·南沙国际集成电路产业论坛”宽禁带半导体论坛上，山东大学晶体材料实验室、南砂晶圆创始人兼首席科学家徐现刚教授，广东芯粤能CTO相奇，中电化合物董事潘尧波，上海瞻芯电子CTO陈俭等专家发表主题演讲，分享了来自产业一线的观察和思考。
1. 碳化硅爆发式增长新能源汽车成主战场
碳化硅材料有半绝缘型和导电型两种衬底。半绝缘型主要应用于以5G通信、国防军工、航空航天为代表的射频领域；导电型主要用于制造功率器件，用在以新能源汽车、“新基建”为代表的电力电子领域，这也是当前碳化硅的主赛道。
第一个吃螃蟹的是马斯克的特斯拉。特斯拉Model 3率先将意法（ST）的碳化硅MOSFET功率模块应用到负责控制电动机的主逆变器中，证明了碳化硅技术足够成熟，并具有显著优势。
上海瞻芯电子CTO陈俭将“特斯拉的Model 3”类比“2007年的iPhone 4”，这是他决心离开做了21年的硅、转向碳化硅行业的原因。他回忆道，2014~2015年的碳化硅模块，据称已经将功率提高10%、体积缩小57%、重量降低40%，而现在比当时做得还要好。
新能源汽车的爆发，引发了一波碳化硅的“上车潮”。
特斯拉、保时捷、比亚迪汉、现代等纷纷在上碳化硅，碳化硅逐渐成为了高端汽车的标配；国内小鹏、蔚来、理想等造车新势力，都已推出或宣布推出碳化硅模块；宇通客车、上汽、北汽也在做这方面的筹备工作，而且商用车领域更容易导入一些新技术。
据法国知名行业咨询机构Yole预测，2022年车用碳化硅器件占比达68.8%，到2025年碳化硅功率器件的市场规模有望增至25.62亿美元，复合年增长率约30%。碳化硅之所以适合做功率器件，根由在于其材料性能。
碳化硅的禁带宽度是硅的3倍，热导率是硅的3倍，电子饱和速率是硅的2倍，最重要的是临界击穿电场是硅的8-10倍。因此，碳化硅器件有耐高温、低导通电阻、开关速度快、耐高压等特点，使得碳化硅系统更小、更轻、能效更高、驱动力更强。
广东芯粤能CTO相奇分享了一组预测数据，到2030年，中国大陆年度用电总量将超过10.5万亿度，如果用碳化硅器件全面替代硅器件做能量转换，那么每年可以节约上万亿度的电，这一数目，相当于10个三峡大坝的年发电总量。
到2030年，新能源车的销售量将增长9倍，光伏的装机量将增长5倍，碳化硅将大有用武之地。再加上缺货浪潮的助推，如今进口材料供货紧俏、一再延期，倘若国内碳化硅材料供应商发力赶上，这将为国产材料的导入打开一个突破口。
2. 8英寸时代到来但量产还要等三四年
碳化硅产业链覆盖从最上游的碳化硅粉，到晶锭、衬底、外延，再到晶圆，以及封装后的单管和模块，最后到交付应用。这种半导体材料的历史，最早可追溯至1885年，瑞典科学家发明了碳化硅生长装置，将核心原材料沙子和木炭加热到1500℃左右，通过导电，引发自蔓延反应，得到碳化硅单晶。但此前因材料技术和设备的限制，碳化硅长期没有发展起来。山东大学晶体材料实验室、南砂晶圆创始人兼首席科学家徐现刚教授介绍说，碳化硅单晶的研究可以分为三个阶段：第一阶段是90年代光电应用，碳化硅作为衬底，成功应用在光电领域；第二阶段是微波电子，我国做的已经不比国外差；第三阶段是功率电子应用，希望上下游通力合作，在这方面赶超国外。经过30多年的研发，国内碳化硅研究已具备一定条件，可以为器件研发提供衬底材料。
碳化硅衬底正不断向大尺寸方向发展，衬底尺寸越大，单位衬底可制造的芯片数量越多，单位芯片成本越低。目前业内主要量产产品集中在4英寸及6英寸，并演化向8英寸。国外在十年前突破了6英寸衬底技术，在“十三五”期间攻克了8英寸衬底技术。国际行业龙头科锐今年成功将8英寸衬底导入量产，全球首条8英寸晶圆工厂已经通线，很快就要建第二个8英寸碳化硅器件生产厂。在产业化方面，国内碳化硅企业已完成4-6英寸的升级。徐现刚教授谈道，目前国内已有8英寸碳化硅，与国际差距在2~3年之内，这个差距会越来越小。国内4英寸碳化硅晶体在2010年出现，从2017年4英寸导电衬底开始批量销售，中间间隔7年时间；国内6英寸批量销售是2019年，从研发开始也用了三四年。
中电化合物董事潘尧波判断，4寸的量会越来越少，6寸是当前主流，8寸是发展趋势，8英寸如果今年出来，按以往时间周期推演，需要等到2025年、2026年才能导入量产。
在他看来，“8英寸时代到来”还面临一些挑战，包括籽晶依赖于扩径、晶体良率、晶体质量、8英寸衬底加工、成本、生态等方面的问题，希望产业上下游紧密协同来解决问题。据他分析，根据中国电子材料协会统计数据，目前国内碳化硅规划投资300亿元，规划年产能200万片。2020年全国碳化硅产量约11万片，其中还包括很大一部分4英寸产量。规划的产能存在一定水分，规划的投资量偏大，实际落地的投资量有衰减，所以规划产能大于落地产能。从产能到产量，涉及到良率、成本、设备问题，据其统计，目前国内的长晶炉超过3000台，但实际供货量很少，今年6英寸的量大概率能超10万片，不过离需求情况还有很大的差距。汽车对材料有非常高的可靠性要求，这就引申到材料质量需要更高的要求，国内很多材料还在验证中，能满足车规级要求的占比不高。因此潘尧波判断，碳化硅材料，特别是车规级材料，会长期偏紧。他建议8英寸的扩展可以适当慢一点，如果材料供应不及却投了大量设备，这些产能则会空置，将导致产生很多投资的成本。
3.国内产业链面临的外忧与内患
目前碳化硅材料和功率器件都主要由海外企业垄断。器件方面，五家头部企业来自欧洲、日本、美国，合计市占率约90%；材料方面的垄断更加集中，Wolfspeed、Ⅱ-Ⅵ全面领先衬底市场，Wolfspeed和昭和电工两巨头几乎垄断外延片市场。国内碳化硅产业链则相对集中在长三角、京津冀和粤港澳大湾区。
相奇认为，国内碳化硅产业链面临着全面挑战：
1、碳化硅材料。
国内长晶技术和国际先进水平仍有距离，8英寸至少还需要2~3年才能追赶并突破，带动外延的发展。目前技术相对成熟，但设备还需要依赖于进口。
2、器件设计。
受限于制造工艺水平，材料优势没有被充分发挥，包括器件结构的优化创新，因为工艺能力的限制比较欠缺，生态也有待完善。
3、器件制造。
首先，衬底外延成本占比高，合资占比大概超过了50%；其次，器件良率受限于材料的缺陷及质量；其三，缺乏大规模的生产平台，过去碳化硅的规模相对较小，生产模式基本是实验室和小规模的小作坊模式；其四，专业设备还需要依赖于进口。
4、模组封装。
需找到更耐高温的封装材料，因为封装尺寸更小，散热及可靠性的要求更高。
5、汽车厂商。
问题是“缺芯”，尤其是“缺中国芯”。他总结道，国内碳化硅产业的强项是产业链较完整，弱项是现在成本还很高，尤其是在材料方面需要一些突破，其次是国产设备很少，专业设备还需依赖进口。我国的碳化硅产业链发展还需要平衡，才能与国外巨头进行竞争。
为什么碳化硅这么贵？
潘尧波解释说，碳化硅的成本很高，晶体存在质量、尺寸、厚度、良率、成本等痛点，且部分石墨依赖进口，供应紧张。碳化硅是硬脆材料，硬度仅次于金刚石，加工难度较大。
简单的衬底加工工序是从晶锭出来，做多线切割，做倒角，然后做研磨、CMP、清洗、检验，最后出货。其中切碳化硅，6英寸切一刀需要120小时左右，8英寸切一刀需要200小时左右，中间不能出任何差错，否则对切的质量会造成很大的影响。
相对于衬底，碳化硅外延技术门槛低一点，但也存在4个主要痛点：
1、进口外延设备交期长。
全球有4家进口主流供应商，国内主要采用的是3家，目前交期很长，有的甚至要60个月，即需五年时间。现在做碳化硅外延设备的有六七家，有的设备经过了批量销售，接下来国产化外延设备会进入产业主流。
2、外延的三个核心参数（缺陷、浓度、厚度）等检测设备依赖进口，交期长。目前国内缺陷领域有一家在demo过程中。
3、外延设备的单台产能低，每月仅300片左右，这个数量很低，可能会有新的设备和路线出来。
4、备件耗材寿命短，成本高。
外延过程经常要做保养，备件过程中会沉淀一些碳化硅颗粒，对碳化硅外延缺陷造成很大影响，所以备件耗材的生命比较短，一定程度上影响了碳化硅的产量。
在碳化硅器件方面，相奇分享了他观察到的一些趋势：
首先，沟槽MOSFET结构创新备受关注，已有多款沟槽器件产业化、商品化，且沟槽器件结构变化多端，创新空间变化也很大；
再者界面质量导致迁移率低，亟待技术突破，碳化硅器件的优势还没完全发挥出来，需利用新技术、新材料，提高界面质量和迁移率，提高可靠性。
除此之外，万伏千安智能电网需要超高压器件，所以超高压的MOSFET和超高压的IGBT也是器件研发的另一个方向。
有了大规模量产的平台、众多设计公司后，器件设计和制造生态系统则呼之欲出，从而提供一个桥梁，使得设计公司和量产平台能更好、更有效地合作。
4. “最根本的，是要做产业链的创新”
最后，陈俭分享了他看到的碳化硅产业潜力。
首先看定位。Yole数据显示，碳化硅从“三高”（高端、高频、高压）打入，慢慢蚕食硅IGBT市场。“我觉得这是「城市进入农村」的方式，做降维打击，成本做好，它是具有品牌效应的，这是势无可挡的应用。”陈俭说。
其次，上下游要协调好关系。下游车厂希望客户交货更快，现在有的周期要一年的时间，快则要6-7个月，太长了。
其三，价格要低，质量好，配合好。随叫随到是本土化优势，但质量还有待提高。上游会担心投资有没有希望、定价是否合理、付款方式好不好等问题。
至于上下游怎么协调？
陈俭认为，首先，下游需要明确的态度，要拓展应用，把市场做大，这是共赢之选；第二，上游要加大投资，给下游确保能供货且价格合理的信心；第三，有了技术，资金和人才才会加入。
在上游，现在SBD在充电桩领域的应用，市场不是红海了，是血海，卖的成本非常低，所以自己做器件、材料的厂商，要把碳化硅MOSFET的应用拓展起来。
只要有技术，碳化硅MOSFET做得好，市场还是很大的，SDB要区分于市场来做，价格要慢慢回归市场。技术进步需要时间，两三年之内很难做出很大的改善。
因此他们初步判断，大概在2024年前，衬底都是比较紧张的，外延则可能好一点，到2025年可能会缓解，但真正落实要到2026年，市场也可能会比预想得快，到时候又有一轮紧张。
在陈俭看来，最根本的，是要做产业链的创新，包括衬底技术、外延技术、Fab工艺、封装、碳化硅专用设备以及应用端的创新。
此外，他认为还需对创新者予以保护。首先做好专利布局；其次实现利益共享，定价机制要合理；第三，创新方要换位思考，要引入资金和推动标准建立；第四，尊重知识产权，抵制反授权，从法律层面保护创新者；第五，建立像IMEC一样的第三方合作开发平台。
5. 结语：碳化硅春天已至国产供应链迎新机遇
陈俭认为：碳化硅的春天来了，当前第三代半导体的碳化硅和氮化镓则比较火热，成长速度远超硅基功率器件。但还有很多挑战，要上下游共同共勉，以创新制胜，知识产权也要保驾护航。
徐现刚教授看来，碳化硅取得了新机遇，这么重要的材料，要降低国际供应链的风险性，对于进入国产和试用是非常好的机遇。
潘尧波亦判断：碳化硅产业处于成长期，在光伏、LED、硅产业等产业，新玩家会不断涌入，新技术会不断出现，这将给后来企业很多新机会。
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碳化硅SiC的春天，终于来了！
“双碳”战略开启了新能源转换黄金时代，也开启了功率半导体发展的黄金时代。这一趋势下，拥有优越性能的碳化硅，正成为功率器件的宠儿。用碳化硅器件全面替代硅器件做能量转换，能极大提高能量转化效率，大概会降低75%以上的能量损耗。其经济效益毋庸置疑是巨大的。
这个被特斯拉带飞的第三代半导体材料，正迎来爆发式增长。国家政策也在大力扶持：“十四五”规划和二〇三五远景目标纲要，明确指出“支持碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体发展”。
随着新能源汽车、人工智能、光伏风能发电、大数据、5G通信等一系列新应用领域的出现，以碳化硅为代表的第三代半导体正呈现蓬勃之势。
相比硅和砷化镓等半导体材料，在碳化硅等第三代半导体领域，我国与国际巨头之间的整体技术差距相对更小，更有希望实现换道超车，降低国际供应链的风险。
但与此同时，国内碳化硅产业链发展仍面临重重挑战，任重道远。当下国内碳化硅半导体的单晶材料、衬底、器件研发面临哪些核心痛点？接下来产业链发展还需怎样的助力？
在6月26日举行的“2022中国·南沙国际集成电路产业论坛”宽禁带半导体论坛上，山东大学晶体材料实验室、南砂晶圆创始人兼首席科学家徐现刚教授，广东芯粤能CTO相奇，中电化合物董事潘尧波，上海瞻芯电子CTO陈俭等专家发表主题演讲，分享了来自产业一线的观察和思考。
1. 碳化硅爆发式增长新能源汽车成主战场
碳化硅材料有半绝缘型和导电型两种衬底。半绝缘型主要应用于以5G通信、国防军工、航空航天为代表的射频领域；导电型主要用于制造功率器件，用在以新能源汽车、“新基建”为代表的电力电子领域，这也是当前碳化硅的主赛道。
第一个吃螃蟹的是马斯克的特斯拉。特斯拉Model 3率先将意法（ST）的碳化硅MOSFET功率模块应用到负责控制电动机的主逆变器中，证明了碳化硅技术足够成熟，并具有显著优势。
上海瞻芯电子CTO陈俭将“特斯拉的Model 3”类比“2007年的iPhone 4”，这是他决心离开做了21年的硅、转向碳化硅行业的原因。他回忆道，2014~2015年的碳化硅模块，据称已经将功率提高10%、体积缩小57%、重量降低40%，而现在比当时做得还要好。
新能源汽车的爆发，引发了一波碳化硅的“上车潮”。
特斯拉、保时捷、比亚迪汉、现代等纷纷在上碳化硅，碳化硅逐渐成为了高端汽车的标配；国内小鹏、蔚来、理想等造车新势力，都已推出或宣布推出碳化硅模块；宇通客车、上汽、北汽也在做这方面的筹备工作，而且商用车领域更容易导入一些新技术。
据法国知名行业咨询机构Yole预测，2022年车用碳化硅器件占比达68.8%，到2025年碳化硅功率器件的市场规模有望增至25.62亿美元，复合年增长率约30%。碳化硅之所以适合做功率器件，根由在于其材料性能。
碳化硅的禁带宽度是硅的3倍，热导率是硅的3倍，电子饱和速率是硅的2倍，最重要的是临界击穿电场是硅的8-10倍。因此，碳化硅器件有耐高温、低导通电阻、开关速度快、耐高压等特点，使得碳化硅系统更小、更轻、能效更高、驱动力更强。
广东芯粤能CTO相奇分享了一组预测数据，到2030年，中国大陆年度用电总量将超过10.5万亿度，如果用碳化硅器件全面替代硅器件做能量转换，那么每年可以节约上万亿度的电，这一数目，相当于10个三峡大坝的年发电总量。
到2030年，新能源车的销售量将增长9倍，光伏的装机量将增长5倍，碳化硅将大有用武之地。再加上缺货浪潮的助推，如今进口材料供货紧俏、一再延期，倘若国内碳化硅材料供应商发力赶上，这将为国产材料的导入打开一个突破口。
2. 8英寸时代到来但量产还要等三四年
碳化硅产业链覆盖从最上游的碳化硅粉，到晶锭、衬底、外延，再到晶圆，以及封装后的单管和模块，最后到交付应用。这种半导体材料的历史，最早可追溯至1885年，瑞典科学家发明了碳化硅生长装置，将核心原材料沙子和木炭加热到1500℃左右，通过导电，引发自蔓延反应，得到碳化硅单晶。但此前因材料技术和设备的限制，碳化硅长期没有发展起来。山东大学晶体材料实验室、南砂晶圆创始人兼首席科学家徐现刚教授介绍说，碳化硅单晶的研究可以分为三个阶段：第一阶段是90年代光电应用，碳化硅作为衬底，成功应用在光电领域；第二阶段是微波电子，我国做的已经不比国外差；第三阶段是功率电子应用，希望上下游通力合作，在这方面赶超国外。经过30多年的研发，国内碳化硅研究已具备一定条件，可以为器件研发提供衬底材料。
碳化硅衬底正不断向大尺寸方向发展，衬底尺寸越大，单位衬底可制造的芯片数量越多，单位芯片成本越低。目前业内主要量产产品集中在4英寸及6英寸，并演化向8英寸。国外在十年前突破了6英寸衬底技术，在“十三五”期间攻克了8英寸衬底技术。国际行业龙头科锐今年成功将8英寸衬底导入量产，全球首条8英寸晶圆工厂已经通线，很快就要建第二个8英寸碳化硅器件生产厂。在产业化方面，国内碳化硅企业已完成4-6英寸的升级。徐现刚教授谈道，目前国内已有8英寸碳化硅，与国际差距在2~3年之内，这个差距会越来越小。国内4英寸碳化硅晶体在2010年出现，从2017年4英寸导电衬底开始批量销售，中间间隔7年时间；国内6英寸批量销售是2019年，从研发开始也用了三四年。
中电化合物董事潘尧波判断，4寸的量会越来越少，6寸是当前主流，8寸是发展趋势，8英寸如果今年出来，按以往时间周期推演，需要等到2025年、2026年才能导入量产。
在他看来，“8英寸时代到来”还面临一些挑战，包括籽晶依赖于扩径、晶体良率、晶体质量、8英寸衬底加工、成本、生态等方面的问题，希望产业上下游紧密协同来解决问题。据他分析，根据中国电子材料协会统计数据，目前国内碳化硅规划投资300亿元，规划年产能200万片。2020年全国碳化硅产量约11万片，其中还包括很大一部分4英寸产量。规划的产能存在一定水分，规划的投资量偏大，实际落地的投资量有衰减，所以规划产能大于落地产能。从产能到产量，涉及到良率、成本、设备问题，据其统计，目前国内的长晶炉超过3000台，但实际供货量很少，今年6英寸的量大概率能超10万片，不过离需求情况还有很大的差距。汽车对材料有非常高的可靠性要求，这就引申到材料质量需要更高的要求，国内很多材料还在验证中，能满足车规级要求的占比不高。因此潘尧波判断，碳化硅材料，特别是车规级材料，会长期偏紧。他建议8英寸的扩展可以适当慢一点，如果材料供应不及却投了大量设备，这些产能则会空置，将导致产生很多投资的成本。
3.国内产业链面临的外忧与内患
目前碳化硅材料和功率器件都主要由海外企业垄断。器件方面，五家头部企业来自欧洲、日本、美国，合计市占率约90%；材料方面的垄断更加集中，Wolfspeed、Ⅱ-Ⅵ全面领先衬底市场，Wolfspeed和昭和电工两巨头几乎垄断外延片市场。国内碳化硅产业链则相对集中在长三角、京津冀和粤港澳大湾区。
相奇认为，国内碳化硅产业链面临着全面挑战：
1、碳化硅材料。
国内长晶技术和国际先进水平仍有距离，8英寸至少还需要2~3年才能追赶并突破，带动外延的发展。目前技术相对成熟，但设备还需要依赖于进口。
2、器件设计。
受限于制造工艺水平，材料优势没有被充分发挥，包括器件结构的优化创新，因为工艺能力的限制比较欠缺，生态也有待完善。
3、器件制造。
首先，衬底外延成本占比高，合资占比大概超过了50%；其次，器件良率受限于材料的缺陷及质量；其三，缺乏大规模的生产平台，过去碳化硅的规模相对较小，生产模式基本是实验室和小规模的小作坊模式；其四，专业设备还需要依赖于进口。
4、模组封装。
需找到更耐高温的封装材料，因为封装尺寸更小，散热及可靠性的要求更高。
5、汽车厂商。
问题是“缺芯”，尤其是“缺中国芯”。他总结道，国内碳化硅产业的强项是产业链较完整，弱项是现在成本还很高，尤其是在材料方面需要一些突破，其次是国产设备很少，专业设备还需依赖进口。我国的碳化硅产业链发展还需要平衡，才能与国外巨头进行竞争。
为什么碳化硅这么贵？
潘尧波解释说，碳化硅的成本很高，晶体存在质量、尺寸、厚度、良率、成本等痛点，且部分石墨依赖进口，供应紧张。碳化硅是硬脆材料，硬度仅次于金刚石，加工难度较大。
简单的衬底加工工序是从晶锭出来，做多线切割，做倒角，然后做研磨、CMP、清洗、检验，最后出货。其中切碳化硅，6英寸切一刀需要120小时左右，8英寸切一刀需要200小时左右，中间不能出任何差错，否则对切的质量会造成很大的影响。
相对于衬底，碳化硅外延技术门槛低一点，但也存在4个主要痛点：
1、进口外延设备交期长。
全球有4家进口主流供应商，国内主要采用的是3家，目前交期很长，有的甚至要60个月，即需五年时间。现在做碳化硅外延设备的有六七家，有的设备经过了批量销售，接下来国产化外延设备会进入产业主流。
2、外延的三个核心参数（缺陷、浓度、厚度）等检测设备依赖进口，交期长。目前国内缺陷领域有一家在demo过程中。
3、外延设备的单台产能低，每月仅300片左右，这个数量很低，可能会有新的设备和路线出来。
4、备件耗材寿命短，成本高。
外延过程经常要做保养，备件过程中会沉淀一些碳化硅颗粒，对碳化硅外延缺陷造成很大影响，所以备件耗材的生命比较短，一定程度上影响了碳化硅的产量。
在碳化硅器件方面，相奇分享了他观察到的一些趋势：
首先，沟槽MOSFET结构创新备受关注，已有多款沟槽器件产业化、商品化，且沟槽器件结构变化多端，创新空间变化也很大；
再者界面质量导致迁移率低，亟待技术突破，碳化硅器件的优势还没完全发挥出来，需利用新技术、新材料，提高界面质量和迁移率，提高可靠性。
除此之外，万伏千安智能电网需要超高压器件，所以超高压的MOSFET和超高压的IGBT也是器件研发的另一个方向。
有了大规模量产的平台、众多设计公司后，器件设计和制造生态系统则呼之欲出，从而提供一个桥梁，使得设计公司和量产平台能更好、更有效地合作。
4. “最根本的，是要做产业链的创新”
最后，陈俭分享了他看到的碳化硅产业潜力。
首先看定位。Yole数据显示，碳化硅从“三高”（高端、高频、高压）打入，慢慢蚕食硅IGBT市场。“我觉得这是「城市进入农村」的方式，做降维打击，成本做好，它是具有品牌效应的，这是势无可挡的应用。”陈俭说。
其次，上下游要协调好关系。下游车厂希望客户交货更快，现在有的周期要一年的时间，快则要6-7个月，太长了。
其三，价格要低，质量好，配合好。随叫随到是本土化优势，但质量还有待提高。上游会担心投资有没有希望、定价是否合理、付款方式好不好等问题。
至于上下游怎么协调？
陈俭认为，首先，下游需要明确的态度，要拓展应用，把市场做大，这是共赢之选；第二，上游要加大投资，给下游确保能供货且价格合理的信心；第三，有了技术，资金和人才才会加入。
在上游，现在SBD在充电桩领域的应用，市场不是红海了，是血海，卖的成本非常低，所以自己做器件、材料的厂商，要把碳化硅MOSFET的应用拓展起来。
只要有技术，碳化硅MOSFET做得好，市场还是很大的，SDB要区分于市场来做，价格要慢慢回归市场。技术进步需要时间，两三年之内很难做出很大的改善。
因此他们初步判断，大概在2024年前，衬底都是比较紧张的，外延则可能好一点，到2025年可能会缓解，但真正落实要到2026年，市场也可能会比预想得快，到时候又有一轮紧张。
在陈俭看来，最根本的，是要做产业链的创新，包括衬底技术、外延技术、Fab工艺、封装、碳化硅专用设备以及应用端的创新。
此外，他认为还需对创新者予以保护。首先做好专利布局；其次实现利益共享，定价机制要合理；第三，创新方要换位思考，要引入资金和推动标准建立；第四，尊重知识产权，抵制反授权，从法律层面保护创新者；第五，建立像IMEC一样的第三方合作开发平台。
5. 结语：碳化硅春天已至国产供应链迎新机遇
陈俭认为：碳化硅的春天来了，当前第三代半导体的碳化硅和氮化镓则比较火热，成长速度远超硅基功率器件。但还有很多挑战，要上下游共同共勉，以创新制胜，知识产权也要保驾护航。
徐现刚教授看来，碳化硅取得了新机遇，这么重要的材料，要降低国际供应链的风险性，对于进入国产和试用是非常好的机遇。
潘尧波亦判断：碳化硅产业处于成长期，在光伏、LED、硅产业等产业，新玩家会不断涌入，新技术会不断出现，这将给后来企业很多新机会。
『又一国产芯逆袭之门！特斯拉带飞，国内多位大佬谈碳化硅』https://t.cn/A6SAXrmu
#邮储银行：下活产业“特色棋”铺就乡村振兴路# 赋能产业发展，助力乡村振兴。作为拥有近4万个网点广泛覆盖城乡、网络深度下沉的国有大型商业银行，中国邮政储蓄银行始终牢抓产业兴旺这个“牛鼻子”，聚焦地方特色产业，积极探索金融服务乡村振兴的新思路，不断提升普惠金融的广度和深度，以金融力量助力铺就乡村振兴路。
东山鲍鱼格外“甜”
福建省漳州市东山县东山岛鲍鱼素以鲜美、个儿大、营养丰富而闻名。近来，海鲜市场复苏，海鲜的价格水涨船高。看着自家鲍鱼长势良好，钱岗村鲍鱼养殖大户孙先生脸上笑开了花。
“毫不夸张地说，是邮储银行这30万元贷款给了我们发展的机会。去年受的苦，今年要‘甜’回来了。”孙先生表示。
据悉，受疫情影响，去年海鲜市场价格持续低迷。孙先生投入的20多万元几乎是血本无归，到年底手里仅剩下几亩鲍鱼苗。由于鲍鱼养殖周期长、投入大，在采购饲料、批量采收等环节需要资金周转，光有鲍鱼苗没有资金的孙先生一筹莫展，想着干脆就把鲍鱼苗全部低价出售算了。
犯难的孙先生正好遇到了下乡走访的邮储银行客户经理。今年，邮储银行福建省漳州市分行以“贷兴百业 海富万民”专项行动为契机，发展东山特色海洋金融，积极推动金融服务下沉，为县域高质量发展提供强有力的信贷支持。在走访孙先生养殖场的过程中，邮储银行客户经理看到孙先生的鲍鱼场设备完善、养殖场水质干净，此前产出的鲍鱼品相极佳，向孙先生推荐了“农贷通”信用贷款，并为孙先生授信30万元，解了其燃眉之急。
看着如今的鲍鱼长势，孙先生对自己的养殖场也有了新的规划：“我们将尽快采购一批饲料和鲍鱼苗，同时升级养殖管理和采收作业技术，用现代化、精细化手段维护养殖场，预计明年鲍鱼产量能翻一倍多。”
以服务乡村振兴为主要抓手，以当地特色产业为着力点，邮储银行漳州市分行不断加大服务创新和信贷投放力度，让金融“活水”浇灌“产业之花”。截至6月底，该行累计服务超2万户水产养殖户，发放贷款超过60亿元。
“贷”活了一条“鱼”
进贤县三里乡是江西省南昌市远近闻名的黄鳝之乡，目前，三里乡网箱养鳝达46万余箱，养鳝产量达1.56万吨，占进贤县黄鳝产量超过八成。
进贤县三里乡黄鳝网箱养殖基地
罗仁民是三里乡罗家网箱养殖示范基地负责人，也是三里乡黄鳝养殖致富的带头人，2007年带领罗家村黄鳝养殖户成立进贤县三里乡鄱湖益民特种水产养殖产销专业合作社，目前该合作社共有成员73户，养鳝8万余箱，年产量500万斤，产值1.5亿元。
罗仁民感慨道：“一条‘鱼’让我们富裕了，这十多年创业既艰辛又快乐，看到乡民都富起来了，我特别高兴。”谈起养殖黄鳝的发展历程，罗仁民高兴地说：“十分感谢邮储银行的支持和帮助。最初创业缺少资金，是邮储银行主动找到了我们，从2010年到现在，每年为我们养殖户投放贷款，我个人的养殖网箱已从最初的400箱发展到现在的2000余箱，还建立了集黄鳝养殖、鳝鱼饲料批发、冻库经营和黄鳝销售为一体的规模化经营模式，现在有了足够的资金保障，我对今年的收入期望更高、信心也更足。”
2010年至今，邮储银行江西省南昌市进贤县支行已累计向三里乡黄鳝养殖行业投放信用贷款超1.8亿元，惠及农户900余户。
邮储银行进贤县支行充分利用三里乡环境好、水质佳、适合养殖黄鳝的优势，持续引导金融“活水”培育产业、浇灌产业，有效促进三里乡农业增产、农民增收，帮助三里乡黄鳝养殖产业体系从小变大、由大变强，真正实现金融助力产业兴旺。
2010年以来，邮储银行进贤县支行通过农户小额信用贷款、黄鳝养殖行业贷款、财政惠农信贷通、银担惠农贷、“极速贷”等产品，切实解决黄鳝养殖户资金周转难、融资难的实际问题。今年，该行联合县就业创业服务中心，推出免担保创业贴息贷款，全力支持黄鳝养殖户发展特色产业。
此外，为提高三里乡农户黄鳝养殖技能，邮储银行进贤县支行还邀请乡村养殖能人、养殖大户及特色村技术骨干，现场为农户讲解黄鳝养殖技术要点。
邮储银行进贤县支行深化“线上+线下”金融服务模式，为三里乡黄鳝养殖户提供“一对一”上门服务及线上产品，使养殖户足不出户就能办理贷款业务，享受快捷方便的金融服务；通过开通审批“绿色通道”，进一步简化产业贷款审批流程，提高审批效率；疫情期间，为农户开通远程调查、远程放款功能，及时帮助农户解决复工复产中遇到的融资困难。今年，邮储银行进贤县支行向三里乡黄鳝养殖行业客户投放贷款2000余万元。
走出致富“牛”路子
“感谢邮储银行的贷款支持，帮我实现了创业梦想！”谈起邮储银行客户经理来走访时的场景，代兴刚感慨道。
甘肃省泰岳种植养殖农业专业合作社经营的肉牛养殖基地
位于甘肃省庆阳市庆城县土桥乡的泰岳种植养殖农业专业合作社是一家家庭型新型农业合作社，成立于2020年4月，主要以肉牛养殖和草料种植为主。理事长代兴刚是一名新型职业农民，作为新型农业经营主体带头人参加了庆城县2021年高素质农民养殖培训班。
代兴刚原来从事建筑相关行业，心系家乡的他一直想在家乡发展一番事业，2017年他无意中了解到规模化养殖，毅然决定放弃稳定的工作，开始逐步筹划种植养殖事宜。2018年，他在自家的60亩地开始探索农业规模化经营。
从那时起，代兴刚就和邮储银行结下了缘分，而真正让他对邮储银行产生“天灾无情人有情”的情感，是因为动物疾病的肆虐。2019年8月，受羊传染病影响，代兴刚的合作社陷入困境。关键时刻，邮储银行客户经理上门了解受灾情况，8万元的信贷资金支持帮他渡过了难关。
如今，代兴刚又在自有土地基础上承包了100多亩种植饲料草，同时主要经营方向转向肉牛饲养，目前存栏30头育肥牛。除了主营肉牛养殖外，还种植玉米、草料等青储草作物，形成种植养殖链条式运营。正在他计划拓展经营业务范围之际，资金缺口成了摆在他面前的最大难题。2022年5月，代兴刚向邮储银行甘肃省庆阳市庆城县支行申请贷款，用于拓展农机服务作业，很快，29万元贷款便及时发放到他的手中。有了充足的资金支持，代兴刚的创业信心更足，他的目标是种植饲草“向1000亩地靠近”，养殖肉牛“向200头靠近”。
近年来，邮储银行庆阳市分行积极搭建银政、银担、银企等合作平台，先后为各类新型农业经营主体、乡村能人、致富带头人等累计提供创业贷款8.47亿元。
随着国家乡村振兴战略的深入推进，更多的“代先生”在邮储银行信贷资金的支持下，成为乡村振兴的“动力引擎”，跑出了农业产业发展的“加速度”。
来源：中国网财经
东山鲍鱼格外“甜”
福建省漳州市东山县东山岛鲍鱼素以鲜美、个儿大、营养丰富而闻名。近来，海鲜市场复苏，海鲜的价格水涨船高。看着自家鲍鱼长势良好，钱岗村鲍鱼养殖大户孙先生脸上笑开了花。
“毫不夸张地说，是邮储银行这30万元贷款给了我们发展的机会。去年受的苦，今年要‘甜’回来了。”孙先生表示。
据悉，受疫情影响，去年海鲜市场价格持续低迷。孙先生投入的20多万元几乎是血本无归，到年底手里仅剩下几亩鲍鱼苗。由于鲍鱼养殖周期长、投入大，在采购饲料、批量采收等环节需要资金周转，光有鲍鱼苗没有资金的孙先生一筹莫展，想着干脆就把鲍鱼苗全部低价出售算了。
犯难的孙先生正好遇到了下乡走访的邮储银行客户经理。今年，邮储银行福建省漳州市分行以“贷兴百业 海富万民”专项行动为契机，发展东山特色海洋金融，积极推动金融服务下沉，为县域高质量发展提供强有力的信贷支持。在走访孙先生养殖场的过程中，邮储银行客户经理看到孙先生的鲍鱼场设备完善、养殖场水质干净，此前产出的鲍鱼品相极佳，向孙先生推荐了“农贷通”信用贷款，并为孙先生授信30万元，解了其燃眉之急。
看着如今的鲍鱼长势，孙先生对自己的养殖场也有了新的规划：“我们将尽快采购一批饲料和鲍鱼苗，同时升级养殖管理和采收作业技术，用现代化、精细化手段维护养殖场，预计明年鲍鱼产量能翻一倍多。”
以服务乡村振兴为主要抓手，以当地特色产业为着力点，邮储银行漳州市分行不断加大服务创新和信贷投放力度，让金融“活水”浇灌“产业之花”。截至6月底，该行累计服务超2万户水产养殖户，发放贷款超过60亿元。
“贷”活了一条“鱼”
进贤县三里乡是江西省南昌市远近闻名的黄鳝之乡，目前，三里乡网箱养鳝达46万余箱，养鳝产量达1.56万吨，占进贤县黄鳝产量超过八成。
进贤县三里乡黄鳝网箱养殖基地
罗仁民是三里乡罗家网箱养殖示范基地负责人，也是三里乡黄鳝养殖致富的带头人，2007年带领罗家村黄鳝养殖户成立进贤县三里乡鄱湖益民特种水产养殖产销专业合作社，目前该合作社共有成员73户，养鳝8万余箱，年产量500万斤，产值1.5亿元。
罗仁民感慨道：“一条‘鱼’让我们富裕了，这十多年创业既艰辛又快乐，看到乡民都富起来了，我特别高兴。”谈起养殖黄鳝的发展历程，罗仁民高兴地说：“十分感谢邮储银行的支持和帮助。最初创业缺少资金，是邮储银行主动找到了我们，从2010年到现在，每年为我们养殖户投放贷款，我个人的养殖网箱已从最初的400箱发展到现在的2000余箱，还建立了集黄鳝养殖、鳝鱼饲料批发、冻库经营和黄鳝销售为一体的规模化经营模式，现在有了足够的资金保障，我对今年的收入期望更高、信心也更足。”
2010年至今，邮储银行江西省南昌市进贤县支行已累计向三里乡黄鳝养殖行业投放信用贷款超1.8亿元，惠及农户900余户。
邮储银行进贤县支行充分利用三里乡环境好、水质佳、适合养殖黄鳝的优势，持续引导金融“活水”培育产业、浇灌产业，有效促进三里乡农业增产、农民增收，帮助三里乡黄鳝养殖产业体系从小变大、由大变强，真正实现金融助力产业兴旺。
2010年以来，邮储银行进贤县支行通过农户小额信用贷款、黄鳝养殖行业贷款、财政惠农信贷通、银担惠农贷、“极速贷”等产品，切实解决黄鳝养殖户资金周转难、融资难的实际问题。今年，该行联合县就业创业服务中心，推出免担保创业贴息贷款，全力支持黄鳝养殖户发展特色产业。
此外，为提高三里乡农户黄鳝养殖技能，邮储银行进贤县支行还邀请乡村养殖能人、养殖大户及特色村技术骨干，现场为农户讲解黄鳝养殖技术要点。
邮储银行进贤县支行深化“线上+线下”金融服务模式，为三里乡黄鳝养殖户提供“一对一”上门服务及线上产品，使养殖户足不出户就能办理贷款业务，享受快捷方便的金融服务；通过开通审批“绿色通道”，进一步简化产业贷款审批流程，提高审批效率；疫情期间，为农户开通远程调查、远程放款功能，及时帮助农户解决复工复产中遇到的融资困难。今年，邮储银行进贤县支行向三里乡黄鳝养殖行业客户投放贷款2000余万元。
走出致富“牛”路子
“感谢邮储银行的贷款支持，帮我实现了创业梦想！”谈起邮储银行客户经理来走访时的场景，代兴刚感慨道。
甘肃省泰岳种植养殖农业专业合作社经营的肉牛养殖基地
位于甘肃省庆阳市庆城县土桥乡的泰岳种植养殖农业专业合作社是一家家庭型新型农业合作社，成立于2020年4月，主要以肉牛养殖和草料种植为主。理事长代兴刚是一名新型职业农民，作为新型农业经营主体带头人参加了庆城县2021年高素质农民养殖培训班。
代兴刚原来从事建筑相关行业，心系家乡的他一直想在家乡发展一番事业，2017年他无意中了解到规模化养殖，毅然决定放弃稳定的工作，开始逐步筹划种植养殖事宜。2018年，他在自家的60亩地开始探索农业规模化经营。
从那时起，代兴刚就和邮储银行结下了缘分，而真正让他对邮储银行产生“天灾无情人有情”的情感，是因为动物疾病的肆虐。2019年8月，受羊传染病影响，代兴刚的合作社陷入困境。关键时刻，邮储银行客户经理上门了解受灾情况，8万元的信贷资金支持帮他渡过了难关。
如今，代兴刚又在自有土地基础上承包了100多亩种植饲料草，同时主要经营方向转向肉牛饲养，目前存栏30头育肥牛。除了主营肉牛养殖外，还种植玉米、草料等青储草作物，形成种植养殖链条式运营。正在他计划拓展经营业务范围之际，资金缺口成了摆在他面前的最大难题。2022年5月，代兴刚向邮储银行甘肃省庆阳市庆城县支行申请贷款，用于拓展农机服务作业，很快，29万元贷款便及时发放到他的手中。有了充足的资金支持，代兴刚的创业信心更足，他的目标是种植饲草“向1000亩地靠近”，养殖肉牛“向200头靠近”。
近年来，邮储银行庆阳市分行积极搭建银政、银担、银企等合作平台，先后为各类新型农业经营主体、乡村能人、致富带头人等累计提供创业贷款8.47亿元。
随着国家乡村振兴战略的深入推进，更多的“代先生”在邮储银行信贷资金的支持下，成为乡村振兴的“动力引擎”，跑出了农业产业发展的“加速度”。
来源：中国网财经
【探访天津“地震大装置”】
根据规划，地震大装置将一边通过地震工程模拟试验系统进行物理实验，一边通过高性能计算与智能仿真系统还原最真实的地震数据，进行智能仿真和数据分析，帮助人类实现从灾后救助向灾前预防转变。
《瞭望东方周刊》记者宋瑞 编辑陈融雪
踏入天津大学北洋园校区，教师刘铭劼像往常一样，朝着不远处的建筑工地举起手机，手指轻点后，画面定格。照片中，一幢约10层楼高、红灰相间的巨型钢结构建筑十分显眼，与不远处科技感十足的仿真中心遥相呼应。
这座巨型钢结构建筑是国家大型地震工程模拟研究设施（以下简称“地震大装置”），是我国地震工程领域首个国家重大科技基础设施。
“我亲眼看着地震大装置从无到有，一点点成长起来，内心非常激动。”刘铭劼是该项目建设管理办公室科学工艺部成员，他告诉记者，随着人防、规划、节能、竣工等验收工作陆续完成，地震大装置即将完成土建工程联合验收。
地下“利器”
走进建设现场，只见起重机正将一些大型设备稳稳吊起，运至相应位置供工人们安装。
地上的繁忙是为了“地下工作”。
“地震大装置的秘密就隐藏在这里。”刘铭劼踩了踩脚下，笑着说，“在整个设施中，最核心的部分就是位于地下的大型地震模拟振动台和水下振动台台阵。”
大型地震模拟振动台基础埋深达18米，20米长、16米宽的台面相当于一个标准游泳池1/3的大小，载重能力最大可达1350吨。
“我们在台面下方放置了作动器。试验中，作动器可以模拟横向、纵向的地震动，影响放在台面上的被测建筑，再通过台面上的传感器和周边摄像头，获取精准的振动数据。科研人员利用这些实测数据，可以研究出更具针对性的抗震性能提升方法。”刘铭劼说。
大型地震模拟振动台台面上方的巨大空间可满足大尺寸模型试验。“我们可以在台面上1∶1等比例还原一栋七层楼高的建筑物，比如住宅楼、医院和学校等，以实物形式对其内部进行抗震性能测试。国内外现有的上千条有记载的地震活动都能在此复现。”刘铭劼说罢，指了指实验中心的另一侧，“那边的水下振动台台阵是这个装置的另一‘利器’。”
水下振动台台阵不仅可以模拟不同位置的地震动，还可以模拟河流、海流、海浪等涉水环境，能为跨海大桥、海底隧道、水工大坝和海上风电等海洋中的“超级工程”提供实验环境，助力工程建设。
精雕细琢
“地基不稳，实验不准”。施工过程中出现的一点小纰漏，都会极大地影响未来实验的精准度。为实现“造地震”的设想，“打地基”工作成为重中之重。
“两个大型设备要在地下10多米的深基坑内安全、有效运转，光工艺设备埋件就多达7000余个，最大预埋件的单件重量超过10吨。更重要的是，要保证预埋件设计精度达到±1毫米，获得的地震模拟试验数据才精确有效。”刘铭劼说，这好比让重量堪比“400头大象”的实验器物“震起来”，但运动的精度却要求是毫米级的，难度可想而知。
据介绍，为实现地下施工的精之又精，2万立方米的混凝土进行了一次性浇筑，混凝土浇筑设备连续运转了60多个小时，近300人明确分工，项目成员轮岗值守，实时监测混凝土性能指标，严格控制温度影响。不仅如此，每寸施工材料都被“精雕细琢”，通过数值模拟分析、试验承重和牢固等方式，确保地震大装置在高频抗震试验过程实现功能。
项目建设管理办公室综合事务部成员杨政龙告诉本刊记者，该团队已连续攻克重大技术难题40余项，设施的技术指标和综合性能已进入国际同类装置领先行列。
“国外常见水下振动台台阵是圆形，防水效果更佳，但为了达到更好的地震模拟试验效果，我们将台阵设计为方形，这就对如何提升防水性能提出了挑战。”刘铭劼说。
从2017年着手研究，到2021年设计定型，项目团队与材料、力学、机械、流体等领域的校内外专家和设备生产厂家团队进行了多轮论证，尝试了几十种材料和分析方法，一遍遍将设计方案推倒重来，反复试验，终于取得成功。
值得一提的是，该项目科研团队的平均年龄仅36岁。
29岁的何金明从研究生期间就开始参与到项目中。他对本刊记者说：“我以工地为家，到现在已住了近3年，工地的每个角落都能如数家珍。每天一推开窗，就能看到项目的进展，像是在见证一个孩子的成长。”
一张简易床、一个办公桌，是他屋内仅有的大件家具。“一到冬天，活动板房里的室温和屋外一样冷，电暖气是唯一的取暖依靠，偶尔遇上停电，只有蜷缩成一团再盖上好几层棉被才能睡着。到了夏天，屋里又像桑拿房，酷热难耐，大伙儿经常‘抢’唯一的淋浴喷头。”何金明说。
“但我们都十分幸运，能够参与‘国之重器’的建设，内心无比自豪、干劲十足。”何金明说，“地震大装置是一本土木工程的‘百科全书’。世界范围内可遵循的建设经验不多，很多难题是第一次面对。每天的工作就是解决一个个新问题，面对一个个新挑战。”
“为了将停留在纸面的科学设想落在实处，每个工作人员都必须有钉钉子的精神，将建设中的各个细节反复演练，预判可能出现的隐患风险并做出有效化解。”何金明说。
十年磨一剑
为什么要“人造地震”？
刘铭劼的思绪回到2008年。2008年5月12日，四川汶川发生特大地震。正是从那时起，天津大学的学者下定决心，要建立一个“人造地震”的重大科技基础设施。
“我国地处环太平洋地震带和欧亚地震带的交汇部位，地震活动频度高、强度大、分布广，而工程结构的失效和倒塌是造成地震中人员伤亡、财产损失和发展受阻的最重要原因。我们想从科学的角度搞清楚，楼房在地震中的薄弱环节到底在哪里？怎样才能抵御地震的破坏？”项目建设管理办公室科学工艺部成员燕翔对本刊记者说。
随着经济社会的发展需求，我国大型基础工程建设日益增多，高层超高层建筑、跨海超长桥隧、大型水利工程、大型能源工程等重大项目都对抗震能力提出更高要求。
据刘铭劼介绍，最初抗震研究主要通过震后观测开展——研究人员将观测仪器设置在震区的房屋结构上，等地震到来时观测记录房屋结构在强地震作用下的反应。但实际发生的强地震相对较少，靠真实的地震来获取研究数据，不仅机会非常少而且周期长。
后来，国内外开始建设地震模拟振动台，但大多规模较小且实验功能单一，不能同时模拟地震与波浪、水流共同作用下的真实境况，无法满足我国重大工程对抗震安全的迫切需求。
因此，建设地震大装置的想法应运而生。团队的设想是：通过建设大型地震模拟振动台和水下振动台台阵，真实再现多种形式的地震，直观了解工程结构在地震中被破坏的机理和特征，为建筑工程结构的抗震减灾技术发展提供数据支撑，进而找到提高工程结构抵御地震的方法。
从行不行到怎么行，从理论到实践，项目团队十年酝酿，经历了上百次论证，终于在2018年8月，世界最大的地震工程模拟研究设施由国家发改委批复立项。2019年10月，项目由天津大学牵头启动建设。
“为了让项目建设精准完成，我们专人专岗，各司其职，团队制定了详细的工作计划，甚至把日程安排具体到每一天。每个阶段的规划都与上一个阶段的规划环环相扣，我们力图完善每一处细节，按时完成每一项节点任务。”杨政龙说，各个部门都建立了清单和工作台账，将节点、任务、负责人、监督人、协调人等事项逐一精细化，“大大小小的清单、台账摞起来有半个人高”。
2022年8月，地震大装置即将迎来土建工程联合验收。
用好是关键
2022年以来，四川雅安“6·1”芦山地震和四川阿坝州“6·10”马尔康地震牵动着项目团队的心。
“从了解到的情况看，当地不少房屋建筑和桥梁隧道在地震中抗震性能良好，这显示出我国工程领域近年来抗震水平不断提升。”刘铭劼认为，如果建筑物不会在地震中被损毁，地震就不再那么可怕。
“我们要做出前人做不出的成果。地震大装置建成后，用得好才是关键。”他说，项目团队最大的愿望是在建成第一天就能立刻投入地震模拟实验。
根据规划，地震大装置将一边通过地震工程模拟试验系统进行物理实验，一边通过高性能计算与智能仿真系统还原最真实的地震数据，进行智能仿真和数据分析，帮助人类实现从灾后救助向灾前预防转变。
不仅如此，年轻的团队还希望其能发挥更大的作用——为全世界地震领域的科学家提供开放共享的实验平台，为全社会普及防震减灾的科学知识。
“我们设计了对外开放端口，希望通过设施、数据、成果共享，吸引世界上更多的科学家和工程技术专家共同研究，为人类科学技术发展作出贡献。”杨政龙说。
据介绍，现在已有上百家工程设计院、施工单位和建筑公司关注着地震大装置的建设进展，前来调研并提出合作设想。项目组为此专门成立了用户库，希望通过前期调研和沟通交流，了解现实需求，为后续更好地服务国家重大工程建设做准备。
“我们‘制造’的‘地动山摇’，是为了让世界更加平安美好。”刘铭劼说。
根据规划，地震大装置将一边通过地震工程模拟试验系统进行物理实验，一边通过高性能计算与智能仿真系统还原最真实的地震数据，进行智能仿真和数据分析，帮助人类实现从灾后救助向灾前预防转变。
《瞭望东方周刊》记者宋瑞 编辑陈融雪
踏入天津大学北洋园校区，教师刘铭劼像往常一样，朝着不远处的建筑工地举起手机，手指轻点后，画面定格。照片中，一幢约10层楼高、红灰相间的巨型钢结构建筑十分显眼，与不远处科技感十足的仿真中心遥相呼应。
这座巨型钢结构建筑是国家大型地震工程模拟研究设施（以下简称“地震大装置”），是我国地震工程领域首个国家重大科技基础设施。
“我亲眼看着地震大装置从无到有，一点点成长起来，内心非常激动。”刘铭劼是该项目建设管理办公室科学工艺部成员，他告诉记者，随着人防、规划、节能、竣工等验收工作陆续完成，地震大装置即将完成土建工程联合验收。
地下“利器”
走进建设现场，只见起重机正将一些大型设备稳稳吊起，运至相应位置供工人们安装。
地上的繁忙是为了“地下工作”。
“地震大装置的秘密就隐藏在这里。”刘铭劼踩了踩脚下，笑着说，“在整个设施中，最核心的部分就是位于地下的大型地震模拟振动台和水下振动台台阵。”
大型地震模拟振动台基础埋深达18米，20米长、16米宽的台面相当于一个标准游泳池1/3的大小，载重能力最大可达1350吨。
“我们在台面下方放置了作动器。试验中，作动器可以模拟横向、纵向的地震动，影响放在台面上的被测建筑，再通过台面上的传感器和周边摄像头，获取精准的振动数据。科研人员利用这些实测数据，可以研究出更具针对性的抗震性能提升方法。”刘铭劼说。
大型地震模拟振动台台面上方的巨大空间可满足大尺寸模型试验。“我们可以在台面上1∶1等比例还原一栋七层楼高的建筑物，比如住宅楼、医院和学校等，以实物形式对其内部进行抗震性能测试。国内外现有的上千条有记载的地震活动都能在此复现。”刘铭劼说罢，指了指实验中心的另一侧，“那边的水下振动台台阵是这个装置的另一‘利器’。”
水下振动台台阵不仅可以模拟不同位置的地震动，还可以模拟河流、海流、海浪等涉水环境，能为跨海大桥、海底隧道、水工大坝和海上风电等海洋中的“超级工程”提供实验环境，助力工程建设。
精雕细琢
“地基不稳，实验不准”。施工过程中出现的一点小纰漏，都会极大地影响未来实验的精准度。为实现“造地震”的设想，“打地基”工作成为重中之重。
“两个大型设备要在地下10多米的深基坑内安全、有效运转，光工艺设备埋件就多达7000余个，最大预埋件的单件重量超过10吨。更重要的是，要保证预埋件设计精度达到±1毫米，获得的地震模拟试验数据才精确有效。”刘铭劼说，这好比让重量堪比“400头大象”的实验器物“震起来”，但运动的精度却要求是毫米级的，难度可想而知。
据介绍，为实现地下施工的精之又精，2万立方米的混凝土进行了一次性浇筑，混凝土浇筑设备连续运转了60多个小时，近300人明确分工，项目成员轮岗值守，实时监测混凝土性能指标，严格控制温度影响。不仅如此，每寸施工材料都被“精雕细琢”，通过数值模拟分析、试验承重和牢固等方式，确保地震大装置在高频抗震试验过程实现功能。
项目建设管理办公室综合事务部成员杨政龙告诉本刊记者，该团队已连续攻克重大技术难题40余项，设施的技术指标和综合性能已进入国际同类装置领先行列。
“国外常见水下振动台台阵是圆形，防水效果更佳，但为了达到更好的地震模拟试验效果，我们将台阵设计为方形，这就对如何提升防水性能提出了挑战。”刘铭劼说。
从2017年着手研究，到2021年设计定型，项目团队与材料、力学、机械、流体等领域的校内外专家和设备生产厂家团队进行了多轮论证，尝试了几十种材料和分析方法，一遍遍将设计方案推倒重来，反复试验，终于取得成功。
值得一提的是，该项目科研团队的平均年龄仅36岁。
29岁的何金明从研究生期间就开始参与到项目中。他对本刊记者说：“我以工地为家，到现在已住了近3年，工地的每个角落都能如数家珍。每天一推开窗，就能看到项目的进展，像是在见证一个孩子的成长。”
一张简易床、一个办公桌，是他屋内仅有的大件家具。“一到冬天，活动板房里的室温和屋外一样冷，电暖气是唯一的取暖依靠，偶尔遇上停电，只有蜷缩成一团再盖上好几层棉被才能睡着。到了夏天，屋里又像桑拿房，酷热难耐，大伙儿经常‘抢’唯一的淋浴喷头。”何金明说。
“但我们都十分幸运，能够参与‘国之重器’的建设，内心无比自豪、干劲十足。”何金明说，“地震大装置是一本土木工程的‘百科全书’。世界范围内可遵循的建设经验不多，很多难题是第一次面对。每天的工作就是解决一个个新问题，面对一个个新挑战。”
“为了将停留在纸面的科学设想落在实处，每个工作人员都必须有钉钉子的精神，将建设中的各个细节反复演练，预判可能出现的隐患风险并做出有效化解。”何金明说。
十年磨一剑
为什么要“人造地震”？
刘铭劼的思绪回到2008年。2008年5月12日，四川汶川发生特大地震。正是从那时起，天津大学的学者下定决心，要建立一个“人造地震”的重大科技基础设施。
“我国地处环太平洋地震带和欧亚地震带的交汇部位，地震活动频度高、强度大、分布广，而工程结构的失效和倒塌是造成地震中人员伤亡、财产损失和发展受阻的最重要原因。我们想从科学的角度搞清楚，楼房在地震中的薄弱环节到底在哪里？怎样才能抵御地震的破坏？”项目建设管理办公室科学工艺部成员燕翔对本刊记者说。
随着经济社会的发展需求，我国大型基础工程建设日益增多，高层超高层建筑、跨海超长桥隧、大型水利工程、大型能源工程等重大项目都对抗震能力提出更高要求。
据刘铭劼介绍，最初抗震研究主要通过震后观测开展——研究人员将观测仪器设置在震区的房屋结构上，等地震到来时观测记录房屋结构在强地震作用下的反应。但实际发生的强地震相对较少，靠真实的地震来获取研究数据，不仅机会非常少而且周期长。
后来，国内外开始建设地震模拟振动台，但大多规模较小且实验功能单一，不能同时模拟地震与波浪、水流共同作用下的真实境况，无法满足我国重大工程对抗震安全的迫切需求。
因此，建设地震大装置的想法应运而生。团队的设想是：通过建设大型地震模拟振动台和水下振动台台阵，真实再现多种形式的地震，直观了解工程结构在地震中被破坏的机理和特征，为建筑工程结构的抗震减灾技术发展提供数据支撑，进而找到提高工程结构抵御地震的方法。
从行不行到怎么行，从理论到实践，项目团队十年酝酿，经历了上百次论证，终于在2018年8月，世界最大的地震工程模拟研究设施由国家发改委批复立项。2019年10月，项目由天津大学牵头启动建设。
“为了让项目建设精准完成，我们专人专岗，各司其职，团队制定了详细的工作计划，甚至把日程安排具体到每一天。每个阶段的规划都与上一个阶段的规划环环相扣，我们力图完善每一处细节，按时完成每一项节点任务。”杨政龙说，各个部门都建立了清单和工作台账，将节点、任务、负责人、监督人、协调人等事项逐一精细化，“大大小小的清单、台账摞起来有半个人高”。
2022年8月，地震大装置即将迎来土建工程联合验收。
用好是关键
2022年以来，四川雅安“6·1”芦山地震和四川阿坝州“6·10”马尔康地震牵动着项目团队的心。
“从了解到的情况看，当地不少房屋建筑和桥梁隧道在地震中抗震性能良好，这显示出我国工程领域近年来抗震水平不断提升。”刘铭劼认为，如果建筑物不会在地震中被损毁，地震就不再那么可怕。
“我们要做出前人做不出的成果。地震大装置建成后，用得好才是关键。”他说，项目团队最大的愿望是在建成第一天就能立刻投入地震模拟实验。
根据规划，地震大装置将一边通过地震工程模拟试验系统进行物理实验，一边通过高性能计算与智能仿真系统还原最真实的地震数据，进行智能仿真和数据分析，帮助人类实现从灾后救助向灾前预防转变。
不仅如此，年轻的团队还希望其能发挥更大的作用——为全世界地震领域的科学家提供开放共享的实验平台，为全社会普及防震减灾的科学知识。
“我们设计了对外开放端口，希望通过设施、数据、成果共享，吸引世界上更多的科学家和工程技术专家共同研究，为人类科学技术发展作出贡献。”杨政龙说。
据介绍，现在已有上百家工程设计院、施工单位和建筑公司关注着地震大装置的建设进展，前来调研并提出合作设想。项目组为此专门成立了用户库，希望通过前期调研和沟通交流，了解现实需求，为后续更好地服务国家重大工程建设做准备。
“我们‘制造’的‘地动山摇’，是为了让世界更加平安美好。”刘铭劼说。
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