“目前，5G基站、新能源汽車、人工智能等新基建正在加快建設(shè)，而支撐新基建的核心技術(shù)之一就是第三代半導(dǎo)體材料。”5月17日，在保定中創(chuàng)燕園半導(dǎo)體科技有限公司（以下簡稱中創(chuàng)燕園）展廳，該公司總經(jīng)理孫永健一邊向記者展示陶瓷基板和襯底等氮化物半導(dǎo)體材料樣品，一邊介紹第三代半導(dǎo)體材料的市場前景。

孫永健說，氮化物半導(dǎo)體材料作為第三代半導(dǎo)體材料的核心代表，是高端芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。中創(chuàng)燕園歷時7年時間，不斷突破技術(shù)瓶頸，在氮化物半導(dǎo)體材料領(lǐng)域蹚出了一條趕超國際先進(jìn)水平的創(chuàng)新之路，并成長為國內(nèi)第三代半導(dǎo)體知名企業(yè)。

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攻堅克難，打破國外廠商技術(shù)壟斷

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中創(chuàng)燕園展廳內(nèi)，一塊比指甲還薄的正方形陶瓷片引起了記者的注意。“這是我們自主研發(fā)的高散熱氮化鋁陶瓷基板，厚度僅0.5毫米、長寬各120毫米。”孫永健說，別小看這塊陶瓷片，它能為一盞400瓦的LED燈提供散熱，主要用于5G基站、高鐵、新能源汽車等大功率的高頻封裝器件。

2016年，孫永健作為北京大學(xué)半導(dǎo)體材料研究專家，曾承擔(dān)國家863計劃、大功率封裝技術(shù)創(chuàng)新平臺等國家及省級重點項目10余項，其團(tuán)隊在第三代半導(dǎo)體的氮化鋁陶瓷基板研發(fā)領(lǐng)域取得突破，開始在京外尋找承接轉(zhuǎn)化的空間。

“我們當(dāng)時對行業(yè)發(fā)展很熟悉，卻也頗為無奈。”孫永健說，傳統(tǒng)的樹脂基板和氧化鋁陶瓷基板由于導(dǎo)熱性能差，已經(jīng)不能滿足封裝器件的散熱需要。可氮化鋁陶瓷基板技術(shù)和產(chǎn)品長期被國外廠商壟斷，花多少錢買，甚至是否有資格購買，都得看人家臉色，這讓他感到窩火。

“如何解決‘卡脖子’問題，一定要盡快研發(fā)出自己的氮化鋁陶瓷基板。”孫永健果斷帶領(lǐng)北京大學(xué)寬禁帶半導(dǎo)體研究中心的中青年科學(xué)家，在保定創(chuàng)辦了中創(chuàng)燕園。為解決從研發(fā)到應(yīng)用的難題，他一趟趟往返于北京和保定之間。生產(chǎn)設(shè)備缺乏、資金投入巨大、需自主研發(fā)搭建全新生產(chǎn)系統(tǒng)……頂著重重壓力，他們最終建立起半導(dǎo)體實驗室、廠房以及保定首個百級超凈車間。

技術(shù)轉(zhuǎn)化條件具備后，經(jīng)上千次改進(jìn)和優(yōu)化，2019年，該公司生產(chǎn)的高散熱氮化鋁陶瓷基板正式上市，打破了國外技術(shù)壟斷，經(jīng)權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測，各項指標(biāo)均處于國際先進(jìn)水平。“熱導(dǎo)率是氧化鋁陶瓷基板的8倍，價格卻比國外產(chǎn)品便宜30%至50%。”孫永健說。

截至目前，中創(chuàng)燕園還自主研發(fā)出新型圖形襯底技術(shù)、圖形襯底復(fù)活技術(shù)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，擁有已授權(quán)發(fā)明專利6件、已受理發(fā)明專利7件，實用新型專利5件，PCT國際專利1件。該公司襯底月產(chǎn)能達(dá)5萬片，深受北京大學(xué)東莞光電研究院、東莞國瓷新材料等科研院所和企業(yè)的青睞。

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搭建平臺，推進(jìn)全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新發(fā)展

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在中創(chuàng)燕園研發(fā)生產(chǎn)基地，墻上懸掛著的“北大—中創(chuàng)寬禁帶半導(dǎo)體聯(lián)合實驗室”牌匾非常醒目。

襯底是LED發(fā)光器件的最基礎(chǔ)材料，應(yīng)用范圍涵蓋日常生活中各種電器顯示和照明設(shè)備。新型圖形襯底表面均勻分布著上億顆圓錐體，可使產(chǎn)品的發(fā)光效率至少提升10%。“從技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，需要研發(fā)和生產(chǎn)人員頻繁對接。”孫永健說，以前沒有聯(lián)合實驗室，研發(fā)人員在北京，中試生產(chǎn)在保定，遇到需要現(xiàn)場解決的緊急問題，只能等人員到齊才能推進(jìn)，白白消耗大量的人力物力和時間成本。

“干脆與北京大學(xué)聯(lián)合建立一個寬禁帶半導(dǎo)體聯(lián)合實驗室，既能吸引北京大學(xué)物理學(xué)院的高端人才，還可以同時培養(yǎng)本地高層次技術(shù)人才，進(jìn)而推動第三代半導(dǎo)體從襯底、材料外延，再到芯片制備、檢測等全產(chǎn)業(yè)鏈的創(chuàng)新發(fā)展。”孫永健的想法得到了保定市政府和北京大學(xué)的支持。2022年8月，北大—中創(chuàng)寬禁帶半導(dǎo)體聯(lián)合實驗室在保定市揭牌。

目前，該聯(lián)合實驗室正向AlN多晶復(fù)合襯底技術(shù)發(fā)起科研攻關(guān)。“北京大學(xué)物理學(xué)院的專家每周都來這里開展研發(fā)工作。”孫永健說，這是一項全新的技術(shù)。對于第三代半導(dǎo)體來說，目前的5G射頻器件、功率器件等技術(shù)路線基本都是國外首先提出、國內(nèi)跟隨，“而AlN多晶復(fù)合襯底技術(shù)則由我們首先提出，研發(fā)成功后，襯底所受局限更小，制備成本更低。”

眼下，中創(chuàng)燕園新擴(kuò)建的廠房已完成裝修，生產(chǎn)、實驗設(shè)備即將進(jìn)場。“明年新廠房投產(chǎn)后，每月可生產(chǎn)新型圖形襯底20萬片，年產(chǎn)值將達(dá)到2億元。”孫永健對未來充滿信心，“努力研發(fā)新技術(shù)，勇敢追超國內(nèi)外領(lǐng)先企業(yè)，打造國際一流的第三代半導(dǎo)體科研生產(chǎn)基地。”

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■記者感言

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提供出租式廠房、服務(wù)招商引資、給予政策性引導(dǎo)、助力企業(yè)發(fā)展……千年古城煥發(fā)創(chuàng)新活力。短短幾年間，中創(chuàng)燕園在保定生根發(fā)芽、開花結(jié)果，獲得了更大的發(fā)展空間。“企業(yè)能取得今天的發(fā)展成果，得益于協(xié)同創(chuàng)新。”中創(chuàng)燕園總經(jīng)理孫永健坦言。

如今，中創(chuàng)燕園的協(xié)同創(chuàng)新故事正向縱深發(fā)展：由借力北京科研人員和先進(jìn)技術(shù)，向引入北京科研人員和培養(yǎng)本地技術(shù)人員轉(zhuǎn)變，并實現(xiàn)前沿技術(shù)的本地研發(fā)、就地轉(zhuǎn)化、落地投產(chǎn)，走向市場、走進(jìn)生活。

中創(chuàng)燕園的成功實踐不是個例。如今，越來越多的北京研發(fā)成果在保定成功轉(zhuǎn)化。這里的科研團(tuán)隊不再是獨(dú)自前行，而是協(xié)同創(chuàng)新合力發(fā)展。