解决“卡脖子”难题抢占关键技术制高点

  日前，中创燕园工作人员展示公司自主研发的高散热氮化铝陶瓷基板样品。 河北日报记者 李连成摄

  近日，在保定·中关村创新中心，保定中创燕园半导体科技有限公司技术人员通过显微镜对图形化蓝宝石衬底进行仔细的检测。河北日报通讯员 罗大庆摄

  “目前，5G基站、新能源汽车、人工智能等新基建正在加快建设，而支撑新基建的核心技术之一就是第三代半导体材料。”5月17日，在保定中创燕园半导体科技有限公司（以下简称中创燕园）展厅，该公司CEO孙永健一边向记者展示陶瓷基板和衬底等氮化物半导体材料样品，一边介绍第三代半导体材料的市场前景。

  孙永健说，氮化物半导体材料作为第三代半导体材料的核心代表，是高端芯片产业高质量发展的基础和关键。中创燕园历时7年时间，不断突破技术瓶颈，在氮化物半导体材料领域蹚出了一条赶超国际领先水平的创新之路，并成长为国内第三代半导体知名企业。

  在中创燕园展厅内，一块比指甲还薄的正方形陶瓷片引起了记者的注意。“这是我们自主研发的高散热氮化铝陶瓷基板，厚度仅0.5毫米、长宽各120毫米。”孙永健说，别小看这块陶瓷片，它能为一盏400瓦的LED灯提供散热，大多数都用在5G基站、高铁、新能源汽车等大功率的高频封装器件。

  2016年，孙永健作为北京大学半导体材料研究专家，曾承担国家863计划、大功率封装技术创新平台等国家及省级重点项目10余项，其团队在第三代半导体的氮化铝陶瓷基板研发领域取得突破，开始在京外寻找承接转化的空间。

  “我们当时对行业发展很熟悉，却也颇为无奈。”孙永健说，传统的树脂基板和氧化铝陶瓷基板由于导热性能差，已经不能够满足封装器件的散热需要。可氮化铝陶瓷基板技术和产品长期被国外厂商垄断，花多少钱买，甚至是否有资格购买，都得看人家脸色，这让他感到窝火。

  “如何解决‘卡脖子’问题，一定要尽快研发出自己的氮化铝陶瓷基板。”孙永健果断带领北京大学宽禁带半导体研究中心的中青年科学家，在保定创办了中创燕园。为解决从研发到应用的难题，他一趟趟往返于北京和保定之间。生产设备缺乏、资金投入巨大、需自主研发搭建全新生产系统……顶着重重压力，他们最终建立起半导体实验室、厂房以及保定首个百级超净车间。

  技术转化条件具备后，经上千次改进和优化，2019年，该公司生产的高散热氮化铝陶瓷基板正式上市，打破了国外技术垄断，经权威机构检测，各项指标均处于国际领先水平。“热导率是氧化铝陶瓷基板的8倍，价格却比国外产品便宜30%至50%。”孙永健说。

  截至目前，中创燕园还自主研发出新型图形衬底技术、图形衬底复活技术，填补了国内空白，拥有已授权发明专利6件、已受理发明专利7件，实用新型专利5件，PCT国际专利1件。该公司生产的衬底深受北京大学东莞光电研究院、东莞国瓷新材料等科研院所和企业的青睐。

  在中创燕园研发生产基地，墙上悬挂着的“北大—中创宽禁带半导体联合实验室”牌匾非常醒目。

  衬底是LED发光器件的最基础材料，应用场景范围涵盖日常生活中各种电器显示和照明设备。新型图形衬底表面均匀分布着上亿颗圆锥体，可使产品的发光效率至少提升10%。“从技术转化为产品，需要研发和生产人员频繁对接。”孙永健说，以前没有联合实验室，研发人员在北京，中试生产在保定，遇到需要现场解决的紧急问题，只能等人员到齐才能推进，白白消耗大量的人力物力和时间成本。

  “干脆与北京大学联合建立一个宽禁带半导体联合实验室，既能吸引北京大学物理学院的高品质人才，还可以同时培养本地高层次技术人才，进而推动第三代半导体从衬底、材料外延，再到芯片制备、检测等全产业链的创新发展。”孙永健的想法得到了保定市政府和北京大学的支持。2022年8月，北大—中创宽禁带半导体联合实验室在保定市揭牌。

  目前，该联合实验室正向AIN多晶复合衬底技术发起科研攻关。“北京大学物理学院的专家每周都来这里开展研发工作。”孙永健说，这是一项全新的技术。对于第三代半导体来说，目前的5G射频器件、功率器件等技术路线基本都是国外首先提出、国内跟随，“而AIN多晶复合衬底技术则由我们第一步提出，研发成功后，衬底所受局限更小，制备成本更低。”

  眼下，中创燕园新扩建的厂房已完成装修，生产、实验设备即将进场。“明年新厂房投产后，每月可生产新型图形衬底20万片，年产值将达到2亿元。”孙永健对未来充满信心，“努力研发新技术，勇敢追超国内外领先企业，打造国际一流的第三代半导体科研生产基地。”

  提供出租式厂房、服务招商引资、给予政策性引导、助力企业未来的发展……千年古城焕发创新活力。短短几年间，中创燕园在保定生根发芽、开花结果，获得了更大的发展空间。“企业能取得今天的发展成果，得益于协同创新。”中创燕园总经理孙永健坦言。

  如今，中创燕园的协同创新故事正向纵深发展：由借力北京科研人员和先进的技术，向引入北京科研人员和培养本地技术人员转变，并实现前沿技术的本地研发、就地转化、落地投产，走向市场、走进生活。

  中创燕园的成功实践不是个例。如今，慢慢的变多的北京研发成果在保定成功转化。这里的科研团队不再是独自前行，而是协同创新合力发展。