10的負9次方米搶跑新賽道,小小的“納米”怎么創造大大的“奇跡”?
納米是長度單位,1納米為10的負9次方米,也就是0. 000001毫米。在蘇州工業園區,就是這個比細菌還要小得多的納米,蘊含著一個千億級的大產業。
日前,國家第三代半導體技術創新中心(蘇州)材料生長與裝備平臺和企業聯合研發的首臺國產MOCVD(新型氣相外延生長技術)設備,首爐試生長成功產出高質量GaN外延片,讓蘇州工業園區納米技術應用產業再次聚焦業界目光。
據悉,這臺國產MOCVD設備進一步提高了腔體的環境穩定性,通過對核心部件的優化設計,獲得比傳統商用設備更高的氣流可調性和溫度一致性,可以滿足對外延要求更高的氮化物材料與器件(GaN基Micro-LED等)的外延生長和器件開發。
1、小火慢熬
種下一顆“種子”,做全世界沒有做出來的技術和產品
納米技術能干什么?將可通電的納米復合材料應用在機翼上,就可以快速融冰、防冰,有效地消除安全隱患;將功能性納米材料與汽車方向盤的皮革結合,它就能感知監測駕駛者的心率;高性能的納米微球可用作藥物載體,能將藥物靶向輸送到病變部位,實現靶向給藥……納米技術一方面對電子信息、新能源、新材料、生物醫藥等新興產業有著重大的引領帶動作用;另一方面,對傳統產業也有重要價值,它能四兩撥千斤地推動革新、實現轉型。
別看納米技術現在很火,10多年前,它還僅僅停留在概念,不少打著納米旗號的偽納米產品層出不窮。
2006年,蘇州工業園區與中國科學院、江蘇省、蘇州市共同出資創建了中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所,種下納米產業發展的第一顆“種子”。
質疑聲隨即響起:蘇州外向型經濟正處高峰,制造業繁榮,為什么要投入大量資源去培育一個前景不明、基礎不強的全新產業?
“中科院蘇州納米所的落成一般被看作是蘇州納米產業的起步,但此前幾年政府已經對產業進行了深入調查研究。” 蘇州工業園區產業創新中心處長邱晨韻說,產業布局的選擇上,蘇州考慮的是5—10年后的產業發展趨勢。
在蘇州采訪中,從企業、園區到科研機構,對納米產業發展的評價不約而同指向了一個字——“慢”。由于納米產業涉及的領域更基礎、更廣泛,技術成果大規模應用相對較慢,企業需要逐步培育產業鏈,走了一些彎路。
蘇州納米產業培育是“小火慢熬”的過程。中科院蘇州納米所相關負責人介紹,作為產業“源頭”,一方面圍繞國家戰略需求,做強基礎研究,形成了一批重要科技成果;另一方面圍繞蘇州發展納米產業需求,打通科研院所和地方產業資源。依靠原創性顛覆性技術突破,推動創新鏈和產業鏈融合,從底層技術做起,做全世界沒有做出來的技術和產品。
穿梭在蘇州工業園區,出租車司機告訴記者,中科院蘇州納米所剛成立時周邊還是一片農田。如今,這里大院大所林立,上市企業遍布,高端人才集聚,已成為蘇州最具創新活力的地區之一。
2、坐熱“冷板凳”
專注量子點核心技術
量子點的生產車間,更像一所化學實驗室:通風柜并排而列,柜中擺放著燒瓶、試管等儀器;工作人員身穿白大褂,雙手通過隔離橡膠手套伸進柜子,動作輕緩地操作儀器。
“研發和制備都在這里。”星爍公司顯示應用開發部部長程寧寧介紹,這里的量子點年產量可達百公斤級,但她和同事的主要工作仍是研發創新,“進一步優化量子點的結構設計,改進制備的方法和工藝,專注開發擁有自主知識產權的量子點核心技術。”
星爍公司董事長王允軍向記者展示具有更高發光效率的量子點材料。
這樣的研發工作,星爍公司從成立的第一天堅持至今。
“研發量子點,就是坐‘冷板凳’。”王允軍告訴記者,量子點誕生于上世紀末,研究人員首先將其用于生化實驗標記,作為熒光蛋白的替代材料,不過其他領域鮮有成功案例,“都知道這種材料好,但不知道還能怎么用。”
星爍公司研發人員占比始終在80%左右,碩博層次占比40%以上。星爍公司供圖
那時,王允軍正在國外從事分子醫藥學博士后研究工作,初識這種“神奇”的半導體納米材料。2004年,王允軍創辦Mesolight公司,主導開發出多系列高質量低鎘、無鎘環保量子點,被全球百余座大學、科研院所和公司用于科研和新產品開發。2012年,王允軍回國創業,繼續深耕量子點新材料。
“回來的時候也沒想好怎么用。”王允軍坦言,星爍公司成立時,還是國內鮮有的專注量子點新材料研發制備的企業,下游的應用場景幾乎為零,“當時只想先做出來、做好再說。”
蘇州納米城入駐企業超460家,其中國家級高新技術企業107家。
這一做,又是10余年。這些年,星爍公司的團隊不斷壯大,但研發人員占比始終在80%左右,碩博層次占比40%以上。目前,星爍公司擁有專利技術和保密工藝400余件,形成了多個世界領先的技術儲備。
“把‘冷板凳’坐熱了。”王允軍說,近些年下游行業的應用場景逐漸豐富,國內從事量子點研制的機構已有10余家,而憑借在結構設計和制備工藝方面的獨門絕技,星爍公司的產品也逐步打開了市場,“特別是在顯示領域的應用,熱度正在攀升。”
3、搶跑“新賽道”
發力量子點顯示材料
星爍公司的門廳,擺放著索尼最近推出的量子點電視。這臺采用三星QD-OLED面板的65寸電視,比同規格的OLED電視、Mini LED電視都要貴。
“一分錢一分貨,顯示效果確實更好。”星爍公司總經理助理厲芙伶說,在亮度、對比度、色域等關鍵指標上,量子點電視具有明顯優勢,“小小的量子點,能夠帶來顛覆性的改變。”
讓量子點材料發揮顛覆性作用,正是星爍公司一直尋找的應用方向。近些年,日韓企業憑借在顯示面板領域的先發優勢,率先開啟了量子點顯示材料的產業化應用,量子點顯示技術正在加速迭代演化。
王允軍介紹,目前量子點顯示技術已有三代——
第一代采用量子點色彩增強膜或光擴散板(QDEF),在LCD背光前加上一層量子點顯示材料,即可明顯提高顯示色域,這也是最簡單的量子點顯示技術;
第二代采用量子點彩色濾光片(QDCC),取代傳統的彩色濾光片,可與OLED、Mini-LED、Micro-LED等新型顯示技術融合,上面提到的三星QD-OLED面板用的正是這種技術;
第三代采用主動式量子點發光二極管(AMQLED),利用電流直接驅動紅、綠、藍三色量子點發光層發光,被普遍認為是繼主動式有機發光二極管(AMOLED)之后,更具顛覆性的顯示技術,這也是目前顯示面板行業主攻的一條技術路線。
從2016年開始,星爍公司與國內顯示面板龍頭企業開啟合作,根據后者開發需求提供量子點顯示技術支持。王允軍介紹,公司已進行上述技術的探究,研發出用于AMQLED噴墨打印工藝的量子點墨水,正逐步實現全部三代量子點顯示技術的應用開發。
在星爍公司的協助下,國內面板企業已成功制備一系列樣機,特別是在AMQLED新一代顯示技術的比拼中,先后推出5英寸、14英寸、55英寸AMQLED顯示樣機,搶下了國際新賽道上的“桿位”。有行業人士評價,這可能是中國顯示行業依靠量子點顯示技術實現的一次“彎道超車”。
4、種好“責任田”
助力新一代顯示技術轉型升級
量子點顯示技術進步神速,量子點的大規模產業化應用似乎近在眼前。
屏幕供應鏈咨詢公司DSCC預測,全球QD-OLED電視出貨量將從2022年的不足50萬臺增長到2025年的超130萬臺。目前這種電視的面板僅有三星生產。而中國企業主攻的AMQLED顯示面板,廠商預計將在5年內實現量產。王允軍表示,量子點顯示材料的規模化量產,也要跟上這個節奏,不能成為拖后腿的一環。
實現量子點顯示材料的規模化量產,還有不少難題待解。王允軍介紹,生產設備的自動化和產品質量的穩定性是關鍵。去年,星爍公司完成了C輪融資,總金額近1億元,這些資金主要用于持續加大研發投入和產能擴張,繼續推進新型結構設計、可控規模化制備和應用關鍵技術開發,助力新一代顯示技術轉型升級。
星爍公司成立以來,已成功融資近2億元,蘇州納米城在其中的引導作用突出。“最關鍵的啟動資金,就是園區投的。”王允軍介紹,在那以后,蘇州納米城為企業成長留足了時間。
目前,在納米城近1800畝土地上,入駐納米企業超460家,其中國家級高新技術企業107家,走出15家上市公司。業余時間,王允軍喜歡打籃球,球友多是蘇州納米城內的企業負責人,大家在切磋球技的同時也會交流創業感想。“從事基礎材料行業的企業,往往需要更長時間的積累。”王允軍告訴記者,最近兩年,他常常聽到隊友的企業成功上市的消息,他們大多已在此落戶10年以上。
“隊友的成功既是鞭策也是鼓勵。”王允軍說,雖然實際的業務協同不多,但園區企業間的“氛圍協同”也很重要,讓他增添了不少信心,“現在我們就是要堅持精耕細作,與中國顯示行業一起成長。”
