打破“卡脖子”技術(shù)，北大教授摘下“氮化鎵激光器”這顆明珠，實現(xiàn)產(chǎn)品進(jìn)口替代

氮化鎵（GaN）材料所具有的寬禁帶、高臨界電場強(qiáng)度和高電子飽和速度，使之成為功率開關(guān)器件的理想之選。

GaN基功率器件憑借其耐高溫、耐高壓、高頻和低損耗等特性大大提升電力器件集成度，簡化了電路設(shè)計和散熱支持，具有重要的價值和廣泛的應(yīng)用。然而，在GaN基電子器件中實現(xiàn)高耐壓性能，有賴于極低的貫穿位錯密度的高質(zhì)量GaN基晶體材料。降低GaN材料缺陷密度、提高晶體材料質(zhì)量是當(dāng)前第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)的課題之一。


向“芯”而行聚焦新賽道

剛投產(chǎn)的廣西颶芯科技有限責(zé)任公司，一陣激烈的討論聲從生產(chǎn)車間飄出來，圍繞著全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體量產(chǎn)設(shè)備，一場“頭腦風(fēng)暴”正在進(jìn)行。

“企業(yè)攻克了氮化鎵高端光電子芯片制備技術(shù)中的八大核心工藝，擁有全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體量產(chǎn)設(shè)備100余臺?！睆V西颶芯科技有限責(zé)任公司董事長、北京大學(xué)教授胡曉東介紹，作為第三代半導(dǎo)體中最有代表性的氮化鎵材料，正逐步廣泛應(yīng)用于激光顯示、電動汽車、5G通訊等重要領(lǐng)域。

沒有多少人能體會胡曉東講起這句話時心里的自豪和榮耀，但很多人能清楚地看到這個項目將改變柳州的產(chǎn)業(yè)格局。兩年來，這位來自北京大學(xué)的專家，帶著團(tuán)隊扎根柳州、埋頭攻關(guān)，實現(xiàn)了技術(shù)革新，也圓了他的“芯夢”?！皧Z取制高點(diǎn)，才有主動權(quán)。”姚芳的感觸尤深：“一家有實力的企業(yè)落戶，上下游配套項目沿鏈跟著來，產(chǎn)業(yè)集群隨之‘壯’起來?！?/span>

據(jù)了解，智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)園規(guī)劃面積達(dá)6平方公里，目前簽約企業(yè)18家，其中入駐投產(chǎn)企業(yè)9家，在建企業(yè)9家。隨著一批戰(zhàn)略性新興企業(yè)入駐投產(chǎn)，這座“未來之城”正展開雙臂，擁抱未來。

“去年產(chǎn)業(yè)園產(chǎn)值是22億元，今年預(yù)計可達(dá)近100億元?！痹谝Ψ伎磥?，目前智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)園已入駐包括從電池到電機(jī)、電驅(qū)動系統(tǒng)、車規(guī)級芯片、新能源結(jié)構(gòu)件等一系列高精尖項目，隨著新區(qū)產(chǎn)業(yè)配套和協(xié)作體系的推進(jìn)，將為推動新區(qū)高質(zhì)量發(fā)展提供更強(qiáng)勁的動力。


雙向奔赴摘下皇冠上的明珠

一邊是北京大學(xué)教授胡曉東帶領(lǐng)的博士團(tuán)隊，手握20多年的科研成果，希望實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；一邊是西南一隅的工業(yè)重鎮(zhèn)柳州，積極尋求新興產(chǎn)業(yè)項目，加快轉(zhuǎn)型升級。

之后，一路追“芯”，向“光”而行，廣西第一家芯片企業(yè)——廣西颶芯在柳州誕生，后扎根于北部生態(tài)新區(qū)，并建成國內(nèi)首條氮化鎵激光器量產(chǎn)線，打破了氮化鎵激光器芯片長期被國外“卡脖子”的局面。這“雙向奔赴”的美好故事，還要從柳州工業(yè)博物館里幾顆電子管說起。

2019年的一個夏日，一群北大物理學(xué)院的師生到柳州工業(yè)博物館參觀，他們看到電子管時，倍感親切和驚喜：“柳州不僅能生產(chǎn)汽車、機(jī)械，還生產(chǎn)過電子管和晶體管?！薄斑@里的工業(yè)底蘊(yùn)很深厚呀。”“聽”到師生們的對話，幾顆承載柳州工業(yè)發(fā)展歷史片段的電子管，仿佛再次閃現(xiàn)曾經(jīng)的高光，“雙向奔赴”的故事也拉開序幕。

胡曉東帶領(lǐng)的颶芯創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊，在北京大學(xué)物理學(xué)院孕育而生，他們開發(fā)出一整套獨(dú)創(chuàng)的晶體外延技術(shù)，攻克了氮化鎵激光芯片的制備工藝與封測難題。國家工程院院士、清華大學(xué)教授羅毅說：“氮化鎵激光器是半導(dǎo)體光電子領(lǐng)域‘皇冠上的明珠’。我很欽佩胡曉東教授的堅韌毅力，也很佩服柳州有勇氣承接這樣尖端的項目?！?/span>

據(jù)了解，我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)起步晚，氮化鎵半導(dǎo)體作為第三代半導(dǎo)體，正助力我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)加速崛起。我國是全球最大的鎵生產(chǎn)國之一，以氮化鎵為材料的半導(dǎo)體優(yōu)勢諸多，在通信、顯示等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但科研攻關(guān)難度大，很多潛力尚未被開發(fā)。攻破一環(huán)又一環(huán)，跨過一溝又一坎。2023年3月，項目投產(chǎn)，標(biāo)志著我國氮化鎵激光器產(chǎn)業(yè)化實現(xiàn)零的突破。


科研、創(chuàng)業(yè)兩手抓兩手都要好

胡曉東和博士們常年一頭扎進(jìn)實驗室里，面對一項項數(shù)據(jù)指標(biāo)“打怪升級”，在微納米級的小芯片里探索出無限的大世界，艱辛卻純粹。但真正踏入這廣闊的大市場里，他們能行嗎？

隨著深入了解之后得知，不光是產(chǎn)品的科研攻關(guān)，市場營銷、客戶服務(wù)、生產(chǎn)管理等方方面面，竟也都是博士團(tuán)隊全權(quán)負(fù)責(zé)，敬佩之心油然而生?！澳銈兗纫茼斕?，也要能立地?！眲?chuàng)業(yè)后，胡曉東常常叮囑學(xué)生們?！拔覀冊诳蒲兄薪?jīng)歷的失敗太多了，因此大家對于挫折的‘耐受力’都很強(qiáng)?！笔Y盛翔說，團(tuán)隊總是洋溢著輕松的氛圍。

北部生態(tài)新區(qū)聚集了一批新引進(jìn)的新興企業(yè)，大家抱團(tuán)取暖、相互扶持。柳州華霆新能源技術(shù)有限公司總經(jīng)理汪浩就常常和蔣盛翔交流生產(chǎn)管理經(jīng)驗。蔣盛翔說，博士團(tuán)隊好奇心強(qiáng)，學(xué)習(xí)能力也強(qiáng)，在汪浩等企業(yè)家們的幫助下，廣西颶芯很快就搭建起生產(chǎn)管理體系和質(zhì)量控制系統(tǒng)等。

當(dāng)前，柳州市將“推進(jìn)新型工業(yè)化、建設(shè)現(xiàn)代制造城”作為發(fā)展的戰(zhàn)略首選方向，努力升級“老三樣”傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，破局柳州第四大支柱產(chǎn)業(yè)、培育柳州工業(yè)的“新三樣”。接下來，該市將繼續(xù)全力護(hù)航廣西颶芯科技向著國內(nèi)第三代半導(dǎo)體行業(yè)細(xì)分領(lǐng)域龍頭企業(yè)邁進(jìn)，促進(jìn)柳州乃至廣西半導(dǎo)體技術(shù)人才高地建設(shè)，帶動上下游形成完整的第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，輻射全國、服務(wù)全球。