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保定中关村创新基地中创燕园半导体科技有限公司创新发展记

2020-07-14 09:18:32 来源:河北新闻网
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日前,在中创燕园半导体科技有限公司内,工作人员在加紧生产。保定中关村创新基地复工复产以来,开展“产业协同计划”,搭建企业交流平台,组织近20场线上精准对接活动,促成多家企业合作,促进了企业稳步发展。 河北日报记者史晟全摄

保定市高新区中关村创新基地,中创燕园半导体科技有限公司(以下简称中创燕园)一期扩建项目正在紧锣密鼓地建设中。

受新冠肺炎疫情影响,不少企业尚未走出困境,中创燕园却在忙着扩大产能。

为何有如此逆势而上的勇气?带着这样的疑问,记者走进这家从事第三代半导体关键材料技术研发及应用的高科技民营企业。

“北京科研成果”在这里落地转化

7月7日,在中创燕园产品展示厅,一块边长10厘米左右的正方形陶瓷片吸引了记者的注意,它的表面光滑无比,厚度却比指甲还薄。“这是我们自主研发的高散热氮化铝陶瓷基板,主要用于5G、高铁、新能源汽车等大功率的高频封装器件。”中创燕园氮化铝事业部总监郭坚说,该产品是“北京科研成果”在保定落地转化的第一款产品。

中创燕园是北京大学宽带半导体研究中心产业化技术在保定落地形成的企业,是京津冀协同发展的成果之一。“我们为什么选择保定?因为这里有中关村‘带土移植’的创新生态,距离北京近,人力、房租等综合成本低,并且具备承接科技项目转化的空间。”2016年,北京大学半导体材料研究专家孙永健,果断带领郭坚博士后等北京大学宽带半导体研究中心的中青年科学家,在保定中关村创新基地创办中创燕园,并建立起半导体实验室、厂房以及保定首个百级超净车间。

“近年来,封装器件的体积在变小、功率在增大、封装密度在提高,传统的树脂基板和氧化铝陶瓷基板由于导热性能差,已经不能满足散热需要,这使封装器件的发展遇到瓶颈。”郭坚说,为解决这一问题,他们从2013年就开始致力于高散热氮化铝陶瓷基板的研发。

2016年底,郭坚所在的北京大学科研团队将这项国际先进的半导体技术带到中创燕园转化。经过不断改进和优化,2018年底,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先进水平。据了解,这款基板热导率是氧化铝陶瓷基板的8倍,还具备高强度、绝缘性能佳、环保等优点,大大提高了封装器件的使用寿命。

目前,该产品月产能达5万片,深受北京大学物理学院、东莞光电研究院等科研院所青睐,是解决大功率LED器件、集成电路和IGBT(充放电绝缘栅逆变器)等封装器件散热瓶颈的最优选材料。

然而,郭坚和同事对此并不满足。目前,他们还在调整生产氮化铝陶瓷基板的工艺配方,优化陶瓷烧结工艺,改进生产设备,想方设法提高产品性能。目前,该产品的热导率已经达到240瓦/米·度,具备和发达国家先进企业“同台竞技”的实力。

日前,在中创燕园半导体科技有限公司内,工作人员正在对电路板进行检测。河北日报记者史晟全摄

超净车间里的“技术革命”

戴好口罩、套上鞋套、穿好洁净服……记者走进中创燕园百级超净车间。

在橱柜似的设备里,平板蓝宝石衬底正在经历激光扫描、匀胶、掩膜层生成等工序。“经过这些工序的‘洗礼’,原来的衬底将发生‘脱胎换骨’的变化。”中创燕园衬底事业部总监窦学刚说。

衬底是LED发光器件的最基础材料,涵盖日常生活中各种电器显示和照明等,目前LED市场主流的图形化蓝宝石衬底的性能已经达到极限,亮度和能效均无法提升。

为此,中创燕园另辟蹊径,自主研发出一种复合衬底——新型图形衬底,在提高出光效率的同时实现节约能源的目标。据介绍,新型图形衬底是在平板蓝宝石衬底的基础上进行工艺升级成复合衬底,并在这个复合材料上“生长”出上亿颗均匀分布的圆锥体,从而使产品的发光效率至少提升10%、生产效率至少提升1倍、成本降低25%。

“更重要的是,外延厂商使用这一产品时,无须调整原有工艺,就可进行与传统产品的无缝替换,还能使光刻成本降低,提高生产效率。”窦学刚说,这一技术填补了国内空白,将引发我国第三次衬底革命。

目前,该产品已经量产,并获得湘能华磊、聚灿光电等央企及上市公司超过3000万元的市场订单,并建立了长期合作机制。

瞄准高精尖技术自主研发新型图形衬底,是中创燕园建立全面系统的研发体系所取得的成果之一。自2016年以来,中创燕园自主研发出完美图形衬底复活技术、LED生物农业全环控智能系统等突破瓶颈的产品或技术,获得发明专利13项、PCT专利1项。

“这得益于我们一流的研发力量,60多名员工中,以北京大学关键材料及装备技术专业为依托的科研专家和技术人员占20%,具备承担国家、省、市重大科研项目的能力。其中,公司领军人才、北京大学工学院副研究员、北京大学宽禁带半导体研究中心保定基地主任孙永健博士曾承担国家863计划、自然科学基金、大功率封装技术创新平台等国家及省级重点项目10余项,引领着中创燕园在我国第三代半导体产业向更高端发展。”中创燕园办公室主任王琳说,除此之外,每年还投入大量资金用于技术研发,仅去年科研投入就达418万元,占纯利润的144.23%。

高科技种出不用阳光土壤的蔬菜

没有阳光,没有土壤。在中创燕园植物工厂,记者看到生菜、芹菜等叶菜在LED照明灯下恣意生长。中创燕园LED智慧生物农业事业部经理臧玉文正在为这些蔬菜“查体”。

“在光合放氧生物中,叶体中的叶绿素对太阳光有两个吸收高峰,分别是420纳米附近的蓝区和660纳米附近的红区。其中,波长400-520纳米的是蓝光,可以促进绿叶生长;波长610-720纳米的红光,有助于开花结果和延长花期。”臧玉文说,他们自主研发的这套LED现代生物农业设施,采用的是智能型LED植物光源,可根据不同作物、不同生长阶段的不同需求,调节光源的光谱和光强,这不仅使作物生长摆脱了阳光强弱、长短的制约,还能为作物提供“专属服务”。

除此之外,这套设施还采用水肥输送、全自动气氛环境等全环境控制系统,对植物生长发育的温度、湿度、CO2浓度以及营养液等环境条件进行自动控制,可以实现周年生产,并且生产的作物没有农药和激素,是纯粹无污染无公害绿色食品。

2018年,中创燕园与河北农业大学合作开展了中草药植物的育苗试验,成功培育的紫苏、板蓝根、蒲公英、桔梗、白芷、藿香等幼苗,发芽率高、出芽整齐、幼苗植株健壮,生长良好。其中,紫苏、蒲公英和桔梗育苗成功后继续在水培设备上培养,在植物工厂内生长1至2个月即可达到食用状态,比自然条件下早成熟1至2个月。

此外,这项LED现代生物农业技术还被应用到中国科学院植物工厂实验室、邢台树莓组培基地等项目,并承担了“月宫一号”再生生命保障系统的种植舱光照设计与实施。

按照计划,今年10月,中创燕园LED关键装备及智能生物设备项目将开工建设,总投资12亿元,预计5年时间建成,项目达产后年产LED关键装备及智能生物设备8350套,年销售额超过18亿元。

“回顾企业发展,我们靠的就是创新精神。今后,我们要以打造国际一流的半导体科研生产基地为己任,强化协同创新,努力开发新技术,勇敢追超国内外领先企业,带动整体行业健康发展。”中创燕园总经理孙永健说。(河北日报记者徐华

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责任编辑:郭薇
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