九峰山實驗室內(nèi)，科研人員在檢查芯片晶圓完整度,。    （湖北日報全媒記者 魏錸 攝）

湖北日報全媒記者 張真真 馬文俊

通訊員 朱凌燕 張希為

在中國光谷,，一家新型實驗室引人注目——

它于2023年3月投入運行。截至今年11月底,，不到兩年時間內(nèi),，就有30多家創(chuàng)新企業(yè)在它周圍聚集，總估值超過百億元,。

這家實驗室與企業(yè)聯(lián)合攻關(guān),，共同研制出晶圓切割,、晶圓封測等半導(dǎo)體領(lǐng)域關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)備，誕生了全球綜合性能最優(yōu)的光電集成芯片,。

它,，是十大湖北實驗室之一的九峰山實驗室。

這家實驗室為何如此高效,？

“心理學(xué)上有一個術(shù)語叫‘耦合效應(yīng)’,，是指群體中兩個或以上的個體，通過相互作用而彼此影響,，從而聯(lián)合起來產(chǎn)生增力的現(xiàn)象,。”華中科技大學(xué)公共管理學(xué)院教授鐘書華認(rèn)為,，九峰山實驗室通過深化科技體制改革,，鏈接起裝備、人才,、市場乃至生態(tài),，“耦合效應(yīng)”開始發(fā)生，產(chǎn)生越來越強的增力,。

鏈接科研項目與市場

讓“聽得見炮聲的人”提需求

2021年2月,，九峰山實驗室成立，定位于化合物半導(dǎo)體領(lǐng)域的研發(fā),。

實驗室所在的武漢東湖高新區(qū)相關(guān)負責(zé)人介紹,，九峰山實驗室作為湖北實驗室之一，是湖北深化科技體制改革打造的新型研發(fā)機構(gòu),，為獨立法人事業(yè)單位,，實行理事會領(lǐng)導(dǎo)下的主任負責(zé)制。理事會只確定發(fā)展方向,，實驗室敞開大門,、市場化開放運行。

傳統(tǒng)科研機構(gòu)“重論文,、輕應(yīng)用”“重申報,、輕成果”，與市場對接動力不足,。作為一家新生的新型研發(fā)機構(gòu),，九峰山實驗室怎樣解決這一“頑疾”？

武漢驛天諾科技有限公司（以下簡稱“驛天諾”）主要研發(fā)芯片封測設(shè)備,，公司董事長單娜介紹,，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈很長，國內(nèi)不少企業(yè)起步不久，研發(fā)出來的半導(dǎo)體設(shè)備,、產(chǎn)品都需要中試才能進入市場,，“市場都希望你能給成品，但是沒有中試哪有成品,？而且,，中試必須要用到的晶圓，每一片都是上萬美金,，哪一家企業(yè)能單獨承擔(dān)得起,？”

中試環(huán)節(jié)，成了中國很多半導(dǎo)體企業(yè)的“梗阻”,。

“只有建好中試平臺,，才能更好對接市場?！本欧迳綄嶒炇抑魅味＄鞒f,，2023年3月，實驗室建成了全球化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最先進,、規(guī)模最大的科研及中試平臺,，正式投入運行，“中試平臺保持公共,、開放,、中立、共享,，讓產(chǎn)業(yè)界‘聽得見炮聲的人’給我們提需求,，他們才會真正用起來,?！?/p>

“中試平臺運行之前，我們就迫不及待找到了九峰山實驗室,?！斌A天諾研發(fā)負責(zé)人鐘濤說，當(dāng)時公司正在研發(fā)高功率晶圓封測系統(tǒng),。設(shè)備需要在-70℃至350℃的溫度范圍內(nèi)，提供最高10千伏高電壓,、600安高電流的極端環(huán)境測試,，“當(dāng)時設(shè)備在試驗過程中出現(xiàn)電流異常，我們團隊多方排查找不到癥結(jié),，甚至差點把價值幾百萬元的設(shè)備拆散了,。”

2022年春節(jié)前一個月，驛天諾的工程師們來到九峰山實驗室,，雙方聯(lián)手,，一頭扎進尚在建設(shè)中的中試平臺。

九峰山實驗室專家通過查閱資料發(fā)現(xiàn),，設(shè)備中某個材料的絕緣系數(shù)不高,，導(dǎo)致漏電。很快,，實驗室材料專家提供了絕緣系數(shù)更高的材料,，進行測試。

趕在除夕夜前,，測試終于成功,，主要性能指標(biāo)與國外一線產(chǎn)品平齊。很快,，雙方聯(lián)手研發(fā)的國內(nèi)首套高功率晶圓封測設(shè)備交付,。“沒想到會這么快,，兩邊技術(shù)專家強強聯(lián)合,，從科研到產(chǎn)業(yè)化的大部分‘坑’，都避開了,?！?/p>

在九峰山實驗室的助力下，這一設(shè)備不斷迭代,，核心零部件實現(xiàn)100%自研,。“設(shè)備獲得了大批訂單,，公司營收連年翻番,，今年初完成了數(shù)千萬元的pre-A輪融資?！眴文日f,。

效果立竿見影，“驛天諾們”紛紛前來合作,?！澳壳埃瑢嶒炇彝瑫r運行的科研項目有100多個,。通過市場化合作,，我們很快開始‘自我造血’?！倍＄鞒f,。

鏈接裝備與人才

讓“一線指揮長”自主調(diào)配資源

100多個項目同時運行，科研人員從哪里來？科研裝備如何調(diào)配,？

湖北省科技廳副廳長杜耘介紹,，作為湖北新型研發(fā)機構(gòu)，九峰山實驗室不定級別,、不設(shè)編制,，人員聘用由實驗室自主調(diào)配。

“有了人員調(diào)配權(quán)后,，我們通過競爭機制,，以一線城市的待遇引進全球人才，將科研產(chǎn)出與待遇掛鉤,，給人才最大的自由度,。”丁琪超說,。

2022年,，在國外一家知名企業(yè)多年從事前沿半導(dǎo)體工藝研發(fā)的張潔瓊，收到了九峰山實驗室的邀請,?！爱?dāng)時有很多不錯的選擇，但了解到九峰山實驗室僅用一年多時間就建成平臺,，我被這個效率震驚了,！”30歲出頭的她，決定加入九峰山實驗室,。

正值疫情散發(fā)期間,，實驗室安排人才專員與張潔瓊對接，幫她預(yù)訂回國的機票,，安排好從機場到實驗室的專車,，“我到實驗室報到時，人才房的門卡直接交到我手上,，拎包入住,。那一刻，真有回家的感覺,?！?/p>

“如今，我們已匯聚了近500人,，研發(fā)人員中碩士,、博士占比超95％，遠超傳統(tǒng)實驗室的人員規(guī)模,。而且，絕大多數(shù)人是全職，這在國內(nèi)是很少有的,?！倍＄鞒f。

在九峰山實驗室,，項目由一線研發(fā)人員提出,，立項由審核委員會決定，審核委員會由不同部門人員組成,，大家投票表決,，通過后就立項成功。

“獲得立項后,，我可以自由調(diào)配實驗室資源,，包括項目經(jīng)費、人員以及不同部門的協(xié)同,?！睆垵嵀傉f，“這樣的機制,，讓我們可以一心一意搞研發(fā),，提高工作效率?！?/p>

她說,，目前國內(nèi)外大多數(shù)研發(fā)機構(gòu)都是按部門分工，項目實施時相互間溝通成本很高,。通常,，芯片設(shè)計部門設(shè)計好芯片后,，轉(zhuǎn)給工藝團隊加工芯片,，然后又送去檢測。如果芯片有瑕疵,，又會轉(zhuǎn)給設(shè)計或工藝部門排查問題,、解決優(yōu)化，“一來二去,，半年甚至一兩年就過去了,。”

12月10日,，湖北日報全媒記者在九峰山實驗室中試平臺外看到,，一片透明的玻璃墻內(nèi)，材料,、工藝,、檢測等不同工種的科研人員,，穿著不同顏色的衣服，一起工作,?！耙坏┬酒庸こ鰜恚婉R上一站式檢測分析,。如果發(fā)現(xiàn)問題,，就立馬反饋到研發(fā)和工藝環(huán)節(jié)重新優(yōu)化。這樣的響應(yīng)速度,，可以將研發(fā)周期從月縮短到周,。”

今年以來,，張潔瓊和團隊成員共同突破了十多種不同材料的異質(zhì)集成鍵合工藝技術(shù),，共性技術(shù)覆蓋十多個產(chǎn)業(yè)項目，“相當(dāng)于一年干了原來兩三年的活兒,。這種工作方式,，讓人特別開心、特別有成就感,！”

鏈接團隊與團隊

“集團沖鋒”突破共性難題

“在解決一個個企業(yè)難題的過程中,，實驗室能搜集和發(fā)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的共性問題?！倍＄鞒f,。

“這個時候，政府共建的優(yōu)勢就發(fā)揮出來了,?！辩姇A教授認(rèn)為，九峰山實驗室由湖北省政府共建,，以“用”為導(dǎo)向面向市場,，這樣就既有市場嗅覺，又能站在更宏觀的視野關(guān)注整個產(chǎn)業(yè),，體現(xiàn)研發(fā)的公共性,。

鈮酸鋰被業(yè)界稱為“光學(xué)硅”，基于它開發(fā)的半導(dǎo)體,，比傳統(tǒng)電子芯片的數(shù)據(jù)處理速度快1000倍,。隨著人工智能的火爆，鈮酸鋰成為全球半導(dǎo)體行業(yè)的新寵,。

2023年3月,，8英寸薄膜鈮酸鋰晶圓項目在九峰山實驗室立項。

“晶圓尺寸越大,，研發(fā)難度成倍增加,。當(dāng)時，業(yè)內(nèi)主要集中在3英寸,、4英寸和6英寸,，我們上馬8英寸項目，在很多人看來太過超前,。”該項目負責(zé)人權(quán)志恒,，同團隊很多成員一樣,，心懷忐忑。

這是因為,，鈮酸鋰薄膜十分脆弱,，極易破損。制備大尺寸的薄膜材料并完成芯片封裝,，需要將一塊幾百微米厚的鈮酸鋰材料,，剝離成只有不到一微米厚的薄膜，將其“貼服”在晶圓上,，再在上面進行復(fù)雜的微納米級加工,。

“這就像給你一個雞蛋，不是剝殼,，而是完整剝出殼里面那層膜,，還要在蛋膜上設(shè)計出多層‘高速公路’，相當(dāng)于在雞蛋膜上雕花,?！睓?quán)志恒托起手掌大小的晶圓邊演示邊說。

“攻就要攻最難的,，把炮彈往一個城墻口上砸,！”丁琪超表示，實驗室集結(jié)精銳,，將攻關(guān)難點“化整為零”,，分為材料、設(shè)計,、工藝等多個小分隊,，將難題各個擊破。

今年2月,，全球首片8英寸硅光薄膜鈮酸鋰光電集成晶圓在九峰山實驗室成功下線,，成為目前全球綜合性能最優(yōu)的光電集成芯片?！斑@樣的研發(fā),，國外同行通常需要3年左右,，我們一年就突破了。這一突破,，為全球驗證了大尺寸薄膜鈮酸鋰晶圓的可行性,。”丁琪超說,。

集中火力“集團沖鋒”,，突破一個個行業(yè)共性難題。今年10月,，九峰山實驗室在國內(nèi)首次實現(xiàn)“芯片出光”，用傳輸性能更好的光信號替代電信號,，解決了當(dāng)前芯片間用電信號傳輸已接近物理極限的問題,，填補了我國光電子領(lǐng)域在國際上僅剩不多的空白環(huán)節(jié)。

2024年度國家自然科學(xué)基金項目中,，九峰山實驗室獲批2項,。

眼下，實驗室周圍,，英諾賽科,、先導(dǎo)科技、中科飛測等30多家化合物半導(dǎo)體創(chuàng)新企業(yè)接連落戶,。

因九峰山實驗室而聚集的企業(yè)越來越多,。與九峰山實驗室一街之隔的九峰山科技園，正在加快施工,。建設(shè)方介紹,，園區(qū)將于明年年底建成投用，目前已被全部預(yù)定,。

光谷創(chuàng)新發(fā)展研究院院長趙榮凱認(rèn)為,，九峰山實驗室正從一個科創(chuàng)平臺，變成了產(chǎn)業(yè)聚合平臺,。越來越多的化合物半導(dǎo)體企業(yè)聚集在它周圍,，所發(fā)生的“耦合效應(yīng)”，讓這里加速形成產(chǎn)業(yè)生態(tài),。

按規(guī)劃,，到2025年，這里將聚集企業(yè)100家以上,；到2035年,，將建成全球化合物半導(dǎo)體領(lǐng)域最重要的科研和產(chǎn)業(yè)高地。