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晶正电子:新技术催生新产业

纳米级薄膜领先世界,用新技术实现“弯道超车”

时间: 2017-08-03 09:15来源: 大众日报

  科技是第一生产力,科技革命和产业变革孕育兴起,抢占未来制高点的国际、国内竞争日趋激烈,创新和突破是让科技企业在下一轮行业更新换代中不被淘汰的关键因素。济南晶正电子科技有限公司通过科研攻关、海内外技术合作,在国际上率先开发出了300-700纳米厚度的铌酸锂单晶薄膜材料,是目前全世界最薄的铌酸锂单晶薄膜材料,可极大地提高光通讯系统的传输能力和集成度,大大减小元器件体积,降低产品功耗,并由此带动了中下游的十余种新兴产业,实现了新旧动能转换中的新技术促进新产业,让新技术的收益大大增加,也使得该企业在国际竞争中站稳了脚跟。

  成功就在上万次实验中

  8月1日下午,记者在晶正电子科技有限公司所在的高新区药谷创新产业园了解到,世界最薄铌酸锂单晶薄膜材料目前正着手准备投入大工业化生产。创业7年的晶正电子总经理胡文说起自己的创业“源动力”时说:“一项技术能够真正实现技术应用,并产生经济利益,我们就会非常有满足感和成就感,这是最重要的。”

  胡文之前在IBM旗下的一家加拿大公司做软件开发和测试工作。2009年,济南市启动了“5150引才计划”,专门设立了每年1亿元的人才引进专项资金,为引进人才提供创业资助、科研补助、待遇补贴等。在此机遇下,胡文萌发了创业的想法,他组织创业团队申报项目,并成为9个入选项目之一。从创业最初的9人项目团队,发展到如今拥有完全自主知识产权的国际领先铌酸锂单晶薄膜产品和2万平方米的生产基地,胡文与他的团队坚持不懈地努力创新,让公司在新材料领域站稳了脚跟。

  据胡文介绍,铌酸锂单晶薄膜是一种新型的基片材料,属于全球材料领域研发的热点之一,可用于制作调制器、滤波器及高密度信息存储器件等,在压电、铁电、红外探测等领域具有广泛应用前景,可极大地提高光通讯系统的传输能力和集成度,能够带来巨大的经济效益。截至目前,胡文带领研发团队成功突破了离子注入及晶片键合关键技术,在世界上率先研发出300-700纳米厚度铌酸锂单晶薄膜产品,填补了世界空白,并攻克了从实验室到工业化生产的难题,成为全球唯一实现工业化生产的单位。

  “开发一个世界上领先的产品,一定会遇到很多困难。在做产品的过程中失败的次数越多,思路就越清晰。就像前面有很多选择,我们试验了很多都失败了,剩下的还要不要试?肯定要试,因为剩下的选择中就有出路。这就和挖井是一个道理,一个挖了10米,一个挖了30米,实际上水在70米的地方,只有坚持不懈,才会越来越接近目标。”几年的时间里,胡文和他的团队经历了上万次的实验,从小试到中试,在错误中修正方案,终于从厚度为0.5毫米的铌酸锂材料上剥离出厚度仅有数百纳米的单晶薄膜,相当于将原来的0.5毫米的铌酸锂单晶平行切了1000片,并且让铌酸锂单晶薄膜的成品率也从30%提升到95%以上。

  据了解,胡文团队研发铌酸锂单晶薄膜的离子注入及晶片键合技术目前已申请国家发明专利7项、国家PCT发明专利3项。产品主要供剑桥大学、哈佛大学、耶鲁大学、清华大学等全球100余家科研机构及高科技企业用于下游产品研发生产,突破了新旧动能转换中的新技术带动新产业的重要一环。

  期待国内形成完整产业链

  “今天我们用的每一台4G智能手机上都有60多个滤波器,滤波器是接收无线信号的。信号想要进入手机的大门,那自然是门越宽手机接收信号的效果就越好,手机的传输速率也会越高。而铌酸锂薄膜是制造滤波器的主要材料之一,薄膜性能好坏直接影响滤波器的接收效果。”胡文表示,手机这块小小的集成电路上可以说是寸土寸金,以前的铌酸锂运用当前研发的铌酸锂薄膜制作滤波器不但可以让性能提升,还可以让元器件的体积缩小几万倍,甚至几十万倍,功耗也会大大减少,让手机电路板的空间可以被大大解放出来。另外,未来5G手机的研发需要150-160个滤波器,这就可以让电路空间被进一步解放,使得手机制造成本大大降低。

  据了解,铌酸锂单晶薄膜属于新材料领域的上游产品,在其带动下,中游的元器件制造、下游的器件组装都会因此而产生新的产品和新的产业。铌酸锂单晶薄膜除了可以用于制造手机滤波器,在光纤通讯中还可用于制造波导调制器,使其体积缩小百万倍,相当于一粒米大小;在信息存储方面,铌酸锂薄膜制造的存储器可达70T;在红外探测领域,铌酸锂薄膜用于制造的高灵敏度红外探测器可以让仪器的精准程度大大提升。另外,在光全息存储、微波器件、超光度开关、半波反射板、光纤陀螺等都有着广泛应用。

  胡文对于产品的发展前景信心满满,不过在产业链中段的元器件制造方面,他也有自己客观的分析。“在一个产业链中,我们买来晶片材料,加工成薄膜,中间的元器件制造却在美国、日本、欧洲等一些国外公司手里,他们做出器材之后,再返回来卖给华为等企业。产业链的一端我们已经突破,中间的一段由于之前我们在半导体和器件上发展技术水平比较低,无法形成完整的产业,这是企业发展的一个难点。”胡文表示,解决产业链的问题可以考虑通过国内外的合作,逐步实现技术、设备的突破,最终在国内形成完整的产业链。

  目前,济南综合保税区建设占地30亩的晶正电子生产基地及研发中心正在建设,建筑面积2万平方米,一期投资1.5亿元。胡文表示,公司目前初期将要打造5条生产线,实现铌酸锂单晶薄膜年产30万片以上,年产值约7.5亿元。另外,胡文的晶正电子科技有限公司近期已和多家国际大公司达成合作协议,将逐步开发世界最先进的光子晶体材料产品,未来有望在济南打造一个国际光电薄膜材料研发生产中心和光电元器件产业集群。