武漢推進未來產業創新發展，正加快打造化合物半導體創新高地和產業集群。九峰山實驗室吸引了近30家半導體鏈條企業比鄰而居，一批先進半導體「卡脖子」技術的破局者在武漢湧現。
近日，第一財經記者在調研未來產業之先進半導體細分領域時發現，全球第一條8英寸薄膜鈮酸鋰產線就建在武漢。
新「芯」產線搶占千億市場
在武漢安湃光電有限公司（下稱「安湃光電」）陳列櫃內，記者看到，一張唱片大小的彩色圓片上，密密麻麻地刻著一圈圈排列有序的金屬線與微型結構，這是光通訊領域的新產品——薄膜鈮酸鋰電光調制器芯片晶圓。
薄膜鈮酸鋰，一個大多數人都十分陌生的新材料詞語，卻在光電子通訊領域代表著一個新興賽道。隨著5G網絡、人工智能、雲服務、虛擬現實等技術的快速發展，對網絡流量的速度和傳輸速率的要求也越來越高。這對光通訊網絡的核心器件——電光調制器提出了更高容量、更低功耗的需求。
「薄膜鈮酸鋰材料在業內有‘光學矽’之稱，因其優異的電光效應，已成為高速光電芯片市場的新賽道。」安湃光電總經理孫昊騁介紹，薄膜鈮酸鋰的套用領域很廣，從高速光通訊、雷達與衛星通訊，到數據中心、量子通訊等。
盡管效能優越，但薄膜鈮酸鋰比傳統材料刻蝕難度更高，要將其加工成電光調制器的核心元器件，如同「在金剛石上雕花」。從2012年開始探索薄膜鈮酸鋰流片工藝，到2016年成功研制出薄膜鈮酸鋰電光調制器樣片，再到2018年在實驗室實作小規模生產，這背後是安湃光電研發團隊從上千次失敗結果中探索出來的一條成功路徑。
「當收到合作客戶希望我們擴大產能的正向反饋後，研發團隊看到該技術廣闊的市場前景，並開始籌劃產業化發展。」孫昊騁介紹，2021年，我們8位元博士生組成初創團隊在上海成立安湃光電，不久後就獲得了來自北京的峰瑞天使基金2500萬元的首輪投資。
起初，安湃光電采用Fabless模式，為了更好把控流片良率，公司決定自建生產線。在A輪融資領投人深圳同創偉業的引薦下，公司決定把芯片的研發和流片方面業務布局在武漢，上海則承擔貿易相關的業務。
2023年9月，安湃光電建成集設計和生產於一體的全鏈條半導體流片線，總投資6000萬元。這是全球第一條8英寸薄膜鈮酸鋰產線，透過全鏈條創新，打通了光刻、刻蝕、鍍膜、耦合封裝、測試、可靠性等技術環節，實作規模量產。
據介紹，安湃光電已實作多通道調制器陣列、強度、相位、IQ、相幹等各品類數十種薄膜鈮酸鋰調制器芯片的批次生產，生產的薄膜鈮酸鋰電光調制器芯片具有超高頻寬、低損耗、小尺寸等優勢，已在多個使用者的不同套用場景中得到批次套用，受到使用者好評。
海外權威機構預測，薄膜鈮酸鋰材料的套用將在2025年爆發，年增長率在一倍以上，到2030年，全球高速光模組市場規模將達到500～1000億元，薄膜鈮酸鋰高速芯片將占據相當一部份市場份額。
開放式科研平台「鏈上成景」
在中國工程院院士、國家新材料產業發展專家咨詢委員會主任幹勇看來，中國已形成化合物半導體全產業鏈，這將擺脫對高精度光刻機為代表的先進加工器材的依賴，有望在全球半導體產業格局中找到超車突破口。
在這「一腳油門」中，武漢努力扮演發動機角色。
2023年3月，聚焦化合物半導體研發與創新的湖北九峰山實驗室正式投入營運。執行一年來，九峰山實驗室實作了8寸中試線通線執行，首批晶圓（高精密光柵）成功下線，填補了國內高線密度、超高折射率、非周期性高精密光柵生產工藝空白；全球首片8寸矽光薄膜鈮酸鋰光電整合晶圓也於今年3月成功下線，可實作超低損耗、超高頻寬的高端光芯片規模制造，為目前全球綜合效能最優的光電整合芯片。
除自身不斷創新突破外，作為國內為數不多的公共、開放、中立、共享的科研平台，九峰山實驗室還與產業鏈各龍頭企業通力合作，以「用」為導向，布局開發共性技術，推進國產半導體材料、器材的驗證工作，打造化合物半導體中試平台。
近日，第一財經記者走進九峰山實驗室，9000平方米的潔凈室內，有上百個專案在同時運轉，實驗室內隨處可見科研人員與產業鏈企業聯合研發的身影。上海邦芯半導體科技有限公司研發的刻蝕、薄膜沈積器材，在九峰山實驗室的助推下，實作多款器材的量產。武漢驛天諾科技有限公司與九峰山實驗室合作開發的矽光及三代半導體晶圓級、芯片級、器件級封測裝備，測試精度達到微米級。華工科技研制的首套高端半導體晶圓激光切割系列裝備借助九峰山實驗室平台透過了中試驗證，獲取測試報告的器材已成功匯入下遊企業。
九峰山實驗室有關負責人表示，我們希望與更多合作夥伴共同點亮化合物半導體平台、技術、產業的「燈塔」，為未來3～10年的技術難題進行前沿探索和技術攻關，打通全產業鏈條中的「斷點」，拉平產學研融合發展的鴻溝，引領全球化合物半導體技術進步。
與九峰山實驗室一街之隔的九峰山科技園正火熱建設，將構建從器材、材料、設計到器件、封裝等的全產業鏈體系，形成創新活躍、要素齊全、開放協同的產業生態。驛天諾科技有限公司董事長單娜表示，在九峰山實驗室平台的引薦下，公司已經拓展了一批新客戶，獲得了一批訂單，下一步還會入駐九峰山科技園區，進一步擴大經營規模。
武漢新創元半導體有限公司距離九峰山實驗室約一公裏。公司董事長趙勇曾是武漢華星光電創始人。2021年，從顯示面板產業轉換賽道，他仍然選擇紮根武漢再創業，並將目光瞄準集成電路產業鏈中的IC載板行業。新創元半導體擁有全球獨創的離子註入鍍膜等原創性核心技術，目前圍繞這一獨家技術已在全球範圍內申請專利115項，授權專利68項。采用離子註入鍍膜的IC載板線寬可低至1微米，其獨有的RDL On Substrate產品技術將成為又一競爭力極強的先進封裝技術。武漢新創元進入IC載板行業，有利於國產替代水平的進一步提升。
不到兩年時間，九峰山實驗室周邊已聚集了近30家化合物半導體龍頭企業和創新型中小企業，總估值超百億元，培育半導體領域人才超3萬人。到2025年，這裏將聚集產業鏈企業100家以上，培育1到2家細分領域龍頭企業，在儲存、化合物半導體、傳感器、先進封裝等細分領域打造一批創新產品，形成化合物半導體全產業生態。
(本文來自第一財經)
