聚焦十大湖北实验室②丨九峰山实验室:全球化合物半导体创新的重要策源地
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2025-07-04 13:39:42
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九峰山实验室鸟瞰图

凭借产业最先进、规模最大的科研与中试平台,以硬核实力提升中国在化合物半导体领域的全球竞争力。

“半导体领域向来投入强度大、研发周期长、技术门槛高。如果没有九峰山实验室,我们的产品研发恐怕要耗费更长时间,投入更多经费。”华工科技总裁助理、中央研究院副院长夏勇在接受支点财经记者采访时感慨。

作为十大湖北实验室之一,九峰山实验室自2023年运营以来,迅速发展为全球化合物半导体领域产业最先进、规模最大的科研与中试平台。三年间,其形成了强大的产业光合效应,构建起“研发—中试—量产”全链条生态,全球产业合作伙伴达570家,成为了化合物半导体领域重要的创新策源地之一。

近日,支点财经记者走进九峰山实验室,深度探访这座创新高地如何以科技创新为引擎,打通成果转化“最后一公里”的幕后故事。

打通“最后一公里”,助力国产技术突破

在华工科技的现代化生产车间内,一套崭新的半导体晶圆激光切割机组装调试完毕后,即将发往客户手中。“这是核心部件100%国产化的高端晶圆激光切割设备,精度和效率均达到国际先进水平。”夏勇对支点财经记者表示。

晶圆切割是半导体封测工艺中的关键工序,直接决定着芯片的质量,并对生产成本产生重要影响。过去,该领域长期被海外厂商垄断。为打破这一局面,华工科技耗时4年,投入大量财力、人力,全力开展晶圆激光切割装备的研发。然而,在产品市场化导入阶段,企业遇到了困难。“从前期市场需求调研,到产品研发,再到客户现场验证,整个周期漫长,成本和代价巨大。”夏勇说。

为攻克产品验证难题,华工科技将目光投向九峰山实验室,期望借助其专业平台,完成产品中试验证,获取权威测试报告后,再将设备推向市场。夏勇表示,“九峰山实验室拥有完备的技术条件和雄厚的人员储备,能大幅缩短产品验证周期,降低成本,提升效率,助力我们更快抢占市场。”

经过在九峰山实验室近半年、每日超10小时的测试,2024年2月,华工科技自主研发的国内首套高端半导体晶圆激光切割系列装备通过中试验证。该设备不仅使物料成本降低30%,还进一步增强了供应链安全性,标志着我国在半导体晶圆制造工艺链的关键环节实现了自主可控生产。

九峰山实验室主任丁琪超向支点财经记者介绍,“我们希望依托九峰山实验室的平台优势,搭建技术开发与成果转化的桥梁,打通全产业链条中的‘断点’,拉平产学研融合发展的鸿沟,推动化合物半导体产业链上下游企业协同发展。”目前,该实验室已发展成为全球化合物半导体领域产业最先进、规模最大的科研及中试平台,吸引了570家全球产业合作伙伴入驻,众多重大科技成果实现产业化。

“中试平台要保持公共、开放、共享的特性,让产业界‘听得见炮声的人’给我们提需求,他们才会真正愿意使用我们的平台。”丁琪超强调。

武汉驿天诺科技有限公司专注于芯片封测设备的研发。2022年,驿天诺在研发高功率晶圆封测系统时,设备出现电流异常。“排查过程极为艰难,我们的技术人员反复检查,始终找不到问题根源,甚至差点拆解了价值数百万元的设备。”驿天诺研发负责人钟涛在接受支点财经记者采访时回忆道。

在困境中,驿天诺向九峰山实验室求助。尽管当时中试平台尚未正式启用,但九峰山实验室的专家仍与驿天诺的工程师们通力合作,经深入分析,最终确定是某个材料的绝缘导电系数未达设计要求,导致漏电。随后,九峰山实验室协助驿天诺选定优质绝缘材料,并顺利通过测试,设备主要性能指标达到国外一线水平。双方合作研发的国内首套高功率晶圆封测设备成功交付市场。

“双方技术团队的深度合作,帮助我们避开了从科研到产业转化过程中的诸多‘陷阱’。设备上线后获得了大量订单,公司营收连年翻倍增长。”驿天诺董事长单娜说。

总部位于珠海的华芯微电子,专注于射频化合物半导体晶圆代工业务,在武汉拥有众多客户。公司董事长彭灵勇告诉支点财经记者,“以往,我们的产品测试要么在国外进行,要么选择外资企业在国内的分支机构,经武汉客户和东湖高新区推荐,我们将部分测试业务转移到九峰山实验室,成本大幅降低。”

在彭灵勇看来,九峰山实验室的业务范围广泛,不仅能为企业提供国产化设备认证服务,还可开展工艺和产品开发,这样综合性的服务在国内实验室中并不多见,为企业带来了极大便利。

成立3年来,九峰山实验室以用为导向,在关键“卡脖子”领域取得系列国际国内领先突破。面向产业需求,该实验室研发出全球领先的8英寸硅光薄膜铌酸锂光电集成技术,为全球集成度最高的光电芯片,破解了算力激增难题与能耗瓶颈;突破了全球领先的硅基异质集成芯片出光技术,构建光电子集成芯片领域优势;成功下线的高精密光栅晶圆,填补国内工艺空白。成果转化上,九峰山实验室支撑合作伙伴开发出高性能光选择开关模块,国内市场占有率超40%。

湖北省科技厅相关负责人对支点财经记者表示,九峰山实验室的一些科研成果转化,一方面填补了国内技术空白,打破国外技术垄断,提升我国在化合物半导体领域的国际竞争力;另一方面,牵引带动腾景科技、先导科技等30余家企业扎堆光谷,带动产值超百亿元,促进区域产业集聚与经济发展,也为其他科研机构成果转化提供了借鉴。

驿天诺展示晶圆光电测试探针台模型

磁场效应 链动人才与生态

在传统科研机构的运行模式中,“重论文、轻应用”“重申报、轻成果”的现象屡见不鲜,导致科研成果与市场需求脱节,难以形成有效的产业转化。作为新型研发机构,九峰山实验室打破了这一困局,走出了一条独具特色的发展之路。

在九峰山实验室内,华中科技大学武汉光电国家研究中心副教授宋博翔正带领学生和工程师团队,全力投入硅基红外探测芯片与成像模组的研发工作。在高校里适合探索从0到1的突破,但要将科研成果落地还有“巨大的鸿沟”,学生只在学校,离芯片产线非常遥远,缺少产业化认知。宋博翔对支点财经记者表示,“九峰山实验室汇聚了众多产业界精英,配备标准化半导体工艺流程,研发方向紧贴市场需求,恰好弥补了高校科研在产业化方面的短板。”

宋博翔曾在美国南加州大学攻读博士学位,并在美国顶尖的劳伦斯伯克利国家实验室开展合作实验研究。回忆起那段经历,他感慨道:“劳伦斯伯克利实验室拥有一流的设备和专业的工程师团队,实验条件堪称顶级。来到九峰山实验室后,我惊喜地发现,这里同样汇聚了专业人才团队,配备了先进完善的设备体系,这种熟悉的体验和合作模式是科研效率的最佳保障。”

华中科技大学公共管理学院教授钟书华认为,九峰山实验室通过深化科技体制改革,链接起装备、人才、市场乃至生态,“耦合效应”开始发生,产生越来越强的增力。

在人才引进方面,九峰山实验室以一线城市的优厚待遇广纳全球英才,建立科研产出与薪酬待遇挂钩的激励机制,赋予科研人员充分的创新自由度。 “如今,我们已汇聚了500多人,研发人员中硕士、博士占比超95%,远超传统实验室的人员规模。而且,绝大多数人是全职,这在国内是很少有的。”丁琪超说。

2022年,在海外从事前沿半导体工艺研发的张洁琼决定加入九峰山实验室。疫情期间,实验室安排专人与她对接,妥善解决回国机票、接送交通等问题,并提供拎包入住的人才公寓,全方位解决后顾之忧,让她能够全身心投入科研工作。

在运行机制上,九峰山实验室充分展现出灵活性与高效性。项目立项后,一线研发人员可自主调配实验室资源,实现研发经费、人力及跨部门协作的高效统筹,大幅提升工作效率。

以往,芯片研发机构受部门分工限制,从设计、工艺到检测,流程繁琐,周期长达半年甚至数年。而在九峰山实验室,材料、工艺、检测等不同领域的科研人员协同作业,芯片加工完成后即可进行一站式检测分析。一旦发现问题,能迅速反馈至研发与工艺环节优化改进,将研发周期从数月缩短至数周。张洁琼对此深有体会,她表示这种高效的运作模式极大地加速了科研成果的转化进程。

凭借灵活的创新机制、顶尖的人才队伍和高效的科研效率,九峰山实验室成为科研团队与企业竞相合作的焦点平台,在化合物半导体行业迅速崛起,全球影响力持续攀升。今年4月举办的九峰山论坛吸引近万人踊跃报名,门票供不应求,成为行业盛会。

论坛期间,前来参会的美国Silvaco公司中国区销售总监马隽楠直言:“在化合物半导体产业发展浪潮中,想要占据一席之地,就必须融入九峰山实验室这个创新‘社群’。”美国、比利时、奥地利等国的行业领军企业纷纷递交合作申请,积极寻求加入。作为行业重要的科研平台,九峰山实验室正以硬核实力提升中国在这一领域的全球竞争力。

丁琪超表示,九峰山实验室是在全球技术领域的生态圈来构建影响力、构建共同的伙伴,平台的核心不仅是只在中国范围内,同时在为全世界作出贡献。

九峰山实验室科研人员在无尘室开展化合物半导体相关研究

领跑化合物半导体赛道 需持续聚焦优势领域

湖北省科技信息研究院科技发展战略中心主任林洪向支点财经记者表示,十大湖北实验室建设以来,各实验室依自身定位和条件调整优化体制机制,形成特色发展模式。其中九峰山实验室走全球化高端任务与市场化运行路线,引领化合物半导体发展;发挥平台集聚作用,精准引才、建库储才;以“用”为导向,做好基础研究与市场需求创新增量,攻关国产化设备器件和材料,推进技术迭代及国产化替代,通过产学研合作构建湖北科产融合引领地。

市场机构预测,2025年全球化合物半导体市场中,中国占比超三成。九峰山实验室不仅是国内外技术研发的合作平台,也是观察全球和中国市场动向的重要窗口。

丁琪超表示,九峰山实验室始终坚持公共、开放、共享的平台属性,联合学界、产业界,对未来3-10年的技术难题进行前沿探索和技术攻关。

目前,与九峰山实验室一街之隔,占地10平方公里的九峰山科技园正在火热建设,布局化合物半导体科学人才基地、孵化加速基地和芯片制造基地,预计将于今年投入使用,目前已全部被预定。未来这里将聚集产业链企业100家以上,培育1-2家细分领域龙头企业,在存储、化合物半导体、传感器、先进封装等细分领域打造一批创新产品,形成化合物半导体全产业生态。

预计到2035年,九峰山科技园全面建成,成为全球化合物半导体领域最重要的科研和产业高地,诞生一批战略性原创科学成果,培育一批具有国际竞争力的领军企业,推动我国化合物半导体技术水平实现全球领先。

人才培育方面,九峰山实验室联合华中科技大学、电子科技大学成立化合物半导体联合研究院,以双导师制开办专项班,探索产教融合新模式。这种模式也反哺高校教学——例如,宋博翔就将实验室工业化思维融入华中科技大学的教学中,学生从大三开始可选择卓越工程师系列课程,提前加入到科研项目中,遇到卡脖子难题,师生可以真正在产线上一起解决。

不过,林洪指出,湖北实验室在人才集聚规模上仍有提升空间,九峰山实验室目前约500人的团队规模,对比国内外先进实验室,规模与总体实力还可进一步壮大。

湖北省人民政府咨询委员秦尊文建议,以九峰山实验室为代表的十大湖北实验室,需持续聚焦优势领域,追求技术全球领先,同时完善人才政策、提升待遇,以人才驱动创新发展,为化合物半导体产业迈向国际前沿筑牢根基。

编辑丨胡馨月

编审丨刘定文

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