济南人工晶体新视野丨铌酸锂晶体产业吹响冲锋号

来源:源创多盈
2022-11-18

11月15日,第二届“大明湖”论坛——“科创金融与山东经济走在前”在济南举办。

圆桌高峰对话中,源创多盈投资集团总经理、山东省现代金融发展研究院副院长冯壮志在分享科创金融投资实践发言中提到:

“高质量的发展就是高技术含量的经济增长,中国式现代化主要还是依靠于创新。创新有科技创新、制度创新或者其他的一些管理创新、模式创新。能够可持续的维持经济高质量增长的手段,归根结底还是要科技创新。  

非常难得,在人工晶体材料领域,济南出现了产学研聚集效应,处于一个国内乃至于世界上领先的地位。济南市既有山东大学晶体材料国家重点实验室、中材人工晶体研究院等科研院所,又有天岳先进、晶正电子等做晶体和晶体材料的企业,所以济南在人工晶体材料产业具有得天独厚的优势。”

 

“源创多盈先后参与投资了天岳先进和晶正电子,孵化了恒元光电等人工晶体材料企业。其中,晶正电子在世界上首先实现了铌酸锂单晶薄膜材料的商业化生产,工艺日趋稳定成熟,良率在不断提高,从而为下游集成光电子器件的创新发展提供了强大的驱动力。在刘宏教授、孙德辉副教授团队的努力下,恒元光电8英寸铌酸锂晶体生长和极化技术取得了突破。济南市铌酸锂晶体产业的快速发展也引起了国内产业资本,比如华为的哈勃投资等机构的注意,一些头部机构已经开始行动。

如果政府加以大力支持,我们在座的这些金融界、投资界的同志们再加以助力,三五年之后会见到效果。这个产业可以做的很大,会成为济南一个标志性的产业,也会是一个带动我们经济增长、占我们GDP分量非常非常大的一个产业。


铌酸锂晶体是一种集压电、电光、声光、光弹、非线性、光折变及激光活性等效应于一身的罕见晶体,加上自身机械性能稳定、易加工、耐高温、抗腐蚀、原材料来源丰富、价格低廉、易生长成大晶体的优点,尤其是实施不同掺杂后能呈现出各种各样的特殊性能,是至今人们所发现的光子学性能最多、综合指标最好的晶体,具有十分广阔的市场应用前景,因此也被人称为光子时代的“光学硅”材料,被广泛的应用于高性能滤波器、电光器件、全息存储、3D 全息显示、非线性光学器件、光量子通信等方面。


本次论坛特邀了晶正电子、恒元光电和中材人工晶体研究院的代表分享了各自在科技创新创业方面积累的经验和取得的成果。  

济南晶正电子科技有限公司("晶正电子")总经理胡文分享了团队在铌酸锂单晶薄膜材料方面的科技创新及产业化进展。

晶正电子长期致力于铌酸锂单晶薄膜材料方面的科技创新,在经历上万次实验后,公司最终通过离子注入、直接键合等技术的组合运用,在厚度0.5毫米的铌酸锂材料中剥离出厚度仅数百纳米的薄膜,率先实现纳米级铌酸锂单晶薄膜的工业化生产,填补了全行业的空白。晶正电子已和多家国际大公司达成合作协议,将逐步开发世界先进的光子晶体材料产品,打造国际光电薄膜材料研发生产中心和光电元器件产业集群。2022年8月,晶正电子获得了华为旗下哈勃投资的青睐,得到了华为的投资入股,从而引来了业界内外的强烈关注。

胡总提到,公司正在与刘宏教授团队共同推进8英寸铌酸锂晶体生长产业化到单晶薄膜化的科技创新,8英寸铌酸锂晶体的突破将为下游应用提供更低的单位材料成本,从而进一步促进集成光电子产业的快速发展。


山东恒元半导体科技有限公司("恒元光电")首席科学家、山东大学晶体材料国家重点实验室教授、国家杰出青年科学基金获得者、济南大学前沿交叉科学研究院院长刘宏教授介绍了其在铌酸锂晶体材料及生物材料方面的科研进展与产业实践。

在铌酸锂晶体材料方面,刘宏教授带领的科研团队长期从事于铌酸锂晶体生长及其应用的研究,在国内率先研制出8英寸的铌酸锂晶体,与投资方进行充分合作,开展产业化实践,并联合创办了恒元光电,致力于解决大尺寸铌酸锂晶体材料的“卡脖子”问题,为山东省形成一条包括8英寸铌酸锂单晶生长、晶圆加工、薄膜制备、产品应用的技术链条,打造全国甚至全世界铌酸锂材料生产基地贡献力量。


最新研究表明,光子芯片的核心基础材料为铌酸锂。后摩尔时代,受制于微电子产业基础材料的物理限制,电子芯片的技术提升面临瓶颈,已经无法满足日新月异的新型应用场景以及低损耗要求。光子芯片有望成为未来新一代信息产业的基础设施和核心支撑。

2022年7月,哈佛大学的Marko Lončar教授在接受Advanced Photonics的专访中提到,铌酸锂是比硅更有前途的光子集成材料。他曾经提出,铌酸锂对于光子学的意义,等同于硅对于电子学的意义,人类正在进入铌酸锂谷的时代。美国国防部的一份报告中也曾提出,如果电子革命的中心是以使其成为可能的硅材料命名的,那么光子学革命的发源地则很可能就是以铌酸锂命名。

2022年6月,济南市发布《关于促进集成电路产业发展的意见》,《意见》提出,“支持企业加大第三代半导体材料、光电子材料等研发力度和产能投入,持续扩大碳化硅、铌酸锂等材料产业规模。”从政策上,济南市将会给与人工晶体产业更大的支持,这也为招引省外人工晶体优秀企业创造了有利的环境。其中,中材人工晶体研究院落户济南市章丘区就是一个很好地例证。  


中材人工晶体研究院("人工晶体院")总经理訾蓬介绍了人工晶体院的基本情况及晶体院将科研成果产业化的相关政策。

中材人工晶体研究院隶属于中国建材集团有限公司,拥有一支以中国工程院院士和国家级材料专家为核心的复合型尖端技术队伍,是我国第一颗人造金刚石、第一块人造水晶、第一块合成云母的诞生地;先后获得国家科技进步一等奖2项、二等奖6项、杜邦科技创新奖2项,获部级以上奖励百余项。人工晶体院落户济南,看中的是济南非金属材料产业的基础雄厚,能够为新材料产业发展提供有力支撑。  

人工晶体院搭建了“研究院+产业园区+基金+创业公司”四位一体发展路径,探索科技成果转化新模式,围绕产业链上下游,联合山东大学在济南章丘建设人工晶体材料及器件产业化基地和双创基地,增强产业的核心竞争力,带动行业整体制造水平的提高。通过积极寻找市场上有潜力、符合晶体产业发展方向、有能力的创业团队和创业公司,引进到山东济南产业基地,为其提供平台和资源支持,通过共享开放平台引入高端人才为晶体院所用,实现晶体院与专业人才共同发展。


山东大学晶体材料研究所创始人蒋民华院士创作的《晶体赋》中提到:  

美哉,人工晶体,智慧与心血的结晶。

伟哉,育晶之人,奉献晶体凝练自己。

壮哉,晶体人生,人晶融合始终如一。


“一代材料,一代产业”。

如今,在科技创新、政策引导、产业聚势和资本助力的驱动下,济南市的人工晶体产业已吹响冲锋号,有望占据新型光电基础材料的产业高地。

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