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读嘉:这条“线”,讲述创新链到产业链的蝶变故事

发布日期: 2023- 11- 23 访问次数:    信息来源: 办公室 字号:[ ]



“国际首条”“国际首个”“国际首例”等以“首”字来定义的事例,在嘉兴并不多见。但就在位于南湖区科技城的浙江清华柔性电子技术研究院(以下简称“柔电院”),却建成了国际首条柔性集成器件制造中试线。

作为科研成果走向产业化必经之路的中试环节,能够检验该科研成果是否能被市场“买单”,其重要性不言而喻,说它关乎科研成果转化落地的“生命”也不为过。

那为何一个研究院,要投资1亿元建设这样一条科研技术创新之路上的“生命线”呢?

走进柔电院的展厅寻找答案,我们看到科幻“黑科技”已经成为现实:孕妇戴上智能贴片,能24小时不间断监测胎儿心率;“一键助针植入”的半植入式器件,能实时监测人体血糖;“穿”上带有特殊传感器的设备,运动员的运动数据能被实时采集……

不难发现,通过这条“线”,不仅将我国柔性电子技术科研推向国际领先,更因中试线的强大磁吸效应,进一步吸引该领域的高层次人才向嘉兴涌来,也吸引相关电子制造领域的企业落户南湖区,这条线,向我们展现了创新链到产业链蝶变的精彩故事。

一变:从单个模块到全流程

走进柔电院的展厅,这里展示着各种应用了柔性电子技术的产品或器件。眼前一款柔性蓝牙SiP,是世界首款柔性运放芯片和柔性蓝牙芯片,芯片厚度仅15μm,比人体头发丝直径的1/3还要小,就可以在同样体积下,实现续航能力的进一步提升;不远处还有一架C919民用飞机模型,在其机身弧度部位贴合着一个附满了电子器件的柔性元器件,不仅解决了原本刚性电子元器件重量过大、体积过大的难题,在人们日常穿着的衣服里,也可以嵌入柔性传感器,在无创的前提下实时监测并传输人体相关健康数据……不难发现,柔性电子技术其实已经悄然融入人们的日常生活。

与此同时,柔电院内的这条国际首条柔性集成器件制造中试线也在悄然成形。跟大家常规意义上理解的“流水线”不同,整条中试线分为8个模块,分布在柔电院的多个实验楼内,能实现除晶圆制造之外的柔性集成器件全流程制造环节。

“其实我们从一开始并没有想到会做成全流程的完整的柔性集成器件制造中试线。”柔电院副院长陈鑫坦诚地说,因为柔性电子是新兴领域,没有经验借鉴,“我们相当于在闯‘无人区’,当科研进行到一定程度,需要这样的设施设备了,才去不断健全我们的模块。”

打个形象的比方,当面前有一个杯子的时候,后来者参照它的形状和颜色等指标,可以很快实现复制甚至在前人的基础上有更多突破,但对于柔性电子技术来说,却是没有参照的。

从2019年至今的4年多时间里,柔电院投资超1亿元在园区内建成这条中试线,逐步实现了柔性芯片及微系统、高精度SMT功率半导体、柔性阵列天线、通用封装和关键传感器等方面的制造,并且可以实现对产品快速打样、小批量生产和规模量产的支持。

随着中试线的完善,柔电院近年来的科研成果也愈发丰硕,累计申请专利719件、授权364件,已基本形成国际领先并能解决实际工程问题的科研能力。

二变:从助企业到引育产业

为何柔性电子会有如此大的魅力?

通俗讲,柔性电子就是将有机、无机或者有机无机复合(杂化)材料沉积在柔性基底上,形成以电路为代表的电子(光电子、光子)元器件及集成系统的一门新兴交叉科学技术。而基于柔性电子器件柔软、质轻、透明、便携、可大面积应用的特性,它的适用范围被极大地扩展开来。

2021年8月,李海波经导师推荐来到嘉兴并加入柔电院,从中试产线的前线搭建开始做起,曾担任功率器件研发负责人、中试线负责人、制造与工艺事业部部长助理等职务,现任制造与工艺事业部部长一职,“说实话,那时候的研究院资产只在千万级,平台建设也远不如现在,没想到这几年发展会这么快。”

李海波不仅见证了柔电院的发展,更是中试线建设的深度参与者,“中试线的部分设备虽然是进口的,但工艺都是我们科研人员创新摸索的。”柔电技术的制造不是单一指标的重复,而是众多指标的叠加,只要有其中一项出现偏差,结果就会大相径庭,而科研人员需要逐一排查原因并进行工艺迭代,难度可想而知。

这几天,李海波在合肥、成都、重庆等地辗转出差,“今年我们为一家民用雷达企业改良了用于雷达信号处理的一个模块,为企业节约了近20%的成本。”像这样的案例,是李海波乐于见到的,中试线不仅可以作为科研环节的查错器,也能更直接服务企业和产业发展,“从科研成果走到量产,产品合格率、成本都成为横亘在产业化面前的鸿沟,而中试线就像在量产之前的一道‘模拟题’。”目前,柔电院已合作企业和科研院所超过60家,服务金额超过1500万元。

柔性电子技术通过攻克晶圆级芯片薄化工艺、应力调控与柔性封装技术等,达到“轻、薄、柔、小”的特点,将传统刚性衬底的电子元器件“柔化”,“凹”出造型,达到更理想的使用效果。

嘉兴德盟新材料有限公司是一家电子功能材料领域的新锐厂商,2018年成立于苏州,但在2021年搬迁至嘉兴,公司产品在功率半导体、光伏系统、新能源汽车、汽车电子、5G通信设备等领域得到广泛应用。谈及为何搬迁来嘉兴,公司总经理李兆立坦言,“很大一部分原因是冲着柔电院来的。”他认为,作为一家提供专业导热散热、EMI材料的企业,“柔性”必然是发展趋势所在,“柔电院有强大的设计能力和制造试线,能为我们大大节约成本,也更便于资源互通。”

如今,中电科、苏州希美微纳、麒盛科技、奥罗拉电子等企业都在柔电院的“朋友圈”之内,浙江大学、天津大学、杭州电子科技大学等高等院校科研机构也与柔电院“常来常往”,不断赋能柔电院发展,也为产业发展加速。

三变:为集聚人才释放吸引力

2021年,以柔电院为主体申报的清华大学柔性电子技术实验室已经获批为国家重点实验室。这是新时期国家重点实验室体系的实体化创新平台,也是国家战略科技力量的重要组成部分。

“这对于我们来说是一个重要飞跃,是科研平台建设成果的一种体现。”陈鑫表示。实验室坚持“一体两翼”总布局,由清华大学校内二级实体机构与柔电院共同组成,着力打造“前沿基础研究—关键技术攻关—产业能力生成”的全链条发展路径,建立“共建、共享、共用”的创新生态体系,形成柔性电子技术创新高地与产业策源地。

平台层级的提升,也成为吸引人才集聚的一个有力砝码。

2021年华中科技大学博士毕业的陈宁,在一场柔电院到校宣讲会上与柔电院结下缘分,“我是材料学专业的,可以与柔性电子技术相结合。”当详细了解到嘉兴和南湖区的相关人才政策后,果断投简历来到了柔电院,成为一名在站博士后。

目前,陈宁正在负责柔性集成相关标准设立的工作,“柔性电子太新了,目前国际上都还没有相应的标准认定,但这却又是必不可少的。”而他的日常工作也主要围绕在中试线上,通过大量可靠性检测,继而推动柔性标准的建立。

在嘉兴的这两年,陈宁成长迅速,今年他的“有机微纳单晶屈曲结构电学和光电性能研究”项目,还成功入选国家青年自然科学基金。“能申报成功,很大一部分原因要归功于科研平台的支持,这也是我选择并坚定在柔电院的原因。”一花独放不是春,今年陈宁还将两位同门师弟师妹也介绍来了柔电院,“对于我们青年科研人员来说,平台是选择的重要因素。”

目前,柔电院不仅拥有国家重点实验室,是国家自然科学基金依托单位、国家级博士后科研工作站,拥有5个省级平台,是浙江省第二家同时拥有5个省级平台的单位。也因此吸纳了一批顶尖的科研人员,团队具有博士和硕士学位人员占比超80%;高端人才中有中外院士5人、省级及以上高层次人才21人。

依托这些创新平台,柔电院实现了科技的原始创新和技术突破,探索出一条依靠院地合作,使基础研究走出去并实用化的产学研融通道路。“我们的愿景和目标是成为全球柔性电子关键技术研发高地和产业策源地。”陈鑫表示。

明年国家重点实验室将迎来验收,位于嘉兴亚太路东侧的实验室新大楼建设如火如荼。该项目建成后,不仅将为嘉兴市科研创新体系填补国家重点实验室项目空白,也将为浙江省打造柔性电子技术科研与转化高地集聚一流资源,为嘉兴科创建设增添澎湃动力。

对于一个科研机构来说,“活下去”已经是一件很艰难的事情,在较长的研发周期内往往只看到“砸钱”而看不到“赚钱”,不仅让很多科研成果倒在黎明前的黑暗里,更谈不上成果转化为效益。

那么柔电院怎么有底气砸1亿资金去建一条中试线?陈鑫的话解开了记者的疑惑:研究院每年承接国家级、省级科研项目或任务,展现出澎湃的科创能力,不仅提升了在相关领域的科研能力,同时也能得到政府的补助,逐步建立和完善中试线,实现了柔性集成器件全流程的制造能力。这样一来,在解决了资金来源问题的同时,也为后续科研的开展打下了基础,在一定意义上形成了良性循环,让研发的步子向着市场应用迈进。

在行业内,也有这样的先例,比如晶圆代工龙头台积电(台湾积体电路制造股份有限公司),就是脱胎于台湾最大的产业技术研发机构——台湾工业研究院。从一个研发团队成长起来,逐步在芯片半导体领域崭露头角并在经济全球化过程中进阶成为全球最大的先进芯片制造企业。

作为校地合作的新型创新载体,孵化和引领一批能牵动地方经济发展的科技型企业也是其题中之义,柔电院的创新发展模式,不失为一种有益探索。


图片由柔电院提供

编辑:周佩佳

责编:张芬娟



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