半导体初创企业如何解决研发代工难题？微纳加工平台助力产业孵化

今年3月，美国方面提议与韩国、日本和中国台湾地区组建“Chip 4 联盟”，建立一个可以完全垄断上下游的半导体小团体，随后8月美国签署芯片法案，10月美国BIS祭出新一轮的半导体出口管制，限制中国企业获得美国企业的超级计算机、量子计算、芯片等核心设备。

不可否认，美国各路组合拳的相继出台，以国家安全为由，实际则以打击中国半导体和科技产业为最终目的。随着美国管制措施的不断升级，其影响的广度和深度必然会越来越大，进而让数十年来精细分工的半导体产业全球化布局走向崩塌的边缘，从以往的全球合作分工模式逐渐形成全球合作分工与加强本土自主性供应链并行的新局面。

在经历了接近3年的新冠疫情影响下，半导体供应链受到了不同程度的扰乱，加上相对严峻的国际环境，我国对于构建具有自主可控供应链的需求更加迫切。预计在未来5年-10年之间，未来各国的竞合会落在以半导体为基础的高科技领域，全球范围内对于半导体的投入仍然会增加，或将超过1.5万亿美元。半导体产业不但是国家基础竞争力所在，也是维护电子信息安全的根本。

目前，我国在半导体产业已经具备了一定的规模，多个领域都有相应的龙头企业。对于半导体细分领域的初创公司或者中小企业，完成相关产品的全流程工作都会受到资金的制约，如产品设计完成后的流片、封装、测试等。因此能够为企业提供相关半导体流程工作的开放平台便应运而生。

中科院苏州纳米所产业孵化平台

国内相关各类平台众多，其中，中国科学院在苏州成立的纳米加工平台可以说是行业内成熟的半导体流片平台之一。中科院苏州纳米所纳米加工平台于2009年1月正式向社会全面开放。它是利用微纳米尺度的加工手段对纳米结构及其材料进行加工测试，其技术手段和培训服务覆盖纳米技术全产业链。

由于中科院苏州纳米所深厚的科研技术能力被业界认可，2016年江西南昌引进并建立中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所南昌研究院（简称纳米所南昌研究院），其属于中科院苏州纳米所与小蓝经开区共建“大院大所”新型研发机构，2016年5月登记为江西省属科研事业单位。

微纳加工平台属于纳米所南昌研究院下的机构，它是集微纳米器件封装、测试及可靠性失效分析，具有先进装备和特色服务模式的公共开放平台。除了微纳加工平台（南昌）外，中科院苏州纳米所还拥有先进外延平台（张家港）、纳米加工平台（苏州6寸微纳加工线）、集成微系统封装平台（苏州）、纳米加工平台（佛山）。

半导体产业具有资金密集型、技术密集型和人才密集型等特征，微纳加工平台范亚明主任告诉记者：“半导体设备非常昂贵，以测试设备来看，单一台设备可能就是投入上千万。对于刚刚进入产业的初创企业来说，设备的使用率不会很高，因此其初期的投入维护成本会非常大。”

“我们新建平台的当中一个好处便是能够提高设备的利用率，避免重复配置，提高设备维护效率，资源能够统一管理，另外还能解决设备运行中的安全隐患。”范亚明主任表示。

据了解，目前微纳加工平台的团队已经构建完成并且运营，人才团队已达53人(博士4名涵盖中科院“百人计划” 3人，中组部“万人计划”1人，江西省双千计划3人)，涵盖微电子、光电子、光通讯、半导体、材料、物理等专业。

“我们通过与诸多企业家沟通发现，他们都希望所在园区能有一个机构或者平台协助他们，让企业可以更专注于技术领域开发，平台则可以帮助他们做好管理运营。”范亚明主任分析。实际上，因为很多企业领导层都是技术出身，他们精通的是技术研发，在管理运营方面存在短板，同时初期也存在现金流问题，这就有赖于平台能为他们带来相应的资源与服务。

江西省纳米技术研究院是新型研发机构，“有别于传统的科研机构，微纳加工平台是属于公共服务平台，其主要任务是为园区、江西省甚至全国范围内的企业服务，实现产业孵化作用。”范亚明主任表示。

微纳加工平台定位公共服务平台，其可以帮助企业节约大量现金流，可以让企业专注于技术研发，突破技术壁垒，而后续的加工服务、封装测试、咨询培训等均可以由该公共平台完成，助力企业快速发展。

瞄准封装测试领域

微纳加工平台目前已建成4,000m²的超净实验室和1,000m²的科研实验室，相关设备90余台套，研发服务人员团队已经达到了50余人。其定位是集封装、测试、可靠性与失效分析于一体的、先进的有特色的半导体芯片封测基地。

据了解，目前微纳加工平台能够具有开发微纳电子器件、光电子器件、光机电系统、生物传感器及生物芯片等多方位的封测能力，同时布局开发WLP(晶圆级封装)、3D封装和SIP (系统级封装)等先进封装领域。

半导体产业发展趋势明显，晶圆代工不但需要大量资本投入，而且还需要大量人才资源投入，因此这类重资产的企业并不会很多。可是在当下的半导体产业背景下，必然会有越来越多的企业加入到这个圈子里面，而且大部分是从事IC芯片设计。这就会出现一个现象，初创企业做好了产品设计后，由于其规模成本等原因，其不可能去购买或者建造一整条产线，此外由于公司体量较小等原因，大的晶圆代工厂也覆盖不了初创或者小公司。

范亚明主任介绍：“当时对发展情形做了预判，认为这就是一个很好的市场机会，作为公共开放平台，可以协助企业完成芯片产品后续的工序。当时苏州纳米加工平台已经有6寸的加工线，缺乏的是封装测试，因此便进行封装测试产线的布局，而微纳加工平台是第一条封装测试产线，落户在南昌。”

在后摩尔定律时代，系统级封装会是半导体产业继续发展的趋势之一。“在半导体产业，IC器件包括逻辑器件、分立器件等，其需求量是最大的。目前我们做得最多的便是MEMS的封装，它就像终端的耳朵、鼻子等器官，负责探测外界的变化，随着万物互联时代到来，智能化程度越高，其所需要的MEMS器件便会呈几何级数增长。除了MEMS外，系统级封装在诸如智能穿戴、存储器件上都有广泛应用。”范亚明主任表示。

微纳加工平台服务的对象就是中小企业和初创企业，当企业初始做IC设计研发后，其能够快速为他们进行封装测试，避免了封装测试大厂不受待见的窘境。

多样服务模式

微纳加工平台除了拥有封装测试能力外，其还具备了孵化器功能，为企业打造全方位开放的服务体系。

例如，企业可以使用平台自主进行项目开发；平台也可以为企业就某一器件或者工艺进行联合开发；或者平台人员完成工艺研发或者加工操作；也能利用已有技术为客户提供单步或短流程工艺代工服务。其他包括设备与场地服务、设备托管与维护服务、技术咨询和培训服务等等。

微纳加工平台经过了多年的发展，目前已经形成了多材料、多用户、多器件、多工艺的兼容管理体系，如针对Si、III-V半导体、玻璃、陶瓷多种材料，可加工6英寸及以下尺寸晶圆，兼容不规则小片。此外拥有从前道到后道的全套加工工艺，多种测试表征方法，光学、力学、声学，多种物理场的仿真模拟软件。目前可以实现Si MEMS器件、GaAs光电器件、GaN电力电子器件等封装，为企业用户、高校、研究所和代加工需求的用户服务。

目前实验室涵盖百级、千级、万级等超净等级，平台有6条完整的量产封装测试，分别是极端环境测温器件试验线、6寸的硅透镜的光通信研究实验室、DFN5*6封装工艺线、TO-220封装工艺线、MEMS晶圆封装线。

范亚明主任强调：“我们的设备与产线是业内封装测试大厂量产的标准设备，属于主流量产机，区别在于他们有200台，我们只有2台。我们希望客户在平台研发的技术能够跨越小试、中试，迅速转向大规模量产，真正走出实验室。”