山东
大数据与新一代信息技术产业，是济南市重点发展的四大主导产业之一。近年来，半导体产业科学界正在谋划用光子芯片取代电子芯片。在这条崭新的“追光”之路上，济南不甘落后，主动布局。最新的一项“揭榜挂帅”科研攻关项目研制成功，这让济南在全球率先研制出了12英寸(直径300mm)的超大尺寸光学级铌酸锂晶体。
数十次失败后的成功
完成这项科研攻关的是山东恒元半导体科技有限公司，公司成立于2021年。
铌酸锂晶体是一种具有压电、电光、声光及非线性光学等多种效应的多功能晶体材料，且物理化学性质稳定，是至今人们所发现的光子学性能最高、综合指标最好的一种人工晶体，是集成光电子技术的核心基础材料。研究表明，基于铌酸锂光学平台开发出的全球领先微波光子芯片，可运用光子进行超快模拟电子信号处理及运算，比传统电子处理器快1000倍，不仅能耗更低，而且应用范围广阔，涵盖无线通信、高分辨率雷达、人工智能、计算机视觉、图像/视频处理等多个领域。
目前，恒元半导体通过科技成果转化，已经开始批量生产6-8英寸Z轴、X轴光学级铌酸锂晶体。“本着研发走在前列的科技产业发展理念，公司与山东大学刘宏教授、济南大学孙德辉教授科研团队合作，在世界上首次提出了研发12英寸铌酸锂晶体生长技术，并成为2022年济南市‘揭榜挂帅’科技计划重点项目。”恒元半导体总经理彭立果说。
经过两年的攻关，经历了数十次失败，恒元半导体相继攻克12英寸铌酸锂晶体生产设备的设计、晶体生长及缺陷控制、晶体后处理等全链条关键核心技术，获得授权4项国家发明专利，终于在全球首先突破了12英寸铌酸锂晶体生长技术。
“后摩尔时代”的新机遇
在半导体行业，有一条经验之谈被称为“摩尔定律”，来自英特尔创始人之一戈登·摩尔。“摩尔定律”的主要内容是，集成电路上可以容纳的晶体管数目大约在每18到24个月时间便会增加一倍，从而让处理器的性能大约每两年翻一倍，同时价格下降为之前的一半。
“摩尔定律”在一定程度揭示了信息技术进步的速度，包括性能的提升和价格的下降。彭立果告诉记者，现在随着半导体工艺普遍进入纳米级以后，基于电子和硅材料的集成电路芯片已经越来越接近物理极限，而成本也在不断增加，信息技术的发展已经进入了“后摩尔时代”。
但现实情况是，物联网、人工智能、无人驾驶等未来业态加速发展，对于信息数据的传输速度、存储密度、计算能力的要求也越来越高，这对高性能、低能耗、价格低廉的芯片的需求越来越大。科学家们早已把目标转向了速度更快、能耗更低、性能更稳定的光子芯片，这也是被业界视为中国实现弯道超车的“追光”之路。
济南半导体产业发展的底气
也是在2022年，济南市发布《关于促进集成电路产业发展的意见》，提出2025年500亿级的产业发展目标。
单在集成电路产业的最底层，济南就有着深厚的产业基础和科研能力。代表性的企业和机构有：专注于碳化硅衬底材料的天岳先进，落地济南不久的南砂晶圆，致力于打造“中国晶谷”的济南晶谷研究院。
由济南市政府和山东大学共建的晶谷研究院，投资10亿元，以山东大学在晶体材料与芯片源头创新供给优势为核心，将打造“晶体材料—芯片模组—装备应用”的完整产业链，推动济南成为具有国际影响力的新一代半导体材料与芯片研发及产业基地，形成“小晶体”带动“大产业”发展的产业创新生态。
铌酸锂晶体正是有望带动这个“大产业”的“小晶体”之一，已经获得一些优质资本机构的青睐。
彭立果本身来自总部在北京的源创多盈投资集团，该集团主要投资科技实体项目，但真正将一项科技成果转化并主导产业化运营，铌酸锂晶体项目是第一次。除源创多盈之外，恒元半导体也得到了财政资金的赋能。作为全省唯一财政股权投资受托管理主体，山东财金集团旗下的财金资本公司去年通过财政股权投资3000万元支持恒元半导体发展。
在济南，政府、高校科研机构、企业同向奔赴，资本与科技紧密相连，半导体产业创新生态可见一斑。
如今，12英寸铌酸锂晶体研制成功，让济南在集成光电子产业发展的道路上再进一步。彭立果说：“晶体尺寸越大，意味着单位芯片的成本越小，这是光子芯片产业化的基础。三年内，恒元半导体计划将晶圆年产量达到25万片。”（济南日报 记者：袁家照）
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