北京
10月19日，在河北工业大学创新研究院（石家庄）半导体材料与器件激光高精密加工实验室，来自学校电子信息工程学院的青年教师张朕（右）和学生正在查看激光加工工艺流程。李东杞摄
10月19日，石家庄市鹿泉区光谷产业园内，河北工业大学创新研究院（石家庄）半导体材料与器件激光高精密加工实验室里，负责人王雨雷将一片薄如纸张的陶瓷放入皮秒超快激光陶瓷打孔机中，随着设备启动，陶瓷打孔转瞬完成。
“你看，这是显微镜下放大5000倍的微孔，孔径只有20微米，规整又圆润。这项技术的成功，标志着我们在超硬半导体材料制孔与切割领域取得了突破性进展。”王雨雷指着电脑屏幕上的一排微孔阵列说，和企业联合研发的皮秒超快激光陶瓷打孔机实现了20微米打孔，已帮助盘古光电河北有限公司拿下600多万元的订单。
然而，就在一年前，这20微米还是摆在盘古光电河北有限公司面前一道难以跨过的坎。
该公司主要从事半导体高精密激光加工，服务华为、OPPO、小米等头部电子企业。“去年，企业激光打孔设备极限孔径为40至50微米，无法满足客户20微米的新要求，订单面临取消风险。”回忆起当初的困境，盘古光电副总经理任孜科记忆犹新。
随着半导体器件向微型化、高集成迭代，碳化硅成为高端功率器件、射频芯片的核心基材。但在这种高硬脆材料上加工电气互连与热流通微孔，孔径小、精度高，是行业公认的工艺瓶颈。
“传统机械钻孔易造成材料崩边，电火花加工受限于材料的绝缘特性，当前主流的纳秒激光则因脉冲宽度较长，易引发热累积效应，导致孔壁产生微裂纹。这些微观缺陷如同器件内的定时炸弹，严重影响产品长期可靠性。”任孜科和企业研发团队一度陷于困境。
转机来自产学研的深度合作。2025年，在一次走访中，王雨雷团队了解到盘古光电正为芯片微孔加工精度达不到客户要求而苦恼。企业“出题”，团队当场“领题”，双方组建联合攻关组，把产线需求直接转化为攻关课题，并将研究方向锁定在前沿的皮秒级超短脉冲激光上。实验中他们发现，相较于纳秒激光，皮秒超快激光可在极短时间内使材料达到光学击穿阈值。
那段时间，王雨雷频繁往返于天津与石家庄之间。与此同时，由河北工业大学青年教师张朕带领的研发团队长期驻扎企业开展试验。
在微观世界里“雕花”，参数稍有偏差，结果便可能谬以千里。过去，企业往往只能依靠经验进行“试错式”开发，耗时耗力。这次，团队创新性地引入智能系统，通过大量系统性实验，采集了微孔直径、裂纹、飞溅物沉积、能谱组成等多维数据，构建了涵盖工艺参数、物理机理、加工质量和效率的预测模型。这一“最强大脑”的加入，使原本冗长繁复的工艺研发周期大大缩短。
今年6月，由河创院联合盘古光电研发的皮秒超快激光陶瓷打孔机在盘古光电正式落地。“在新研发的打孔机及其配套智能系统的支撑下，微孔加工良品率由原来的60%提升至99%，生产线加工效率最高提升30%。”盘古光电总经理罗永堂说，新设备刚刚投产就获得了不少订单，实现批量生产后，将进一步助力企业抢占主流市场。
记者 赵书华 见习记者 侯淼
编辑/倪家宁
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
