圖為深職大集成電路關鍵材料研究院院長王勇在學校生產性實訓中心指導團隊開展集成電路核心材料驗證測試。
圖為深職大特聘教授滕超與團隊成員在實驗室探討材料配方方案。 學校供圖
在一間數十平方米的實驗室里,深圳職業技術大學集成電路關鍵材料研究院特聘教授滕超正帶領團隊用自主研發的高純度光敏劑,打造一款光敏聚酰亞胺光刻膠(PSPI)產品。PSPI是半導體、芯片封裝以及液晶面板制造的關鍵材料,這些關鍵材料曾長期被國外巨頭壟斷。隨著中國半導體產業迅猛發展,企業對國產高性能、高可靠性的高端關鍵材料需求更加迫切。
為助力國內芯片產業鏈供應鏈重要原料的自主可控,深職大攜手半導體及集成電路頭部企業,建設真實對接產業的專業化中試產線,構建具有自主知識產權的PSPI配方庫和國產PSPI應用標準及工藝方案。其中滕超團隊研發的PSPI,突破了專利、原材料、技術、應用等壁壘,經過企業多輪測試驗證,可以滿足進口替代要求,還被用于部分IGBT器件的芯片制造。
近年來,深職大集成電路關鍵材料研究院(以下簡稱“研究院”)堅守應用導向、產品導向、服務導向,瞄準集成電路領域“高精尖缺”技術,構建產業牽引的科研體系,形成“需求發掘—技術研發—產業轉化”三位一體高效循環的“產學研用”模式。研究院縱向破解基礎研究、工藝優化、中試驗證到量產應用的銜接梗阻,橫向打破“產學研用”從技術研發到成果轉化的壁壘,努力跨越基礎研究向技術轉化的“死亡谷”,為深圳乃至粵港澳大灣區集成電路產業鏈提供強勁支撐。
產業需求成科研攻關重點“風向標”
在半導體顯示行業里,精確控制液晶層厚度的LCD間隔物微球材料,問世約40年了,但供應和技術仍被日本企業攥在手里。某半導體企業搜尋到研究院專家發表的微球材料相關文章,主動找上門與研究院合作。
從做實驗、采集數據到分析、測試每個環節,滕超團隊協同企業,突破了前端研發、中試過程中的多個技術難關,實現了高精度微球材料量產。這是中國首個能夠全面通過平板顯示行業測試,并具備量產能力的高精度微球材料產品。首批微球材料成功應用于企業產線,并贏得市場高度認可后,信任的“雪球”持續擴大。合作企業將液晶配向膜等一系列研發項目,相繼委托給研究院。
“隨著我們與企業合作愈加緊密,我們發現,我國集成電路行業還有很多材料急需國產化。這激發了我們強烈的使命感。我們要充分發揮研究專長,勇于擔當作為,為高水平科技自立自強作出更大貢獻。”研究院院長王勇說,研究院在高分子材料領域人才較多、根基扎實,于是緊抓戰略窗口期,全力服務關鍵材料國產化替代。
研究院緊盯產業所需、企業所急、自身所優,充分發揮自身人才團隊、科研平臺的優勢,著力研發半導體顯示微球、半導體顯示用功能性聚合物材料等創新產品。而半導體顯示是集成電路產業鏈的重要下游環節,這類研發合作讓研究院得以深度觸達集成電路企業,進而更精準了解該產業在電子材料領域的技術痛點,精準錨定集成電路電子材料及工藝等科研攻關重點。
“集中診療”幫企業破解技術難題
常規光刻膠的膜厚通常在5至10微米。一家半導體企業因產品需要,希望研究院幫忙研發膜厚20微米的光刻膠。
“膜厚20微米是企業對光刻膠的具體應用指標,而我們研究院不但需要考慮材料的黏度、固含量、樹脂分子量,還要關注涂膠工藝、曝光條件等生產環節對膜厚的直接影響。”研究院副院長章晨表示,研究院與該半導體企業逐一確認工藝標準、曝光參數、所用設備型號等重要細節,將企業相對模糊的應用需求精準轉化為可量化、可研發的技術指標,并開展科技研發。
研究院調研發現,低黏度光刻膠適用于該企業設備,研發人員便在黏度調控、樹脂分子量優化等方向尋找突破點,并針對性開發新產品。
“從需求發掘到技術研發的過程,需要完成從企業應用需求語言到技術研發語言的轉換。”王勇強調,研究院在開展應用研究時,要考慮技術層面,研發新產品;更要考慮工程問題,兼顧新產品的量產及良率。研究院將企業新需求拆解成技術、工程攻堅清單,根據研究院科研人員專業特長進行分工協作,校企先研發工藝包突破技術問題,再通過中試破解工程問題,最后以量產實現產業化。
光刻膠相關材料從研發到量產,包含配方調配、工藝優化、中試生產和客戶端應用等重要環節,研究院探索出全流程責任機制,在每個重要環節均設立專項牽頭團隊。各專項牽頭團隊不但努力攻克所負責環節的技術難點,而且在研發、量產階段保持密切合作。
研發不同品類光刻膠時,需要精準控制樹脂材料中的金屬離子含量。研究院研發的一種樹脂材料,在實驗中可滿足相關要求,但在量產時,該材料因金屬離子含量高,難以滿足企業產品要求。研發部、工程部等研究院多部門開展“集中診療”,其中研發部努力研發新技術降低金屬離子含量,工程部則努力提升量產良率,并助力企業做好成本控制。多方合力攻克了技術難關,推動這一新型樹脂材料實現了從實驗室到生產線的突破。
“集成電路關鍵材料涉及多學科多領域,部分‘疑難雜癥’靠單個部門難以解決。”每當研究院單個部門遇到難以破解的技術、工程等難題,王勇就帶領研究院開展“集中會診”,整合多學科力量,助力企業破解技術難題。
校企協力攻堅讓科研成果從實驗室走向生產線
某半導體企業生產一款顯示面板時遇到了良率問題,部分顯示面板出現碎亮點、黑屏漏光等問題。按行業標準,顯示面板若出現超過5個亮點,便屬于瑕疵產品。企業未能精準找出“病因”,這給企業造成了較大損失。
收到企業求助信息后,研究院迅速組建技術攻堅小組,并依托專業分析能力與先進檢測設備,很快鎖定了“病因”。
“這家企業此前從國外進口的一種重要材料,由于強度不足,導致顯示面板出現碎亮點等質量問題。巧合的是,我們研究院正在研發這類材料。”針對企業的迫切需求,王勇力推研究院加緊量身定制新型替代材料,并供企業測試。這款新材料經受住了企業多輪嚴格驗證,幫助企業解決了困擾產線的質量問題,讓顯示面板良率重回較高水平。
“對于應用型高校而言,我們在開展有組織科研時,要選擇適合的合作對象。”深職大相關負責人說,行業龍頭企業擁有高水平的技術研發部門,靠自身科研力量就能破解很多技術難題,其攻堅的重大科技難題很多也超出應用型高校的服務能力。而專精特新企業有創造性、成長性、發展性,技術需求能與研究院形成高效協作閉環,研究院就將專精特新企業作為應用科研合作對象。
很多專精特新企業具備一定行業影響力與生產應用能力,有明確的技術升級需求,但它們大多處于成長階段,在應用研發、產品測試等領域還存在短板,而這些恰好是深職大和研究院的專長,雙方能形成“1+1>2”的優勢互補效應。
近三年,研究院堅持有所為有所不為,承擔了20余項集成電路電子材料相關科技項目,立項科技經費過億元。研究院打通了需求發掘與技術研發、產業轉化之間的壁壘,并努力營造螺旋式上升的良性循環,產業影響力更是“水漲船高”。研究院在服務很多專精特新企業做大做強的過程中,打磨出了集成電路關鍵材料研發應用的突出優勢,并積累了豐富的成果轉化經驗。正是看中了研究院這些特長,京東方、長電科技、中航科創等行業龍頭企業如今也主動找上研究院開展科研合作。
《中國教育報》2025年11月18日 第05版
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