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今日资讯 | 高校实验室的“中国芯”如何为产业发展注入“强心剂”

   2024-05-20 光明日报1127
核心提示:探索高校科技成果转化新路
 

小代君说

“什么样的成果能够转化?怎样建立健全科技成果转化的工作机制?如何用好财政科研资金来推动成果转化?中试平台的设立是一种尝试,也是一次开拓性的探索。”2023年初,在武汉理工大学科技园新能源研发基地里,伴随着阵阵掌声,“半导体热电芯片武汉市科技成果转化中试平台”正式揭牌,武汉市科技局党组书记、局长盛继亮如是说。如今,一年多过去,中试平台的预期作用正在逐渐显现。

 

 

 

 

 

 

2024年《政府工作报告》提出,加快推动高水平科技自立自强,全面提升自主创新能力,制定促进科技成果转化应用的政策措施;推动传统产业高端化、智能化、绿色化转型。作为信息产业的基础与核心,半导体与集成电路无疑是具有战略意义的基础性、先导性和支撑性产业,是引领新一轮科技革命和产业变革的关键力量。面对该领域的技术困境和“卡脖子”难题,高校实验室里的“中国芯”如何完成成果转化,为产业发展注入“强心剂”?

▲安徽马鞍山某电子有限公司工作人员正在赶制高性能集成电路(芯片)

 

 

“中国芯”走向国际仍面临“突围”课题

 

 

春日午后,半导体热电芯片武汉市科技成果转化中试平台一片忙碌景象。工人们正在操作贴片机将PN晶粒精准地摆放到导流条位置。

 

“平台设备自动化程度都很高。你看,这里是芯片的组装,那里是芯片的性能测试。怎么测性能?一看光洁度,二看制冷功率。”该平台技术负责人程鑫说话间,一份包含平均功耗、压缩强度、弯曲强度、热力学参数的测试报告就“出炉”了。

 

“热电芯片”对公众而言略显陌生,程鑫对此却如数家珍。“它的用途很广,大到5G光通信设备中激光器的温控、高功率雷达,小到红酒柜、小型车载冰箱,都少不了它!”他告诉记者,无论是学校实验室带着研发的新型热电材料来做测试,还是企业带着技术需求找对接,“都是我们的客户!”程鑫提起平台入驻的重要“客户”——武汉新赛尔科技有限公司团队。这支来自武汉理工大学国家重点实验室的团队已深耕行业20余年,当前正在打造一款热电领域“中国芯”。然而,实验室里的样品要走向市场还面临两大问题:一是提升良品率,二是推广量产。借助中试平台,一项项技术难题相继攻克,良品率稳定在90%以上,实现了年产50万片的目标。

 

“中试平台建设以来,项目团队已取得多个方向突破,部分技术成果和专利攻克了‘卡脖子’难题,在全国范围处于领先地位。其中,由项目团队自主研发的半导体热电芯片相较日本和美国的顶尖产品,平均功耗降低30%,带来的经济效益非常可观。”武汉理工大学教授唐新峰表示,团队打造的,是实实在在的“中国芯”。

 

“我们的集成电路产业起步相较欧美而言其实并不晚,1965年就研制出第一块硅基数字集成电路,然而直到20世纪90年代才真正形成芯片设计、晶圆制造和封装测试的完整产业链,进入重点建设期。近年来我国集成电路生产速度已快于进口增长速度,产量持续提高,已部分实现国产替代。”长期关注该领域的“芯果”专业媒体团队负责人告诉记者。

 

该负责人分析,从我国集成电路行业发展现状看,制造工艺技术取得长足进步,逻辑电路、三维闪存、内存均有突破,并实现量产;封装集成从中低端进入高端,传统封装规模世界第一,先进封装达到国际先进水平,技术种类覆盖 90%;IC设计能力大幅提高,处理器、现场可编程门阵列、通信系统系统级芯片等高端芯片取得突破。

 

“然而,由于我国半导体与集成电路前期资本集中度较低、发展时间较短,关键领域技术在国际上仍处于落后位置。国际巨头公司不断推出新产品,他们不仅在先进工艺、先进封装领域持续发展,还在领域定制、异构计算、芯粒等创新的推动下获得性能领先,其定价优势和品牌效应为产业链上下游企业争取了更大利润空间,也使得中国同类产品与国际前沿的差距进一步拉大。”该负责人介绍。

 

 

​专利多、落地少,校企合作技术层次要提高

 

 

“随着新能源发电、电动汽车的发展,功率半导体需求激增。中国功率半导体市场约占全球40%份额,从内、外部环境来看,其国产替代趋势已形成。但由于美、欧、日、韩等经济体在该领域的先发优势,国内功率半导体在高端领域缺乏竞争力,亟待突破功率半导体可靠性等关键技术。”泮芯科技(上海)有限公司总经理兼研发负责人任林涛谈到自己创立转化企业的初心:“创立泮芯科技,就是要赋能国产功率半导体快速提质,加速国产功率半导体走向全球。”

▲2023年10月27日,山东省聊城市某科技有限公司科研人员正在进行聚酰亚胺相关产品研发。目前,该公司成功研制出生产半导体、芯片封装和液晶面板制造关键材料,打破了外国公司在此领域的长期垄断局面

立足于上海大学半导体可靠性及电力电子变换器智能安全运行的研究基础,这支年轻的高学历团队自感“成果没有辜负初心”——2022年,团队研制了国内首台三电平功率模块动态测试产品,与市面上现有产品相比,测试性能提升50%,新增7项特色功能,且实现模块全自动测试;首创了模块任意工况模拟功率循环测试系统,填补了系统级AC型功率循环测试装置的产品空白。

 

“在环上大科技园,有一批精耕于垂直领域的技术经纪人,他们会根据企业的实际情况与需求,手把手指导创业者如何拟定投资协议、设计股权架构,并将每种方案优劣势、未来可能面临的风险挑战一一拆解剖析。同时,园区一头联系高校、一头联系产业,有开展技术与商业化验证的功能优势,能够加速企业在市场上的成熟度。”任林涛介绍,得益于此,公司已与多家知名车企建立了业务合作。

 

高校作为半导体与集成电路领域重要创新主体的地位毋庸置疑。以青岛为例,该市工程咨询院政策规划中心主任助理李洋告诉记者,目前,海信、歌尔、中电科、芯恩、山东科技大学、青岛大学等企业、高校是该市集成电路领域发明创新的主力,申请专利数量占比超过总量的43%。全市排名前十的专利申请人中,有5家为高校。

 

“然而,专利市场化落地却‘成绩欠佳’。截至目前,青岛市集成电路产业专利中,累计发生许可交易次数39次,仅占专利总量的0.25%,在7个对标城市中排名末位。全市集成电路相关专利中,校企合作联合申请专利数量176个,仅占专利总量的1.17%,略高于全国平均水平,在7个对标城市中排名第五;合作深度方面,全市集成电路产业校企合作专利多为技术含量较低的实用新型专利,占比近60%,在对标的7个城市中比例最高,合作深度有待提升。”李洋分析。

 

“目前高校在科技成果转化中常面临‘两难’困扰:国有资本较少关注和投资初创团队;而民间资本投资初创团队时,又担心这些团队会被事业单位背景约束。”北京大学集成电路学院院长蔡一茂分析,如何分配股权是许多高校团队创业面临的问题,“更多是担心技术入股后再融资会给国有资产管理等方面带来困难。”

 

“首先,学校专利在经营管理、技术融资等方面存在一些影响效率的问题;其次,从高校走出的创业者在技术研发方面多有独到见解,但在产业化、经营管理、销售、开拓市场和企业融资等方面缺乏经验。高校如何与产业界深度合作,将技术尽快推向市场,是国内不少微电子学院或集成电路学院共同面对的问题。”中国科学技术大学微电子学院院长龙世兵表示。

 

 

模式创新、政策支撑,双向发力破难题

 

 

难题如何破解?

“中国科大微电子学院通过与企业横向合作、与地方政府共建平台,在成果转化方面取得了不错的成效。”龙世兵举了两个例子:一是与长鑫存储、华为等公司密切配合,既解决企业所需的关键技术问题,又给学院增加了科研经费来源;二是与合肥市共建合肥中科微电子创新中心有限公司,成功地将技术开发成果转化落地。“我们鼓励年轻教师到初创企业做创新开发,通过机制创新将80%的成果奖励给团队或个人,学校仅持有20%。”

▲近日,福建省福州高新技术产业开发区一芯片生产车间,工作人员在生产线上赶制订单产品

如何让科技成果更好地服务产业?厦门大学电子科学与技术学院院长陈忠建议,一是高校科研要从原来的兴趣导向逐步实现向目标、需求以及问题导向的转变,根据国家、产业需求开展有组织的科学研究和人才培养,为科技成果和专利转化打好基础;二是探索学生和导师(首席科学家)联合创办科技型企业的模式。

 

“部分学生对创新创业富有激情,导师和其所在的实验室作为技术和人才支撑,能够为前沿技术落地提供保障。”陈忠分析,“为了克服在商业运作、管理、融资等方面经验不足的问题,学生可尝试和首席科学家、职业经理人(企业家)联办企业,这样将更有利于科研成果转化应用。”

 

“北京大学调整了相关政策,校企合作创办的公司中,学校只占股,不参与决策和管理,给转化‘松了绑’。除此之外,校方还成立了专业部门负责科技开发、投资基金等,如果评估知识产权后认为值得投资,学校就会跟投。”蔡一茂表示,通过以上调整,之前面临的两难局面逐渐改善。

 

李洋建议,首先要加强公共服务平台建设,建立以超算中心为支撑的集成电路设计高端引擎,提升集成电路设计仿真公共服务平台和先进封装技术创新公共服务平台的承载能力,为集成电路设计企业和创业人才提供良好的EDA设计工具、测试环境等,有效降低研发成本。“此外,还应积极引进国家级集成电路公共服务平台、技术中心、检测中心等,提升平台企业的知识产权创造、运用、保护、管理和服务能力。”

 

 
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