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10的负9次方米抢跑新赛道,小小的“纳米”怎么创造大大的“奇迹”?
2023-09-15 来源:贤集网
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关键词: 半导体 三星 LCD

纳米是长度单位,1纳米为10的负9次方米,也就是0. 000001毫米。在苏州工业园区,就是这个比细菌还要小得多的纳米,蕴含着一个千亿级的大产业。

日前,国家第三代半导体技术创新中心(苏州)材料生长与装备平台和企业联合研发的首台国产MOCVD(新型气相外延生长技术)设备,首炉试生长成功产出高质量GaN外延片,让苏州工业园区纳米技术应用产业再次聚焦业界目光。

据悉,这台国产MOCVD设备进一步提高了腔体的环境稳定性,通过对核心部件的优化设计,获得比传统商用设备更高的气流可调性和温度一致性,可以满足对外延要求更高的氮化物材料与器件(GaN基Micro-LED等)的外延生长和器件开发。


1、小火慢熬

种下一颗“种子”,做全世界没有做出来的技术和产品

纳米技术能干什么?将可通电的纳米复合材料应用在机翼上,就可以快速融冰、防冰,有效地消除安全隐患;将功能性纳米材料与汽车方向盘的皮革结合,它就能感知监测驾驶者的心率;高性能的纳米微球可用作药物载体,能将药物靶向输送到病变部位,实现靶向给药……纳米技术一方面对电子信息、新能源、新材料、生物医药等新兴产业有着重大的引领带动作用;另一方面,对传统产业也有重要价值,它能四两拨千斤地推动革新、实现转型。



别看纳米技术现在很火,10多年前,它还仅仅停留在概念,不少打着纳米旗号的伪纳米产品层出不穷。

2006年,苏州工业园区与中国科学院、江苏省、苏州市共同出资创建了中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,种下纳米产业发展的第一颗“种子”。

质疑声随即响起:苏州外向型经济正处高峰,制造业繁荣,为什么要投入大量资源去培育一个前景不明、基础不强的全新产业?

“中科院苏州纳米所的落成一般被看作是苏州纳米产业的起步,但此前几年政府已经对产业进行了深入调查研究。” 苏州工业园区产业创新中心处长邱晨韵说,产业布局的选择上,苏州考虑的是5—10年后的产业发展趋势。

在苏州采访中,从企业、园区到科研机构,对纳米产业发展的评价不约而同指向了一个字——“慢”。由于纳米产业涉及的领域更基础、更广泛,技术成果大规模应用相对较慢,企业需要逐步培育产业链,走了一些弯路。

苏州纳米产业培育是“小火慢熬”的过程。中科院苏州纳米所相关负责人介绍,作为产业“源头”,一方面围绕国家战略需求,做强基础研究,形成了一批重要科技成果;另一方面围绕苏州发展纳米产业需求,打通科研院所和地方产业资源。依靠原创性颠覆性技术突破,推动创新链和产业链融合,从底层技术做起,做全世界没有做出来的技术和产品。

穿梭在苏州工业园区,出租车司机告诉记者,中科院苏州纳米所刚成立时周边还是一片农田。如今,这里大院大所林立,上市企业遍布,高端人才集聚,已成为苏州最具创新活力的地区之一。


2、坐热“冷板凳”

专注量子点核心技术

量子点的生产车间,更像一所化学实验室:通风柜并排而列,柜中摆放着烧瓶、试管等仪器;工作人员身穿白大褂,双手通过隔离橡胶手套伸进柜子,动作轻缓地操作仪器。

“研发和制备都在这里。”星烁公司显示应用开发部部长程宁宁介绍,这里的量子点年产量可达百公斤级,但她和同事的主要工作仍是研发创新,“进一步优化量子点的结构设计,改进制备的方法和工艺,专注开发拥有自主知识产权的量子点核心技术。”

星烁公司董事长王允军向记者展示具有更高发光效率的量子点材料。

这样的研发工作,星烁公司从成立的第一天坚持至今。



“研发量子点,就是坐‘冷板凳’。”王允军告诉记者,量子点诞生于上世纪末,研究人员首先将其用于生化实验标记,作为荧光蛋白的替代材料,不过其他领域鲜有成功案例,“都知道这种材料好,但不知道还能怎么用。”

星烁公司研发人员占比始终在80%左右,硕博层次占比40%以上。星烁公司供图

那时,王允军正在国外从事分子医药学博士后研究工作,初识这种“神奇”的半导体纳米材料。2004年,王允军创办Mesolight公司,主导开发出多系列高质量低镉、无镉环保量子点,被全球百余座大学、科研院所和公司用于科研和新产品开发。2012年,王允军回国创业,继续深耕量子点新材料。

“回来的时候也没想好怎么用。”王允军坦言,星烁公司成立时,还是国内鲜有的专注量子点新材料研发制备的企业,下游的应用场景几乎为零,“当时只想先做出来、做好再说。”

苏州纳米城入驻企业超460家,其中国家级高新技术企业107家。

这一做,又是10余年。这些年,星烁公司的团队不断壮大,但研发人员占比始终在80%左右,硕博层次占比40%以上。目前,星烁公司拥有专利技术和保密工艺400余件,形成了多个世界领先的技术储备。

“把‘冷板凳’坐热了。”王允军说,近些年下游行业的应用场景逐渐丰富,国内从事量子点研制的机构已有10余家,而凭借在结构设计和制备工艺方面的独门绝技,星烁公司的产品也逐步打开了市场,“特别是在显示领域的应用,热度正在攀升。”


3、抢跑“新赛道”

发力量子点显示材料

星烁公司的门厅,摆放着索尼最近推出的量子点电视。这台采用三星QD-OLED面板的65寸电视,比同规格的OLED电视、Mini LED电视都要贵。

“一分钱一分货,显示效果确实更好。”星烁公司总经理助理厉芙伶说,在亮度、对比度、色域等关键指标上,量子点电视具有明显优势,“小小的量子点,能够带来颠覆性的改变。”

让量子点材料发挥颠覆性作用,正是星烁公司一直寻找的应用方向。近些年,日韩企业凭借在显示面板领域的先发优势,率先开启了量子点显示材料的产业化应用,量子点显示技术正在加速迭代演化。

王允军介绍,目前量子点显示技术已有三代——

第一代采用量子点色彩增强膜或光扩散板(QDEF),在LCD背光前加上一层量子点显示材料,即可明显提高显示色域,这也是最简单的量子点显示技术;

第二代采用量子点彩色滤光片(QDCC),取代传统的彩色滤光片,可与OLED、Mini-LED、Micro-LED等新型显示技术融合,上面提到的三星QD-OLED面板用的正是这种技术;

第三代采用主动式量子点发光二极管(AMQLED),利用电流直接驱动红、绿、蓝三色量子点发光层发光,被普遍认为是继主动式有机发光二极管(AMOLED)之后,更具颠覆性的显示技术,这也是目前显示面板行业主攻的一条技术路线。

从2016年开始,星烁公司与国内显示面板龙头企业开启合作,根据后者开发需求提供量子点显示技术支持。王允军介绍,公司已进行上述技术的探究,研发出用于AMQLED喷墨打印工艺的量子点墨水,正逐步实现全部三代量子点显示技术的应用开发。

在星烁公司的协助下,国内面板企业已成功制备一系列样机,特别是在AMQLED新一代显示技术的比拼中,先后推出5英寸、14英寸、55英寸AMQLED显示样机,抢下了国际新赛道上的“杆位”。有行业人士评价,这可能是中国显示行业依靠量子点显示技术实现的一次“弯道超车”。


4、种好“责任田”

助力新一代显示技术转型升级

量子点显示技术进步神速,量子点的大规模产业化应用似乎近在眼前。

屏幕供应链咨询公司DSCC预测,全球QD-OLED电视出货量将从2022年的不足50万台增长到2025年的超130万台。目前这种电视的面板仅有三星生产。而中国企业主攻的AMQLED显示面板,厂商预计将在5年内实现量产。王允军表示,量子点显示材料的规模化量产,也要跟上这个节奏,不能成为拖后腿的一环。

实现量子点显示材料的规模化量产,还有不少难题待解。王允军介绍,生产设备的自动化和产品质量的稳定性是关键。去年,星烁公司完成了C轮融资,总金额近1亿元,这些资金主要用于持续加大研发投入和产能扩张,继续推进新型结构设计、可控规模化制备和应用关键技术开发,助力新一代显示技术转型升级。

星烁公司成立以来,已成功融资近2亿元,苏州纳米城在其中的引导作用突出。“最关键的启动资金,就是园区投的。”王允军介绍,在那以后,苏州纳米城为企业成长留足了时间。

目前,在纳米城近1800亩土地上,入驻纳米企业超460家,其中国家级高新技术企业107家,走出15家上市公司。业余时间,王允军喜欢打篮球,球友多是苏州纳米城内的企业负责人,大家在切磋球技的同时也会交流创业感想。“从事基础材料行业的企业,往往需要更长时间的积累。”王允军告诉记者,最近两年,他常常听到队友的企业成功上市的消息,他们大多已在此落户10年以上。

“队友的成功既是鞭策也是鼓励。”王允军说,虽然实际的业务协同不多,但园区企业间的“氛围协同”也很重要,让他增添了不少信心,“现在我们就是要坚持精耕细作,与中国显示行业一起成长。”



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