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徐科中國氮化鎵半導體產業拓荒者

蘇州納維科技有限公司

徐科研究員在實驗室

徐科榮獲蘇州市首屆姑蘇人才獎

2010年11月1日,在第十二屆中國科協年會開幕式上,2010年度中國科協“求是杰出青年成果轉化獎”揭曉。中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所研究員、測試分析平臺主任、蘇州納維科技有限公司董事長徐科名列其中。

“求是杰出青年成果轉化獎”旨在獎勵既注重科學研究,又積極推動科研成果產業化,并取得了明顯經濟效益和社會效益,在廣大青年科技工作者中起到了良好榜樣作用的科研人員。
2007年,徐科在自己近15年氮化物材料研究的基礎上,在中科院蘇州納米所的支持下成立了蘇州納維科技有限公司(以下簡稱蘇州納維),并出任董事長,積極推動氮化鎵襯底晶片的技術研發和產業化進程。僅三年多時間,蘇州納維的氮化物襯底晶片生產技術就取得重大突破,達到世界先進水平,成為全球少數能夠提供氮化鎵襯底晶片的公司之一,為我國的氮化鎵半導體產業發展做出了卓越貢獻。而徐科,也正在努力奮斗,嘗試成為“一個有科學家頭腦和戰略眼光的企業家”。
立足前沿 鎖定氮化鎵

氮化鎵是一種具有較大禁帶寬度的半導體,屬于所謂寬禁帶半導體之列,是研制高效率、高功率微電子器件、光電子器件的新型半導體材料。作為第三代半導體材料之一,氮化鎵的研究與應用是目前全球半導體研究的前沿和熱點。氮化鎵所具有的直接帶隙寬、原子鍵強、熱導率高、化學穩定性好、抗輻射能力強等特點和性能,使得它在我們日常生活中的照明(節能燈)、顯示(LED顯示器)、通信(微波基站)、消費電子(藍光光驅的光頭)等各個領域都有廣泛應用。

氮化鎵襯底是高端氮化物半導體器件的基礎,在未來超高亮度LED、藍綠光激光器應用、功率微波電力電子器件等領域具有不可替代的重要意義,對于我國節能型通用照明、新一代激光投影顯示產業、醫療儀器、智能電網及微波通信等相關行業的發展影響重大。
徐科從1995年起,開始從事氮化物半導體材料的外延生長和物性研究工作。十幾年間,他最早開展了非極性氮化物的MOCVD外延生長工作,利用實時和原位監控的方法系統研究了氮化物的MBE和MOCVD生長機理、極性選擇、極性控制;闡明了極性對InN生長的特殊影響,也是國際上最早發現InN窄帶隙的研究者之一。

蘇州納米技術與納米仿生研究所是中科院與江蘇省、蘇州市政府共建的研究所,2006年9月18日奠基,最初就定位在應用基礎研究和產業化研發兩個方面。徐科是最早加入納米所的幾個研究員之一,負責研究所測試技術平臺建設。經過綜合考量,在楊輝所長的指導和支持下,徐科決定充分發揮自己的研究專長,將“氫化物氣相外延(HVPE)系統及氮化鎵襯底外延生長”作為下一步的科研方向,繼續推進氮化物半導體材料的研究與應用,目標直指產業化。

現在,雖然做氮化鎵材料的研發機構很多,但能做出高質量氮化鎵襯底晶片,即便在全球范圍內也只有寥寥幾家。而十幾年前,我國氮化鎵晶片及器件的關鍵技術遠落后于發達國家,高端應用產品完全依賴進口,且在尖端技術上受制于人。

徐科(右二)獲2010年中國科協“求是杰出青年成果轉化獎”

2007年5月,蘇州納維科技有限公司成立,徐科出任總經理。蘇州納維以中科院蘇州納米技術與納米仿生研究所為技術依托,以徐科為核心組建創業團隊,致力于氮化鎵襯底晶片及相關設備的研發和產業化。

蘇州納維在創立之初,就確立了以創新為先導,積極探索核心高科技的目標,立志突破發達國家技術封鎖,提高我國半導體照明、全色顯示、高功率微波器件等領域的整體研制水平,形成產業集群發展效應,實現我國民族產業的跨越式發展。
除徐科外,蘇州納維科技有限公司的研發團隊到現在也只有12人,納米所楊輝所長也為這支隊伍的成長傾注了大量的心血和精力。王建峰博士一畢業就加入到這個團隊,目前已成為能夠獨當一面的干將。就是這支迅速成長且具有極強凝聚力和團隊精神的隊伍,在過去三年多的時間里,重點開展了第三代半導體材料—氮化鎵襯底晶片的研發和產業化工作。從最初級的設備研發開始,一直到氮化鎵襯底晶片的全套技術,他們以極其頑強的精神和高超的戰斗力,攻克了一個個技術難關,研發出了國際領先水平的氮化鎵材料,為我國氮化鎵半導體產業的發展奠定了堅實的科技基礎。

突破封鎖 推進產業化

徐科介紹,最初的時候,沒有任何資金來源,項目是在蘇州納米所籌建工作組的大力支持下才得以開始運作。但也僅用了三個月的時間,徐科團隊便自行設計研制成功了第一臺用于氮化鎵生長的(HVPE)設備;2007年8月,蘇州納維的第一批氮化鎵襯底晶片也制備成功。“我們自主研發的設備不但成本只要商業化設備的十分之一,而且在該HVPE設備上首次實現了原位光學的實時監控,大大提高了設備的可控性和重復性,更為關鍵的是設備的運行成本得到大幅降低,使得我國利用HVPE方法實現氮化鎵晶片的產業化生產成為可能。”

緊接著,徐科獲得“蘇州工業園區首屆科技領軍人才”資助,氮化鎵襯底晶片研發項目也通過國內專家和風險投資公司的層層篩選,得到地方政府科技成果轉化項目和風險投資公司的投資,公司產業化發展有了資金保障,在氮化鎵晶片的設備和產品開發上取得飛速進展。

“經過一年半的努力,到2008年底,我們完成了HVPE設備由單片機向多片生產機型的升級,并達到了6臺的規模。氮化鎵晶片質量達到了國際同類產品的水平,蘇州納維成為中國第一個、國際上第七個能夠提供氮化鎵襯底晶片的公司。”徐科自豪地說。

2009年,蘇州納維在開辟市場的同時,又完成了另外兩款產品的研發:小尺寸自支撐氮化鎵和半絕緣氮化鎵襯底晶片。自此,我國擁有了具備完全自主知識產權的高質量氮化鎵材料,不必再受制于人。徐科解釋:“高質量氮化鎵材料和半絕緣氮化鎵,是研制短波長半導體激光器和高功率微波器件的基礎,因此,這兩款產品都是國際上對我國禁運的。”

蘇州納維取得的顯著成果,不僅得到了國內各方面的廣泛認可,在國際上也產生了一定的影響。2009年10月18日,徐科受邀赴韓國參加第八屆氮化物半導體國際峰會,在這個兩年一屆的氮化物半導體領域最高級別會議上,徐科做了《關于氮化鎵襯底晶片的研究和產業化進展》的30分鐘特邀報告。這是對該領域中國科學家前所未有的待遇,也足以證明國際同行對徐科團隊高質量氮化鎵襯底晶片研究推廣工作的高度認可。近幾年,徐科多次受特別邀請在國內和國際的重要會議上做報告,也與美國、英國、日本、中國香港等地的著名研究機構建立了密切合作關系。

中國工程院院士、江蘇省省長助理徐南平(右一)參觀指導蘇州納維科技有限公司

2010年1月,吳邦國委員長來江蘇考察高科技企業時,參觀了蘇州納維科技有限公司的氮化鎵襯底晶片,并高度贊揚說,這是未來光電子和微電子產業的核心戰略材料。

徐科介紹說:“基于氮化鎵襯底晶片的器件都是高利潤產品,一片2英寸的氮化鎵上可以制作5000個藍光激光器,而每個激光器的平均售價均在100美元以上。”但是,“目前氮化鎵襯底晶片的大宗用戶都在國外,例如生產藍光DVD的日本索尼公司和三洋公司,生產高功率微波晶體管的日本東芝和美國的Cree公司等。而他們都有本國固定的供貨商。”因此,蘇州納維將自己的產業化目標定位于努力打破國外在氮化鎵襯底晶片市場上的壟斷,同時為我國的下游企業用戶開發相關產品提供重要支撐。

2009年以來,蘇州納維和中科院北京半導體所、山東大學、山東華光、廈門大學、南昌大學、南昌晶能、西安電子科技大學、中電集團55所和13所、中科院蘇州納米所、蘇州納晶科技有限公司、武漢華燦等開展廣泛合作,為短波長激光器、超高亮度LED、微波器件等的研發提供免費或有償試用。

氮化鎵襯底研發和產業化的突破,必將提升我國氮化物半導體產業在高端應用領域中的國際競爭力,在產業發展的制高點上占領一席之地。
因創新成果突出,科技成果轉化效益顯著,徐科也獲得了眾多榮譽與獎勵:2007年“蘇州工業園區首屆科技領軍人才”、2007年“姑蘇創新創業領軍人才”、2008年“江蘇省高層次創業創新人才引進計劃”引進人才、2009年“江蘇省新長征突擊手”、2010中國科協“求是杰出青年成果轉化獎”等。這是對徐科及其團隊的最大肯定和鼓勵。
預期未來 任重而道遠

目前,蘇州納維已經擁有近20項核心技術專利,是中國首家氮化鎵襯底晶片供應商。針對企業、高校和研究所的不同用戶,蘇州納維現主要提供2英寸氮化鎵厚膜襯底、2英寸氮化鎵自支撐襯底、小尺寸方形氮化鎵襯底、小尺寸非極性面氮化鎵襯底、高結晶度氮化鎵粉體材料、圖形藍寶石襯底等多種類型產品。此外還可根據客戶具體要求,提供各種非標準氮化鎵襯底材料的制備,為多類型、多領域的相關應用提供技術支撐。

盡管已經取得了不菲的成績,但徐科說,現在的產業化仍然不夠規模化,雖然關鍵技術已經取得突破,開發出了產品,但要形成規模化、系統化、有市場競爭力的產品很難,要真正實現氮化鎵半導體產業的產業化發展,要走的路還很長。徐科認為,現在發展中遇到的問題,從根本上說是人才和觀念的問題。中國的研究體制和市場機制,決定了我們嚴重缺失介于科研院所和企業之間、既懂技術又熟悉市場的人才,科研和市場結合不夠密切,科技成果產業化鏈條不夠順暢。而且,科研人員和經營者的思想觀念仍存在很大差異,重技術、長線投資回報和偏利潤、注重眼前利益,兩種觀念無法得到最大范圍的融合,在高科技領域尤其如此。

徐科認為,中國要發展擁有自主知識產權的高科技產業,除了要具備國家大力提倡的自主創新精神之外,還需要科研人員思想觀念的轉變。我們的科研工作應該更加關注從重大產業和國家需求中凝練科研問題,需要有相當一批科研人員保持對市場和產業發展方向的敏銳性,著力解決產業化過程中的關鍵技術,達到產學研相結合,打造出基礎研究、變革性技術突破、產業化推廣的創新價值鏈。

現在,蘇州納維正在和幾家上市公司洽談合作,如達成一致,蘇州納維將獲得不低于2億人民幣的產業投資用以擴大生產規模,預計三年內公司總產值將超過3億元人民幣,五年內可望達到10億。徐科表示,“‘十二五’期間,我們將緊緊圍繞氮化物半導體的研發和產業化開展相關工作,在保障提高材料質量、增大晶圓尺寸的同時,降低成本,形成優勢,確立國際地位;在氮化鎵材料產業化應用的過程中,著力提升我國在氮化物半導體材料領域的國際競爭力,突破發展瓶頸,支撐我國在氮化物半導體的高端器件方面取得跨越式發展,在產業化方面取得一定的國際市場份額。”

徐科表示,蘇州納維將立足于材料生長技術和設備的持續創新,始終圍繞氮化物半導體材料及應用領域,打造具有原創知識產權和核心競爭力的國際化高科技公司,且努力將自己的技術輻射出去擴大影響,最終形成高科技產業群,促進我國氮化物半導體產業的發展。
徐科曾說:“未來十年我會盡最大努力成為一個企業家,然后50歲、60歲我會考慮重新做回一個科學家。”我們有理由相信,在徐科和他的團隊推動下,在眾多氮化鎵材料研究者努力下,中國氮化鎵半導體產業必將得到更加穩健有序的發展,迎來溢彩明天。

徐科,內蒙人,現為中科院蘇州納米所測試分析平臺主任、學術委員會副主任,創辦并兼任蘇州納維科技有限公司總經理、法人代表。1992年畢業于西安交通大學材料科學與工程學院金屬材料專業,后獲得該專業碩士學位。1998年獲得中科院上海光學精密機械研究所博士學位后,留所從事晶體生長、氮化物半導體材料外延生長的研究工作。

1999年赴日本千葉大學光電子研究中心進行博士后研究,并留日本工作。 2004年回國任教于北京大學物理學院,2006年加入蘇州納米技術與納米仿生研究所。徐科多年從事氮化物材料的應用研究與產業化工作,現承擔納米結構高效太陽能電池973項目部分任務、非極性GaN襯底國家自然科學基金項目、蘇州市納米專項、江蘇省重大科技成果產業化項目、中科院方向性項目等;發表學術論文60余篇,被引用350余次,單篇最高引用130次;在E-MRS、ISE3、MRS、ICNS等重要國際會議上做特邀報告10余次;申請專利20余項,其中國際專利2項。

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