武汉推进未来产业创新发展，正加快打造化合物半导体创新高地和产业集群。九峰山实验室吸引了近30家半导体链条企业比邻而居，一批先进半导体“卡脖子”技术的破局者在武汉涌现。
近日，第一财经记者在调研未来产业之先进半导体细分领域时发现，全球第一条8英寸薄膜铌酸锂产线就建在武汉。
新“芯”产线抢占千亿市场
在武汉安湃光电有限公司（下称“安湃光电”）陈列柜内，记者看到，一张唱片大小的彩色圆片上，密密麻麻地刻着一圈圈排列有序的金属线与微型结构，这是光通信领域的新产品——薄膜铌酸锂电光调制器芯片晶圆。
薄膜铌酸锂，一个大多数人都十分陌生的新材料词语，却在光电子通信领域代表着一个新兴赛道。随着5G网络、人工智能、云服务、虚拟现实等技术的快速发展，对网络流量的速度和传输速率的要求也越来越高。这对光通信网络的核心器件——电光调制器提出了更高容量、更低功耗的需求。
“薄膜铌酸锂材料在业内有‘光学硅’之称，因其优异的电光效应，已成为高速光电芯片市场的新赛道。”安湃光电总经理孙昊骋介绍，薄膜铌酸锂的应用领域很广，从高速光通信、雷达与卫星通信，到数据中心、量子通信等。
尽管性能优越，但薄膜铌酸锂比传统材料刻蚀难度更高，要将其加工成电光调制器的核心元器件，如同“在金刚石上雕花”。从2012年开始探索薄膜铌酸锂流片工艺，到2016年成功研制出薄膜铌酸锂电光调制器样片，再到2018年在实验室实现小规模生产，这背后是安湃光电研发团队从上千次失败结果中探索出来的一条成功路径。
“当收到合作客户希望我们扩大产能的正向反馈后，研发团队看到该技术广阔的市场前景，并开始筹划产业化发展。”孙昊骋介绍，2021年，我们8位博士生组成初创团队在上海成立安湃光电，不久后就获得了来自北京的峰瑞天使基金2500万元的首轮投资。
起初，安湃光电采用Fabless模式，为了更好把控流片良率，公司决定自建生产线。在A轮融资领投人深圳同创伟业的引荐下，公司决定把芯片的研发和流片方面业务布局在武汉，上海则承担贸易相关的业务。
2023年9月，安湃光电建成集设计和生产于一体的全链条半导体流片线，总投资6000万元。这是全球第一条8英寸薄膜铌酸锂产线，通过全链条创新，打通了光刻、刻蚀、镀膜、耦合封装、测试、可靠性等技术环节，实现规模量产。
据介绍，安湃光电已实现多通道调制器阵列、强度、相位、IQ、相干等各品类数十种薄膜铌酸锂调制器芯片的批量生产，生产的薄膜铌酸锂电光调制器芯片具有超高带宽、低损耗、小尺寸等优势，已在多个用户的不同应用场景中得到批量应用，受到用户好评。
海外权威机构预测，薄膜铌酸锂材料的应用将在2025年爆发，年增长率在一倍以上，到2030年，全球高速光模块市场规模将达到500～1000亿元，薄膜铌酸锂高速芯片将占据相当一部分市场份额。
开放式科研平台“链上成景”
在中国工程院院士、国家新材料产业发展专家咨询委员会主任干勇看来，我国已形成化合物半导体全产业链，这将摆脱对高精度光刻机为代表的先进加工设备的依赖，有望在全球半导体产业格局中找到超车突破口。
在这“一脚油门”中，武汉努力扮演发动机角色。
2023年3月，聚焦化合物半导体研发与创新的湖北九峰山实验室正式投入运营。运行一年来，九峰山实验室实现了8寸中试线通线运行，首批晶圆（高精密光栅）成功下线，填补了国内高线密度、超高折射率、非周期性高精密光栅生产工艺空白；全球首片8寸硅光薄膜铌酸锂光电集成晶圆也于今年3月成功下线，可实现超低损耗、超高带宽的高端光芯片规模制造，为目前全球综合性能最优的光电集成芯片。
除自身不断创新突破外，作为国内为数不多的公共、开放、中立、共享的科研平台，九峰山实验室还与产业链各龙头企业通力合作，以“用”为导向，布局开发共性技术，推进国产半导体材料、设备的验证工作，打造化合物半导体中试平台。
近日，第一财经记者走进九峰山实验室，9000平方米的洁净室内，有上百个项目在同时运转，实验室内随处可见科研人员与产业链企业联合研发的身影。上海邦芯半导体科技有限公司研发的刻蚀、薄膜沉积设备，在九峰山实验室的助推下，实现多款设备的量产。武汉驿天诺科技有限公司与九峰山实验室合作开发的硅光及三代半导体晶圆级、芯片级、器件级封测装备，测试精度达到微米级。华工科技研制的首套高端半导体晶圆激光切割系列装备借助九峰山实验室平台通过了中试验证，获取测试报告的设备已成功导入下游企业。
九峰山实验室有关负责人表示，我们希望与更多合作伙伴共同点亮化合物半导体平台、技术、产业的“灯塔”，为未来3～10年的技术难题进行前沿探索和技术攻关，打通全产业链条中的“断点”，拉平产学研融合发展的鸿沟，引领全球化合物半导体技术进步。
与九峰山实验室一街之隔的九峰山科技园正火热建设，将构建从设备、材料、设计到器件、封装等的全产业链体系，形成创新活跃、要素齐全、开放协同的产业生态。驿天诺科技有限公司董事长单娜表示，在九峰山实验室平台的引荐下，公司已经拓展了一批新客户，获得了一批订单，下一步还会入驻九峰山科技园区，进一步扩大经营规模。
武汉新创元半导体有限公司距离九峰山实验室约一公里。公司董事长赵勇曾是武汉华星光电创始人。2021年，从显示面板产业转换赛道，他仍然选择扎根武汉再创业，并将目光瞄准集成电路产业链中的IC载板行业。新创元半导体拥有全球独创的离子注入镀膜等原创性核心技术，目前围绕这一独家技术已在全球范围内申请专利115项，授权专利68项。采用离子注入镀膜的IC载板线宽可低至1微米，其独有的RDL On Substrate产品技术将成为又一竞争力极强的先进封装技术。武汉新创元进入IC载板行业，有利于国产替代水平的进一步提升。
不到两年时间，九峰山实验室周边已聚集了近30家化合物半导体龙头企业和创新型中小企业，总估值超百亿元，培育半导体领域人才超3万人。到2025年，这里将聚集产业链企业100家以上，培育1到2家细分领域龙头企业，在存储、化合物半导体、传感器、先进封装等细分领域打造一批创新产品，形成化合物半导体全产业生态。
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