学者?學生

95998888老品牌值得信赖

發布者:程毓發布時間:2022-06-21浏覽次數:10

記者禾正青 

    在5G通信传输中,如果有超过0.1摄氏度的温度波动,网络信号可能就不稳定,因此需要精准控温的制冷芯片。这类高性能芯片,我国光通讯企业全部从日本、美国和俄罗斯进口。自从中美贸易战以来,从国外进口Micro-TEC芯片变得越来越困难,严重影响了我国5G光通讯行业的发展。

    我校材料与冶金学院樊希安教授带领科研团队,经过十八年的科技攻关,不仅研发出满足光通信器件的高性能芯片,而且近日实现规模投产下线,打破了国外技术壁垒,为通信企业解决了恒温芯片“卡脖子”难题。

    在樊希安创办的公司里,几十名工人正在紧张地工作。樊教授小心翼翼拿出一个1.6×1.6毫米的芯片:“这个微型半导体制冷芯片是国内首批微型制冷芯片。”他介绍,这样的芯片以往从国外进口,原材料每吨需要两百万人民币,现在我们自主研发,原材料每吨降至几十万人民币。  

帶著團隊創新創業

    打破国外的技术垄断,降低产品的价格,是樊希安研发的初衷。他带着团队师生,紧盯“冶金、材料行业的应用基础及其关键技术”,在实验室里反复攻关,“一些关键领域的技术,无法通过查阅论文获得。我们对材料进行大量实验,有时候经过千百回实验,才慢慢总结摸索出关键技术。”

    历经十多年研究,樊希安团队在热-电转换温差发电技术、磁-电能量转换技术、辐射换热技术及其关键新材料领域取得了一个又一个突破。

    “基础研究要面向科学前沿,应用研究要面向市场需求。”樊希安产生了创业的念头,“开办公司、转化成果。”做企业需要团队、资金、管理、市场,他开启了一段艰难的创业历程。

    2011年,樊希安在江苏张家港成立了公司,致力于高温红外辐射节能涂层产业化。第一次创业,没有经验、没有资金、没有厂房、没有工人、没有设备,前期十分艰辛。

    坚持几年后,公司开发了6个系列高温红外辐射材料与涂层技术并实现量产,成功在南京钢铁、美的集团、清江化工等高温工业企业实施,为高耗能企业的节能减排做出了贡献。

    但长时间在武汉、张家港两地奔波,还要忙教学和科研,尽管公司已经盈利,樊希安考虑再三,决定将生产基地迁回湖北。

    2015年前后,湖北省相继出台“科技十条”“新九条”,赋予高校和团队科技成果的使用权、经营权和处置权。2017年,武科大出台鼓励教授在岗、离岗创业管理办法,并成立26个平台机构,促进成果落地转化。

    在一次校企对接活动中,武科大向鄂州市昌达资产经营有限公司推荐了樊希安的项目。起草合同、修改协议、注册场地、评估资产……学校为樊希安转化科技成果“全程护航”。

    2018年初,樊希安带领2名教师和4名硕士毕业生,以技术入股注册成立湖北赛格瑞股份有限公司,成为武科大第一家学校参股、教授创业的企业。樊希安成为武科大科技成果转化新政策出台后的首个教授创业的“实践者”。 

打破成果轉化的壁壘

    技术的突破并不意味着科研成果的实用化,成果的转化往往需要长期持续的投资、科学的管理和专业的技术人才等多方面投入,并且面临失败的风险。

    芯片材料的生产技术要求极高。樊希安说,就拿一块1.6×1.6毫米的微型半导体制冷芯片来说,主工序近40道,辅助工序近100道,从原料到成品,从材料切割到封装,任何一个环节出现偏差,都有可能前功尽弃。
     芯片剛剛開始量産時,爲尋找一種固定器件的黏合劑,他和助手買來市場上的50多種膠水,經過近一個月的反複比較試驗,才找到最合適的。

    没有熟练的技术工人,没有现成的经验遵循,起初的大半年,生产废片率极高。  “一开机就是十几万元,做出来却是一堆垃圾,虽然工资照常发,一些员工还是失去了信心。”樊希安说,公司两位高管在一个月里相继离职。
     “大家一定要對我們的技術有信心!”樊希安沒日沒夜守在車間,給員工打氣。最艱難的時候,他與技術人員住在公司,和大家一起解決問題。

    恒温芯片的外观尺寸只有几毫米,对精度要求达到5微米。为了精准制造出几毫米的芯片,樊希安带领团队自制了几十套模具,反复实验才获得成功。

    两个月后,生产废片率基本控制在3%,公司迎来了第一笔22.8万元的订单。之后,又签下500万元热电芯片销售订单,终于打破科研成果与实际应用间的壁垒。    

    樊希安研发的半导体芯片,有两大应用方向,一是制冷,二是温差发电。在公司展示区,樊希安演示了温差发电技术在生活中的应用。智能可穿戴设备利用体温发电电池,核心是一块感应到温度就会产生电压的芯片。人体和环境温差越大,可发电量就越多。一块只有大拇指大小的芯片,就可以为智能手表、手环等可穿戴设备供电。

    “樊教授是一个有强烈家国情怀的人,他一直告诉我不要唯论文,要求我们做有科学价值和应用价值的研究。”2020级博士生胡晓明,从本科开始就跟随樊希安做研究、搞创业。

    胡晓明说,樊教授经常和大家探讨,科技成果本身并不等同于现实生产力,“要勇于跨越科技成果转化的‘死亡之谷’”。在跟随樊教授创业过程中,他感受到,企业运营、产品展现、筹措资金,处处皆是学问。 

瞄准5G光通訊市場

    微型半导体制冷芯片Micro-TEC,是5G通讯光器件精准控温的唯一解决方案,确保光电转换效率和网络通信信号的稳定。樊希安介绍:“普通电子产品也会用到制冷芯片,例如许多手机在打游戏时会比较烫手。我们产品就像在手机内部装了空调,给它降温。”

    樊希安拿出一块毫不起眼的小芯片:“这块Micro-TEC芯片在制作工艺上,我们已经精确到了5微米,产品弥补了国内在该领域的空白,解决了国内无法生产超微型TEC芯片的瓶颈。”

    说完,他便“捣鼓”了起来,一台简易的半导体空调便开始制冷了,温度表显示28摄氏度的室温,2、3秒不到已降温至6摄氏度。

    经过四年的发展,樊希安团队建成全球第一家掌握SPS技术批量制造热电材料,国内率先掌握高强高优值n型碲化铋热电材料的批量制造,全球第一家掌握晶圆级封装技术封装Micro-TEC和Mini-TEC芯片的科研成果转化平台,解决了我国光芯片热管理和精准控温卡脖子的技术难题,打破国外技术垄断,对助推我国5G产业发展具有重要意义。该项目技术已成功应用于东方电子、鸿昌电子、雷子克等多家企业,产生的经济效益过1亿元,取得了良好的经济效益、社会效益和环境效益。

    在经营企业中,樊希安经常发现新问题。他把企业问题带回学校,有针对性地做科研,再把科研成果带到企业应用。2022年1月18日,樊希安教授牵头的“5G光模块用Micro-TEC芯片的产业化”项目,在第六届中国光谷3551国际创业大赛全球总决赛获得最高奖,也是唯一的特等奖;4月,樊希安团队登上湖北省第二届高价值专利大赛金奖的领奖台。他培养的學生不仅在各类全国性科技学术竞赛中多次获特等奖、金奖,而且成为各行各业的高素养科研人才。

    展望未来,樊希安说:“计划通过3-5年发展,建成2000万只5G光模块用Micro-TEC芯片的生产规模,实现销售额5亿元以上,带动就业1000人以上。”

   

 

 

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