徐科：中國氮化鎵半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)拓荒者

文/高妍 楊進(jìn)平

徐科：中國氮化鎵半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)拓荒者

文/高妍 楊進(jìn)平

徐科榮獲蘇州市首屆姑蘇人才獎(jiǎng)

徐科，內(nèi)蒙人，現(xiàn)為中科院蘇州納米所測(cè)試分析平臺(tái)主任、學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任，創(chuàng)辦并兼任蘇州納維科技有限公司總經(jīng)理、法人代表。1992年畢業(yè)于西安交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院金屬材料專業(yè)，后獲得該專業(yè)碩士學(xué)位。1998年獲得中科院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所博士學(xué)位后，留所從事晶體生長、氮化物半導(dǎo)體材料外延生長的研究工作。

1999年赴日本千葉大學(xué)光電子研究中心進(jìn)行博士后研究，并留日本工作。2004年回國任教于北京大學(xué)物理學(xué)院，2006年加入蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所。徐科多年從事氮化物材料的應(yīng)用研究與產(chǎn)業(yè)化工作，現(xiàn)承擔(dān)納米結(jié)構(gòu)高效太陽能電池973項(xiàng)目部分任務(wù)、非極性GaN襯底國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、蘇州市納米專項(xiàng)、江蘇省重大科技成果產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目、中科院方向性項(xiàng)目等；發(fā)表學(xué)術(shù)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(huì)議上做特邀報(bào)告10余次；申請(qǐng)專利20余項(xiàng)，其中國際專利2項(xiàng)。

2010年11月1日，在第十二屆中國科協(xié)年會(huì)開幕式上，2010年度中國科協(xié)“求是杰出青年成果轉(zhuǎn)化獎(jiǎng)”揭曉。中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所研究員、測(cè)試分析平臺(tái)主任、蘇州納維科技有限公司總經(jīng)理徐科名列其中。

“求是杰出青年成果轉(zhuǎn)化獎(jiǎng)”旨在獎(jiǎng)勵(lì)既注重科學(xué)研究，又積極推動(dòng)科研成果產(chǎn)業(yè)化，并取得了明顯經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(chǔ)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)，并出任總經(jīng)理，積極推動(dòng)氮化鎵襯底晶片的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。僅三年多時(shí)間，蘇州納維的氮化物襯底晶片生產(chǎn)技術(shù)就取得重大突破，達(dá)到世界先進(jìn)水平，成為全球少數(shù)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(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了卓越貢獻(xiàn)。而徐科，也正在努力奮斗，嘗試成為“一個(gè)有科學(xué)家頭腦和戰(zhàn)略眼光的企業(yè)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(dǎo)體，屬于所謂寬禁帶半導(dǎo)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(dǎo)體材料。作為第三代半導(dǎo)體材料之一，氮化鎵的研究與應(yīng)用是目前全球半導(dǎo)體研究的前沿和熱點(diǎn)。氮化鎵所具有的直接帶隙寬、原子鍵強(qiáng)、熱導(dǎo)率高、化學(xué)穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)等特點(diǎn)和性能，使得它在我們?nèi)粘Ｉ钪械恼彰?節(jié)能燈)、顯示(LED顯示器)、通信(微波基站)、消費(fèi)電子(藍(lán)光光驅(qū)的光頭)等各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。

氮化鎵襯底是高端氮化物半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)，在未來超高亮度LED、藍(lán)綠光激光器應(yīng)用、功率微波電力電子器件等領(lǐng)域具有不可替代的重要意義，對(duì)于我國節(jié)能型通用照明、新一代激光投影顯示產(chǎn)業(yè)、醫(yī)療儀器、智能電網(wǎng)及微波通信等相關(guān)行業(yè)的發(fā)展影響重大。

徐科從1995年起，開始從事氮化物半導(dǎo)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(shí)時(shí)和原位監(jiān)控的方法系統(tǒng)研究了氮化物的MBE和MOCVD生長機(jī)理、極性選擇、極性控制；闡明了極性對(duì)InN生長的特殊影響，也是國際上最早發(fā)現(xiàn)InN窄帶隙的研究者之一。

蘇州納米技術(shù)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(yīng)用基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化研發(fā)兩個(gè)方面。徐科是最早加入納米所的幾個(gè)研究員之一，負(fù)責(zé)研究所測(cè)試技術(shù)平臺(tái)建設(shè)。經(jīng)過綜合考量，在楊輝所長的指導(dǎo)和支持下，徐科決定充分發(fā)揮自己的研究專長，將“氫化物氣相外延(HVPE)系統(tǒng)及氮化鎵襯底外延生長”作為下一步的科研方向，繼續(xù)推進(jìn)氮化物半導(dǎo)體材料的研究與應(yīng)用，目標(biāo)直指產(chǎn)業(yè)化。

現(xiàn)在，雖然做氮化鎵材料的研發(fā)機(jī)構(gòu)很多，但能做出高質(zhì)量氮化鎵襯底晶片，即便在全球范圍內(nèi)也只有寥寥幾家。而十幾年前，我國氮化鎵晶片及器件的關(guān)鍵技術(shù)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，高端應(yīng)用產(chǎn)品完全依賴進(jìn)口，且在尖端技術(shù)上受制于人。

2007年5月，蘇州納維科技有限公司成立，徐科出任總經(jīng)理。蘇州納維以中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所為技術(shù)依托，以徐科為核心組建創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，致力于氮化鎵襯底晶片及相關(guān)設(shè)備的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。

中國工程院院士、江蘇省省長助理徐南平(右一)參觀指導(dǎo)蘇州納維科技有限公司

徐科(右二)獲2010年中國科協(xié)“求是杰出青年成果轉(zhuǎn)化獎(jiǎng)”

蘇州納維在創(chuàng)立之初，就確立了以創(chuàng)新為先導(dǎo)，積極探索核心高科技的目標(biāo)，立志突破發(fā)達(dá)國家技術(shù)封鎖，提高我國半導(dǎo)體照明、全色顯示、高功率微波器件等領(lǐng)域的整體研制水平，形成產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)我國民族產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展。

除徐科外，蘇州納維科技有限公司的研發(fā)團(tuán)隊(duì)到現(xiàn)在也只有12人，納米所楊輝所長也為這支隊(duì)伍的成長傾注了大量的心血和精力。王建峰博士一畢業(yè)就加入到這個(gè)團(tuán)隊(duì)，目前已成為能夠獨(dú)當(dāng)一面的干將。就是這支迅速成長且具有極強(qiáng)凝聚力和團(tuán)隊(duì)精神的隊(duì)伍，在過去三年多的時(shí)間里，重點(diǎn)開展了第三代半導(dǎo)體材料——氮化鎵襯底晶片的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作。從最初級(jí)的設(shè)備研發(fā)開始，一直到氮化鎵襯底晶片的全套技術(shù)，他們以極其頑強(qiáng)的精神和高超的戰(zhàn)斗力，攻克了一個(gè)個(gè)技術(shù)難關(guān)，研發(fā)出了國際領(lǐng)先水平的氮化鎵材料，為我國氮化鎵半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的科技基礎(chǔ)。

徐科研究員在實(shí)驗(yàn)室

突破封鎖 推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化

徐科介紹，最初的時(shí)候，沒有任何資金來源，項(xiàng)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(yùn)作。但也僅用了三個(gè)月的時(shí)間，徐科團(tuán)隊(duì)便自行設(shè)計(jì)研制成功了第一臺(tái)用于氮化鎵生長的(HVPE)設(shè)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(fā)的設(shè)備不但成本只要商業(yè)化設(shè)備的十分之一，而且在該HVPE設(shè)備上首次實(shí)現(xiàn)了原位光學(xué)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，大大提高了設(shè)備的可控性和重復(fù)性，更為關(guān)鍵的是設(shè)備的運(yùn)行成本得到大幅降低，使得我國利用HVPE方法實(shí)現(xiàn)氮化鎵晶片的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)成為可能?！?/p>

緊接著，徐科獲得“蘇州工業(yè)園區(qū)首屆科技領(lǐng)軍人才”資助，氮化鎵襯底晶片研發(fā)項(xiàng)目也通過國內(nèi)專家和風(fēng)險(xiǎn)投資公司的層層篩選，得到地方政府科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目和風(fēng)險(xiǎn)投資公司的投資，公司產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有了資金保障，在氮化鎵晶片的設(shè)備和產(chǎn)品開發(fā)上取得飛速進(jìn)展。

“經(jīng)過一年半的努力，到2008年底，我們完成了HVPE設(shè)備由單片機(jī)向多片生產(chǎn)機(jī)型的升級(jí)，并達(dá)到了6臺(tái)的規(guī)模。氮化鎵晶片質(zhì)量達(dá)到了國際同類產(chǎn)品的水平，蘇州納維成為中國第一個(gè)、國際上第七個(gè)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(chǎng)的同時(shí)，又完成了另外兩款產(chǎn)品的研發(fā)：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(shí)產(chǎn)權(quán)的高質(zhì)量氮化鎵材料，不必再受制于人。徐科解釋：“高質(zhì)量氮化鎵材料和半絕緣氮化鎵，是研制短波長半導(dǎo)體激光器和高功率微波器件的基礎(chǔ)，因此，這兩款產(chǎn)品都是國際上對(duì)我國禁運(yùn)的?！?/p>

蘇州納維取得的顯著成果，不僅得到了國內(nèi)各方面的廣泛認(rèn)可，在國際上也產(chǎn)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(dǎo)體國際峰會(huì)，在這個(gè)兩年一屆的氮化物半導(dǎo)體領(lǐng)域最高級(jí)別會(huì)議上，徐科做了《關(guān)于氮化鎵襯底晶片的研究和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展》的30分鐘特邀報(bào)告。這是對(duì)該領(lǐng)域中國科學(xué)家前所未有的待遇，也足以證明國際同行對(duì)徐科團(tuán)隊(duì)高質(zhì)量氮化鎵襯底晶片研究推廣工作的高度認(rèn)可。近幾年，徐科多次受特別邀請(qǐng)?jiān)趪鴥?nèi)和國際的重要會(huì)議上做報(bào)告，也與美國、英國、日本、中國香港等地的著名研究機(jī)構(gòu)建立了密切合作關(guān)系。

2010年1月，吳邦國委員長來江蘇考察高科技企業(yè)時(shí)，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(yáng)說，這是未來光電子和微電子產(chǎn)業(yè)的核心戰(zhàn)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(chǎn)品，一片2英寸的氮化鎵上可以制作5000個(gè)藍(lán)光激光器，而每個(gè)激光器的平均售價(jià)均在100美元以上?！钡牵澳壳暗壱r底晶片的大宗用戶都在國外，例如生產(chǎn)藍(lán)光DVD的日本索尼公司和三洋公司，生產(chǎn)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?！币虼耍K州納維將自己的產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)定位于努力打破國外在氮化鎵襯底晶片市場(chǎng)上的壟斷，同時(shí)為我國的下游企業(yè)用戶開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品提供重要支撐。

2009年以來，蘇州納維和中科院北京半導(dǎo)體所、山東大學(xué)、山東華光、廈門大學(xué)、南昌大學(xué)、南昌晶能、西安電子科技大學(xué)、中電集團(tuán)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(fā)提供免費(fèi)或有償試用。

氮化鎵襯底研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的突破，必將提升我國氮化物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在高端應(yīng)用領(lǐng)域中的國際競(jìng)爭(zhēng)力，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制高點(diǎn)上占領(lǐng)一席之地。

因創(chuàng)新成果突出，科技成果轉(zhuǎn)化效益顯著，徐科也獲得了眾多榮譽(yù)與獎(jiǎng)勵(lì)：2007年“蘇州工業(yè)園區(qū)首屆科技領(lǐng)軍人才”、2007年“姑蘇創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)領(lǐng)軍人才”、2008年“江蘇省高層次創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新人才引進(jìn)計(jì)劃”引進(jìn)人才、2009年“江蘇省新長征突擊手”、2010中國科協(xié)“求是杰出青年成果轉(zhuǎn)化獎(jiǎng)”等。這是對(duì)徐科及其團(tuán)隊(duì)的最大肯定和鼓勵(lì)。

蘇州納米所測(cè)試分析平臺(tái)團(tuán)隊(duì)合影

預(yù)期未來 任重而道遠(yuǎn)

目前，蘇州納維已經(jīng)擁有近20項(xiàng)核心技術(shù)專利，是中國首家氮化鎵襯底晶片供應(yīng)商。針對(duì)企業(yè)、高校和研究所的不同用戶，蘇州納維現(xiàn)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(jié)晶度氮化鎵粉體材料、圖形藍(lán)寶石襯底等多種類型產(chǎn)品。此外還可根據(jù)客戶具體要求，提供各種非標(biāo)準(zhǔn)氮化鎵襯底材料的制備，為多類型、多領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

盡管已經(jīng)取得了不菲的成績，但徐科說，現(xiàn)在的產(chǎn)業(yè)化仍然不夠規(guī)?；?，雖然關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)取得突破，開發(fā)出了產(chǎn)品，但要形成規(guī)?；?、系統(tǒng)化、有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品很難，要真正實(shí)現(xiàn)氮化鎵半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，要走的路還很長。徐科認(rèn)為，現(xiàn)在發(fā)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(chǎng)機(jī)制，決定了我們嚴(yán)重缺失介于科研院所和企業(yè)之間、既懂技術(shù)又熟悉市場(chǎng)的人才，科研和市場(chǎng)結(jié)合不夠密切，科技成果產(chǎn)業(yè)化鏈條不夠順暢。而且，科研人員和經(jīng)營者的思想觀念仍存在很大差異，重技術(shù)、長線投資回報(bào)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(lǐng)域尤其如此。

徐科認(rèn)為，中國要發(fā)展擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高科技產(chǎn)業(yè)，除了要具備國家大力提倡的自主創(chuàng)新精神之外，還需要科研人員思想觀念的轉(zhuǎn)變。我們的科研工作應(yīng)該更加關(guān)注從重大產(chǎn)業(yè)和國家需求中凝練科研問題，需要有相當(dāng)一批科研人員保持對(duì)市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向的敏銳性，著力解決產(chǎn)業(yè)化過程中的關(guān)鍵技術(shù)，達(dá)到產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，打造出基礎(chǔ)研究、變革性技術(shù)突破、產(chǎn)業(yè)化推廣的創(chuàng)新價(jià)值鏈。

現(xiàn)在，蘇州納維正在和幾家上市公司洽談合作，如達(dá)成一致，蘇州納維將獲得不低于2億人民幣的產(chǎn)業(yè)投資用以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，預(yù)計(jì)三年內(nèi)公司總產(chǎn)值將超過3億元人民幣，五年內(nèi)可望達(dá)到10億。徐科表示，“‘十二五’期間，我們將緊緊圍繞氮化物半導(dǎo)體的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化開展相關(guān)工作，在保障提高材料質(zhì)量、增大晶圓尺寸的同時(shí)，降低成本，形成優(yōu)勢(shì)，確立國際地位；在氮化鎵材料產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的過程中，著力提升我國在氮化物半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的國際競(jìng)爭(zhēng)力，突破發(fā)展瓶頸，支撐我國在氮化物半導(dǎo)體的高端器件方面取得跨越式發(fā)展，在產(chǎn)業(yè)化方面取得一定的國際市場(chǎng)份額?！?/p>

徐科表示，蘇州納維將立足于材料生長技術(shù)和設(shè)備的持續(xù)創(chuàng)新，始終圍繞氮化物半導(dǎo)體材料及應(yīng)用領(lǐng)域，打造具有原創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)和核心競(jìng)爭(zhēng)力的國際化高科技公司，且努力將自己的技術(shù)輻射出去擴(kuò)大影響，最終形成高科技產(chǎn)業(yè)群，促進(jìn)我國氮化物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

徐科曾說：“未來十年我會(huì)盡最大努力成為一個(gè)企業(yè)家，然后50歲、60歲我會(huì)考慮重新做回一個(gè)科學(xué)家。”我們有理由相信，在徐科和他的團(tuán)隊(duì)推動(dòng)下，在眾多氮化鎵材料研究者努力下，中國氮化鎵半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)必將得到更加穩(wěn)健有序的發(fā)展，迎來溢彩明天。