手機電腦快充器件、新能源車載電源、5G基站、MicroLED、深紫外LED……這些設(shè)備都離不開氮化鎵外延材料，這也讓該材料成為資本市場關(guān)注的“寵兒”。

根據(jù)相關(guān)市場調(diào)研機構(gòu)的預測顯示，到2026年，全球氮化鎵電子和光電子材料和器件市場規(guī)模將突破423億美元，年均復合增長率約為13.5%。這意味著氮化鎵有望成為第三代半導體市場的“香餑餑”。

北京大學物理學院教授沈波團隊在學校的支持下，推動北京大學寬禁帶半導體研究中心的科研成果落戶順義區(qū)第三代半導體產(chǎn)業(yè)園，并以技術(shù)入股形式成立北京中博芯半導體科技有限公司（以下簡稱中博芯）。

日前，沈波在接受《中國科學報》記者采訪時表示：“2024年公司的主要任務(wù)是早日實現(xiàn)氮化鎵外延片銷售的大幅提升。”

沈波 受訪者供圖

技術(shù)獲得認可

進入21世紀以來，以氮化鎵、碳化硅、氧化鎵、金剛石為四大代表的第三代半導體材料開始初露頭角。

禁帶寬度大、擊穿電場強、導通電阻低、電子遷移率高、轉(zhuǎn)換效率高、熱導率高、損耗低……這些優(yōu)勢使得氮化鎵成為備受關(guān)注的第三代半導體材料。

1995年在日本取得博士學位后，沈波就開始從事氮化鎵外延片材料的研究，取得了突出的學術(shù)成就。沈波告訴《中國科學報》：“我們研究的落腳點就是要解決氮化鎵半導體走向?qū)嶋H應(yīng)用面臨的各種關(guān)鍵科學技術(shù)問題，這也是我們半導體物理這個學科本身的特點。”

“氮化物半導體是一種寬禁帶半導體，主要制備方法是外延生長在藍寶石、硅等異質(zhì)襯底材料上，外延材料中高缺陷密度成為氮化物半導體技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。”沈波團隊的主要研究圍繞大失配異質(zhì)外延展開，包括襯底的圖形化技術(shù)等領(lǐng)域。

憑借氮化物半導體大失配異質(zhì)外延技術(shù)，沈波團隊獲得2018年度國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎，獲獎理由是，發(fā)明了有效提升外延質(zhì)量的圖形化藍寶石襯底新技術(shù)和外延生長新方法，制備出部分質(zhì)量指標國際領(lǐng)先的氮化物半導體外延材料，比較好地解決了襯底和氮化鎵失配的問題，并實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

“實驗室里技術(shù)要變成企業(yè)產(chǎn)品，需要一個復雜的中試過程，此前我們一直跟企業(yè)合作，2020年我們在北京大學科技成果轉(zhuǎn)化管理部門的幫助下成立了中博芯。”沈波介紹，“從最初的5人到如今40多人，中博芯的技術(shù)產(chǎn)品已經(jīng)獲得越來越多的認可。”

產(chǎn)品適銷對路

這些年來，沈波團隊在技術(shù)攻關(guān)的同時一直跟產(chǎn)業(yè)界保持密切合作，在他眼中，將技術(shù)成果轉(zhuǎn)讓給企業(yè)是成果轉(zhuǎn)化，自己親自參與創(chuàng)業(yè)也是成果轉(zhuǎn)化，后者比寫一篇論文更復雜。

沈波發(fā)現(xiàn)，公司在技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)沒有特別大的困難，要打開市場，除了高性能外，產(chǎn)品適銷對路更重要。

企業(yè)內(nèi)部管理、產(chǎn)品市場銷售、跟社會和政府打交道……這些對沈波來說有點困難，用他的話來說：“大學教授也得從頭開始學。做實驗有時候為達到指標而不計成本，做企業(yè)需要關(guān)注質(zhì)量、關(guān)注訂單、關(guān)注客戶，企業(yè)生產(chǎn)需要標準化、可重復的工藝技術(shù)，才能更好地適應(yīng)市場形勢變化。”

“雖然我們在實驗室已經(jīng)將技術(shù)產(chǎn)品打磨得很好，但批量生產(chǎn)更看重成熟穩(wěn)定的產(chǎn)品輸出，而不完全是實驗室那些高要求下產(chǎn)出的亮眼指標。”沈波告訴《中國科學報》，“創(chuàng)業(yè)的第一步是將技術(shù)落地變成產(chǎn)品，第二步是打開市場完成銷售，第三步是擴大規(guī)模實現(xiàn)盈利，現(xiàn)在中博芯處于第二個階段。”

據(jù)了解，中博芯已經(jīng)擁有LED外延用高溫MOCVD、大尺寸Si基GaN外延用MOCVD、4英寸芯片線，以及各類半導體分析測試設(shè)備，涵蓋了從外延生長到芯片制備等產(chǎn)業(yè)鏈上各環(huán)節(jié)。

“現(xiàn)在，公司有專業(yè)的運營管理團隊，我除了公司工作外，依然在北京大學從事教書育人和科學研究。”在創(chuàng)業(yè)的同時，沈波并沒有耽誤科研工作。

2023年6月，沈波團隊在氮化物寬禁帶半導體大失配異質(zhì)外延研究上獲重要進展——創(chuàng)新發(fā)展了一種“可控離散和可控聚合”的外延方法, 相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然-材料》， 并榮膺2023年度“中國半導體十大研究進展”。沈波說：“由于前期創(chuàng)業(yè)的基礎(chǔ)，這些新的成果也很順利地快速投入公司的產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用推廣。”

資本早期介入

盡管中博芯的成立時間不長，但在其成立之初就收獲了資本市場的關(guān)注。

由北京大學與北京科創(chuàng)基金合作組建北京大學科技成果轉(zhuǎn)化基金——元培基金就是陪伴中博芯成長的一支耐心基金。該基金規(guī)模10.02億人民幣，用以聚焦北大重大原始創(chuàng)新項目，支持原始創(chuàng)新從實驗室走向市場。2019年，沈波在申請校內(nèi)科技成果轉(zhuǎn)化的過程中，元培基金就主動找上門。

“我們在關(guān)注第三代半導體材料的時候，就已經(jīng)了解到沈波及其帶領(lǐng)的北京大學寬禁帶研究中心是國內(nèi)氮化鎵材料研發(fā)技術(shù)實力最強的團隊之一。”元培基金董事總經(jīng)理潘峰告訴《中國科學報》，“沈波團隊在技術(shù)水平、投資規(guī)模、產(chǎn)品領(lǐng)先性等方面均占優(yōu)，這也是我們投資的主要考量。”

談及資本市場為什么關(guān)注氮化鎵外延材料，潘峰表示，目前國內(nèi)的氮化鎵外延材料發(fā)展處于產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的初期，已經(jīng)在5G基站、手機快充領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了較為普遍的應(yīng)用，未來在數(shù)據(jù)中心電源、汽車電源、新型顯示領(lǐng)域，還有著廣闊的應(yīng)用前景。

“在氮化鎵外延材料這塊，國內(nèi)團隊的技術(shù)已經(jīng)處于全球領(lǐng)先水平，市場需求卻沒有得到充分滿足，整體供應(yīng)偏緊張，主要原因是外延材料生長過程中的技術(shù)難度較高，對設(shè)備、工藝、材料理解等各方面都是全新的挑戰(zhàn)。”潘峰指出，如今主流的氮化鎵外延材料所用的襯底包括硅襯底和碳化硅襯底兩類，硅襯底價格便宜，但產(chǎn)品性能不足；碳化硅高溫高頻等各項性能優(yōu)異，但碳化硅襯底成長慢、尺寸小、良率低，導致成本過高，下游市場接受難度較大。

潘峰認為，氮化鎵外延材料企業(yè)未來發(fā)展的機會體現(xiàn)在三個方面：一是有完整的工藝能力，有能力面對下游不同行業(yè)的需求，使用硅、碳化硅、氮化鎵、藍寶石不同襯底來生長優(yōu)質(zhì)外延材料的能力；二是有能力使用低成本大尺寸硅襯底，生長出高質(zhì)量氮化鎵外延材料的能力；三是在MOCVD、MBE等設(shè)備領(lǐng)域有能力研發(fā)出替代國外的設(shè)備。

?轉(zhuǎn)自：中國科學報