九峰山实验室内，科研人员在检查芯片晶圆完整度。 （湖北日报全媒记者 魏铼 摄）
湖北日报全媒记者 张真真 马文俊
通讯员 朱凌燕 张希为
在中国光谷，一家新型实验室引人注目——
它于2023年3月投入运行。截至今年11月底，不到两年时间内，就有30多家创新企业在它周围聚集，总估值超过百亿元。
这家实验室与企业联合攻关，共同研制出晶圆切割、晶圆封测等半导体领域关键基础设备，诞生了全球综合性能最优的光电集成芯片。
它，是十大湖北实验室之一的九峰山实验室。
这家实验室为何如此高效？
“心理学上有一个术语叫‘耦合效应’，是指群体中两个或以上的个体，通过相互作用而彼此影响，从而联合起来产生增力的现象。”华中科技大学公共管理学院教授钟书华认为，九峰山实验室通过深化科技体制改革，链接起装备、人才、市场乃至生态，“耦合效应”开始发生，产生越来越强的增力。
链接科研项目与市场
让“听得见炮声的人”提需求
2021年2月，九峰山实验室成立，定位于化合物半导体领域的研发。
实验室所在的武汉东湖高新区相关负责人介绍，九峰山实验室作为湖北实验室之一，是湖北深化科技体制改革打造的新型研发机构，为独立法人事业单位，实行理事会领导下的主任负责制。理事会只确定发展方向，实验室敞开大门、市场化开放运行。
传统科研机构“重论文、轻应用”“重申报、轻成果”，与市场对接动力不足。作为一家新生的新型研发机构，九峰山实验室怎样解决这一“顽疾”？
武汉驿天诺科技有限公司（以下简称“驿天诺”）主要研发芯片封测设备，公司董事长单娜介绍，半导体产业链很长，国内不少企业起步不久，研发出来的半导体设备、产品都需要中试才能进入市场，“市场都希望你能给成品，但是没有中试哪有成品？而且，中试必须要用到的晶圆，每一片都是上万美金，哪一家企业能单独承担得起？”
中试环节，成了中国很多半导体企业的“梗阻”。
“只有建好中试平台，才能更好对接市场。”九峰山实验室主任丁琪超说，2023年3月，实验室建成了全球化合物半导体产业最先进、规模最大的科研及中试平台，正式投入运行，“中试平台保持公共、开放、中立、共享，让产业界‘听得见炮声的人’给我们提需求，他们才会真正用起来。”
“中试平台运行之前，我们就迫不及待找到了九峰山实验室。”驿天诺研发负责人钟涛说，当时公司正在研发高功率晶圆封测系统。设备需要在-70℃至350℃的温度范围内，提供最高10千伏高电压、600安高电流的极端环境测试，“当时设备在试验过程中出现电流异常，我们团队多方排查找不到症结，甚至差点把价值几百万元的设备拆散了。”
2022年春节前一个月，驿天诺的工程师们来到九峰山实验室，双方联手，一头扎进尚在建设中的中试平台。
九峰山实验室专家通过查阅资料发现，设备中某个材料的绝缘系数不高，导致漏电。很快，实验室材料专家提供了绝缘系数更高的材料，进行测试。
赶在除夕夜前，测试终于成功，主要性能指标与国外一线产品平齐。很快，双方联手研发的国内首套高功率晶圆封测设备交付。“没想到会这么快，两边技术专家强强联合，从科研到产业化的大部分‘坑’，都避开了。”
在九峰山实验室的助力下，这一设备不断迭代，核心零部件实现100%自研。“设备获得了大批订单，公司营收连年翻番，今年初完成了数千万元的pre-A轮融资。”单娜说。
效果立竿见影，“驿天诺们”纷纷前来合作。“目前，实验室同时运行的科研项目有100多个。通过市场化合作，我们很快开始‘自我造血’。”丁琪超说。
链接装备与人才
让“一线指挥长”自主调配资源
100多个项目同时运行，科研人员从哪里来？科研装备如何调配？
湖北省科技厅副厅长杜耘介绍，作为湖北新型研发机构，九峰山实验室不定级别、不设编制，人员聘用由实验室自主调配。
“有了人员调配权后，我们通过竞争机制，以一线城市的待遇引进全球人才，将科研产出与待遇挂钩，给人才最大的自由度。”丁琪超说。
2022年，在国外一家知名企业多年从事前沿半导体工艺研发的张洁琼，收到了九峰山实验室的邀请。“当时有很多不错的选择，但了解到九峰山实验室仅用一年多时间就建成平台，我被这个效率震惊了！”30岁出头的她，决定加入九峰山实验室。
正值疫情散发期间，实验室安排人才专员与张洁琼对接，帮她预订回国的机票，安排好从机场到实验室的专车，“我到实验室报到时，人才房的门卡直接交到我手上，拎包入住。那一刻，真有回家的感觉。”
“如今，我们已汇聚了近500人，研发人员中硕士、博士占比超95％，远超传统实验室的人员规模。而且，绝大多数人是全职，这在国内是很少有的。”丁琪超说。
在九峰山实验室，项目由一线研发人员提出，立项由审核委员会决定，审核委员会由不同部门人员组成，大家投票表决，通过后就立项成功。
“获得立项后，我可以自由调配实验室资源，包括项目经费、人员以及不同部门的协同。”张洁琼说，“这样的机制，让我们可以一心一意搞研发，提高工作效率。”
她说，目前国内外大多数研发机构都是按部门分工，项目实施时相互间沟通成本很高。通常，芯片设计部门设计好芯片后，转给工艺团队加工芯片，然后又送去检测。如果芯片有瑕疵，又会转给设计或工艺部门排查问题、解决优化，“一来二去，半年甚至一两年就过去了。”
12月10日，湖北日报全媒记者在九峰山实验室中试平台外看到，一片透明的玻璃墙内，材料、工艺、检测等不同工种的科研人员，穿着不同颜色的衣服，一起工作。“一旦芯片加工出来，就马上一站式检测分析。如果发现问题，就立马反馈到研发和工艺环节重新优化。这样的响应速度，可以将研发周期从月缩短到周。”
今年以来，张洁琼和团队成员共同突破了十多种不同材料的异质集成键合工艺技术，共性技术覆盖十多个产业项目，“相当于一年干了原来两三年的活儿。这种工作方式，让人特别开心、特别有成就感！”
链接团队与团队
“集团冲锋”突破共性难题
“在解决一个个企业难题的过程中，实验室能搜集和发现产业的共性问题。”丁琪超说。
“这个时候，政府共建的优势就发挥出来了。”钟书华教授认为，九峰山实验室由湖北省政府共建，以“用”为导向面向市场，这样就既有市场嗅觉，又能站在更宏观的视野关注整个产业，体现研发的公共性。
铌酸锂被业界称为“光学硅”，基于它开发的半导体，比传统电子芯片的数据处理速度快1000倍。随着人工智能的火爆，铌酸锂成为全球半导体行业的新宠。
2023年3月，8英寸薄膜铌酸锂晶圆项目在九峰山实验室立项。
“晶圆尺寸越大，研发难度成倍增加。当时，业内主要集中在3英寸、4英寸和6英寸，我们上马8英寸项目，在很多人看来太过超前。”该项目负责人权志恒，同团队很多成员一样，心怀忐忑。
这是因为，铌酸锂薄膜十分脆弱，极易破损。制备大尺寸的薄膜材料并完成芯片封装，需要将一块几百微米厚的铌酸锂材料，剥离成只有不到一微米厚的薄膜，将其“贴服”在晶圆上，再在上面进行复杂的微纳米级加工。
“这就像给你一个鸡蛋，不是剥壳，而是完整剥出壳里面那层膜，还要在蛋膜上设计出多层‘高速公路’，相当于在鸡蛋膜上雕花。”权志恒托起手掌大小的晶圆边演示边说。
“攻就要攻最难的，把炮弹往一个城墙口上砸！”丁琪超表示，实验室集结精锐，将攻关难点“化整为零”，分为材料、设计、工艺等多个小分队，将难题各个击破。
今年2月，全球首片8英寸硅光薄膜铌酸锂光电集成晶圆在九峰山实验室成功下线，成为目前全球综合性能最优的光电集成芯片。“这样的研发，国外同行通常需要3年左右，我们一年就突破了。这一突破，为全球验证了大尺寸薄膜铌酸锂晶圆的可行性。”丁琪超说。
集中火力“集团冲锋”，突破一个个行业共性难题。今年10月，九峰山实验室在国内首次实现“芯片出光”，用传输性能更好的光信号替代电信号，解决了当前芯片间用电信号传输已接近物理极限的问题，填补了我国光电子领域在国际上仅剩不多的空白环节。
2024年度国家自然科学基金项目中，九峰山实验室获批2项。
眼下，实验室周围，英诺赛科、先导科技、中科飞测等30多家化合物半导体创新企业接连落户。
因九峰山实验室而聚集的企业越来越多。与九峰山实验室一街之隔的九峰山科技园，正在加快施工。建设方介绍，园区将于明年年底建成投用，目前已被全部预定。
光谷创新发展研究院院长赵荣凯认为，九峰山实验室正从一个科创平台，变成了产业聚合平台。越来越多的化合物半导体企业聚集在它周围，所发生的“耦合效应”，让这里加速形成产业生态。
按规划，到2025年，这里将聚集企业100家以上；到2035年，将建成全球化合物半导体领域最重要的科研和产业高地。
