济南高新区临空经济区：“小晶体”撬动大产业

本文转自：科技日报

在济南高新区临空经济区内，恒元光电工作人员正在操作晶体提拉炉。受访者供图

◎本报记者 王延斌

近日，在济南市“揭榜挂帅”科技计划项目支持下，济南高新区临空经济区内，山东恒元半导体科技有限公司控股子公司——济南恒元光电科技有限公司（以下简称恒元光电）研发出12英寸光学级铌酸锂晶体。这是国际上首次报道的12英寸超大尺寸铌酸锂晶体。

铌酸锂晶体是一种具有压电、电光、声光及非线性光学等多种效应的多功能晶体。其物理化学性质稳定，是至今人们所发现的光子学性能最多、综合指标最好的一种人工晶体。

恒元光电科研团队与山东大学教授刘宏及其科研团队、济南大学教授孙德辉及其科研团队合作，自2002年起一直从事铌酸锂晶体材料的研究。经过多年攻关，他们相继攻克了12英寸铌酸锂晶体生产设备的设计、晶体生长及缺陷控制、晶体后处理等全链条关键核心技术，获得4项国家发明专利授权。

据测算，晶圆从6英寸“长”到8英寸，单位器件成本将降低50%；从8英寸“长”到12英寸，单位器件成本还将继续降低50%。在恒元光电创始人彭立果看来，更大的尺寸，意味着能在同质量的晶圆上生产更多的器件。

近日，在济南高新区临空经济区中欧制造国际港，记者走进位于这里的恒元光电无尘车间，8个晶体生长炉在车间依次排开。

“这些晶体的原料，是高纯度的氧化铌和碳酸锂。原料混合、压块、烧结后被放到晶体生长炉里，用提拉法帮助晶体生长，十多天后，便会生长成一个标准的圆柱。”彭立果说，“经过退火极化后，再将圆柱切割成晶圆片，倒角、研磨、抛光、清洗之后，最终的成片就是铌酸锂晶圆片。”

铌酸锂晶圆片有哪些具体的应用场景？彭立果提到了两个方面。

“首先是铌酸锂晶体的光学应用。”他介绍，“铌酸锂晶体的透光范围宽，具有较大的折射率。在视觉影像显示方面，铌酸锂晶体比光学玻璃的性能更好。”彭立果说，目前铌酸锂晶体已经逐步应用于AR（增强现实）、VR（虚拟现实）设备，同样的视觉范围，采用铌酸锂晶体的设备体积更小、更轻便。

铌酸锂晶圆片另一个应用领域是网络通信。

“现在我们常说‘光纤入户’，实际上光纤中传输的信号就是光信号，但光信号要转化为电信号，就必须经过电脑处理。这个过程被称为‘电光调制’。使用铌酸锂晶体光电器件的电光调制设备，速率已经达到了每秒800G至1.6T，且能耗更低。”彭立果说，“速率的提升意味着算力的提高。目前，已经有企业选用了基于铌酸锂晶圆片的光电器件，我们的生产原材料也实现了产业化应用。”

得益于济南高新区临空经济区构建的良好产业生态，近年来，像恒元光电这样的一批优质企业落户于此。“优质企业的落户，将推动产业链向上下游延伸，有助于企业的发展。”彭立果说。在人工晶体材料领域，特别是在铌酸锂领域，济南高新区临空经济区已经形成了产学研聚集效应。

日前，山东省政府印发《关于聚力推动工业经济高质量发展十大行动的意见》，提出“规模以上工业企业数字化转型覆盖率达到90%左右”“信息技术产业营业收入同比增长10%以上”“数字经济总量占全省生产总值比重达到49%左右”等具体目标。

济南高新区临空经济区负责人表示，他们将积极落实相关意见，为企业提供良好的发展土壤，让越来越多的优质企业落户临空经济区。

凭借得天独厚的地理位置和便捷的交通网络，如今济南高新区临空经济区正汇聚起丰富的科技资源和人才优势，将自身发展与企业发展紧密结合，助力高新区新一代信息技术、智能制造与高端装备产业高质量快速发展。