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西咸新区秦汉新城:在两座古都交会处迎来产业新生机
“消化吸收的过程已经走完了,现在基本是自主开发。”
西安圣宝鸿新材料科技有限公司创始人沈湲告诉澎湃新闻记者,在光伏石英坩埚领域,随着国内光伏产业的迅猛发展,目前已经从最初引进日本技术过渡到自主开发,国内厂商逐渐取代日韩,成为市场有力的竞争者。
圣宝鸿主要生产光伏行业用太阳能级石英坩埚和半导体行业用电子级石英坩埚,是国内少数几家具备大尺寸石英坩埚研发和生产能力的企业之一。落地秦汉新城仅两年时间,但其光伏领域相关技术已有近20年的历练。为更贴近隆基、天合、晶科、晶澳等客户,沈湲将企业从上海迁至陕西,选择落地临近西安咸阳国际机场和西安北站、交通便利的西咸新区秦汉新城。
近些年,秦汉新城围绕大健康、自动驾驶(新能源汽车)、先进制造、文化旅游4大主导产业生态链展开,尤其大健康和先进制造产业初具规模,银丰生物、初源赛尔、予果生物、迪泰克、三毅有岩等众多行业领先企业相继入区。
作为国内唯一、全球第三个可以产业化生产、销售探测器级碲锌镉(CZT)晶体和相关探测器产品及设备的高新技术企业,迪泰克是典型的科技成果转化企业。孵化于西北工业大学,入驻秦汉新城以来,迪泰克短短几年便实现一系列科研成果转化,产值连年增长,牵头制定了国内首个探测器级碲锌镉晶体国家标准,成功将CZT国产化及产业化落地,相关产品在国内市场占有率超过80%,广泛应用于航空航天、医疗影像、国防安全监控等领域,形成了从产品研发到市场化批量供货的完整链条。
“北跨”第一站的秦汉新城,位于关中平原腹地,西咸新区几何中心。这里的一砖一瓦都能讲述一段秦汉故事,有着鲜明的历史印记,曾是秦始皇统一六国之地,西汉帝陵群和秦咸阳宫遗址位于此处。从历史走向未来,秦汉新城,这片土地在产业上,迎来新的生机。
“配方试验不是到某一个阶段就停止了”
“新质生产力”的形成、企业技术的精进,总是在路上。
从生产工艺来看,大口径坩埚的量产并不容易。虽然是辅材,但位于产业链上游,对整个产业链来说至关重要。
“多晶硅放在石英坩埚中熔化成液体,生长成单晶硅棒,切片后,半导体行业的为晶圆,光伏行业称为硅片。因此对石英坩埚强度、纯度、精度、耐高温性、使用寿命等指标都有非常高的要求,而且要确保品质的稳定性和一致性,否则会影响拉单晶的工艺生产,也会影响单晶硅棒的品质。影响坩埚产品质量的因素很多,原材料或工艺管控不好就有可能导致微小气泡或黑点的产生从而导致整只坩埚报废。”石英坩埚厚十几毫米,如何将熔制工艺提升,如何做好内中外层石英砂的配比,如何降低微气泡及不良率的发生,是沈湲团队现在每天都还在琢磨讨论的核心题目。
“我们在不断试验和调整,改善配方,不是到某一个阶段就停止了,包括到现在我们都还在获取数据分析数据改善数据。另外,员工操作的经验也要精细化管理。”根据不同的特性,做石英砂的来料选择和管控,在满足不同功能的同时降低成本。石英砂各层要求都很高,外层对应强度,中层要求透明度,里层与多晶硅直接接触,对纯度的要求最高。因此需要严格做好供应链管理,保持与供应商、客户的磨合沟通,不断尝试改善,以达到互相配合。
由于各家工艺不同,改进工艺、设备的参数也需要不断琢磨和调整。“上料过程中,有经验的技术人员需要徒手完成2-3毫米的精细操作要求。熔制环节,需要从温度、高度、电流、电压的设计上进行控制,此外,喷砂、切割等都是着重管控的工艺环节。一只坩埚要经历石英砂成型、抽真空、高温熔制、冷却喷砂等十几道工艺环节才能达到优良标准。为了确保品质一致性,生产的每件产品都要经历外观检测、微气泡检测、内表面检测,通过智能机器和质检人员双重多道的严格把关,最后才可以包装出货。”圣宝鸿技术负责人王君伟介绍。
企业在进步,城市也在向前。当下,各地都将科技创新、科创成果转化视为未来竞争的主打牌。西安城市北跨,是通过放大渭北独特区位优势,并将其转化为开放优势和经济势能后的关键一环。作为与西安市区、咸阳市区距离最近的板块,西咸新区秦汉新城拥有较为优势的产业基础、区位条件、生态环境。
作为“积极承接西安北跨的前哨站”,秦汉新城在大健康、生物医药、先进制造等领域逐渐成势,迪泰克等“硬科技”企业成为秦汉新城“新质生产力”的典型代表企业。
陕西迪泰克新材料有限公司是西北工业大学科技成果转化、国有资本参股的民营企业,成立于2012年,主要从事以CZT为主的化合物半导体材料、器件、模块和仪器仪表的研发生产,其产业化技术曾获国家发明二等奖。
自1895年伦琴发现X射线以来,辐射探测技术得到了快速发展,至今被广泛应用于医疗影像、安检安防、工业无损检测、核安全监测、资源勘探等诸多领域。辐射探测材料分很多种类,其中CZT晶体是一种半导体探测材料,其工作原理与闪烁体不同。闪烁体探测器在探测核辐射时需经过射线-可见光-载流子的两步转换,CZT晶体可直接吸收射线形成光生载流子,获得可测量的电信号。因此,CZT探测器的结构往往更加简单,在轻量、便携以及高性能要求的场合有一定优势。
迪泰克技术研发负责人告诉澎湃新闻记者,CZT晶体材料具有很高的计数率、灵敏度、能量分辨率及空间分辨率,被认为是综合性能最佳的室温X射线光子探测器材料,也是第三代前沿战略性半导体材料。
在迪泰克洁净车间,工作人员正在进行碲锌镉晶体划片加工。受访者供图
“传统的闪烁晶体探测器,通过间接转换的方式获得信息,即X射线先转化为可见光,再通过光电倍增管进行放大,最后转化为电信号。而CZT探测器因其自身材料特性,可以直接将X射线光子吸收并转化为电信号,无需中间转换过程。这种直接转换的方式减少了信号传递的损耗,提高了探测效率。同时,CZT探测器还具有出色的能量分辨率和计数能力,能够区分不同能量的光子,并对每个光子进行精确计数。”
迪泰克创始人介万奇毕业于西工大铸造专业,随着对材料应用的认识逐渐深入,将工作重点放在了CZT晶体的开发上。除了在X射线和γ射线检测方面很有发展前景外,CZT半导体器件还有一个吸引人的特点是,可以与集成电路制造中光刻技术相结合,获得更小的像素尺寸和更高的分辨率。
依托这项工作,介万奇团队在晶体生长理论、工艺技术及应用等方面有了较好积累,同时培养了大量专业人才。
与客户、市场一起成长
材料的研发过程非常艰苦,而要做到“料成材、材成器、器好用”,就要使基础研究的成果成功产业化。实验室只研究基础科学和晶体生长技术,要从零开始解决好材料加工工业化问题,是完全不同的挑战。
“CZT晶体生长存在成分复杂、熔点较高、元素易挥发等难点,早期制备的晶体通常尺寸不大,后来通过工艺优化和技术升级终于实现了大尺寸晶体生长,但材料中却含有大量位错和Te沉淀等缺陷。此外晶体所需的高电阻率、高载流子迁移率也很难控制。”介万奇说,经过不断研究和总结,一步步攻坚克难,这些问题得到有效解决,晶体质量也达到了器件制造的基本条件。
介万奇团队从2010年开始与资本接洽,所幸遇到了对高科技成果转化颇有情怀的投资人,在自身强烈愿望驱动和各方面的支持鼓励下,大胆跨出了产业化的第一步,从此CZT晶体研究便离开校园扎进了商海。
科研追求的是竹竿效应,只要在某一方面取得显著成果,就会有一个很大的收获;而做产业却是木桶效应,任何一个环节出现短板,就会滞后牵连整体项目的进展。
介万奇回忆,木桶效应在CZT晶体产业化过程中给他们带来了切肤之痛。必须对产业链条有深入研究和系统理解,解决下游反馈的各种问题。
“将CZT晶体提供给不同厂家,有的客户反馈材料非常好,做出来的器件性能也很好,但有的客户却说做出的器件性能满足不了要求。后来才发现器件工艺也挺复杂,即使材料再好,如果下游加工技术不到位,也会造成器件性能损伤甚至失效。”
CZT晶体加工与硅晶体加工完全不同,无法生搬硬套。花了近两年时间,迪泰克自主研发了完整的晶片切割、清洗、抛光、腐蚀等工艺,最终解决了晶片表面洁净度、翘曲度和平整度等问题。为了掌握有关器件设计和电子学的知识技能,迪泰克专门成立了一个团队来做这方面工作,最终建立了完整的晶体生长、材料加工和器件设计体系,能为客户提供全方位的产品和服务。如今CZT晶体产业化已开展10余年,形成了一定生产规模和销售额。
在迪泰克这样的“链主”企业引领支撑下,越来越多的上下游企业在秦汉新城聚集、受益。近年来,围绕医工、自动驾驶等重点产业,按照“头部企业+链”的思路,秦汉新城引进西北军邦融合科创港、荣光精整智能装备制造中心等24个项目,总投资超100亿元。
“新质生产力”的形成与发展,需要技术走出实验室,与下游客户一起成长,在市场中摸爬滚打。不管是光伏行业用太阳能级石英坩埚,还是半导体行业用电子级石英坩埚,都相对小众却很重要。中国这一领域,从懵懵懂懂起步,到现在也掌握了一定的话语权。
“理论研究还比较少,大部分是企业自身在驱动。也与我国产业结构的发展有关,石英砂的主要成分是二氧化硅,只有硅产业链发展到一定阶段,这个行业才能快速往前。”圣宝鸿目前与隆基、双良、天合、美科、东方日升等国内光伏头部企业保持深度合作,同时也和部分半导体拉单晶的企业保持着紧密合作。
这一领域,过去下游产业链话语权主要掌握在日韩欧厂商手中,伴随中国光伏产业的壮大,石英坩埚生产企业能够与上下游联合开发,中国企业也逐渐掌握了话语权。
圣宝鸿石英坩埚熔制。受访者供图
“一定是需要下游反馈的,联合做技术研发和创新。客户的意见,促使我们改进。技术会伴随产业链的成熟过程不断成长完善,也在产业链协同下共同发展。”沈湲说,“光伏产业,我们基本都已经在互相配合和推进了,但国内的半导体厂商目前还在发展阶段,技术和品质还需要进一步磨合和改善,石英坩埚的配合和提升也还需要一段时间。”
打造科创环境、营商环境,也需要创新举措
毋庸置疑,新质生产力,需要优秀人才支撑。
陕西高校林立、科教资源丰富。盘活科教资源、打通科研成果转化堵点,秦创原,是陕西给出的“加速形成新质生产力”的探索。
秦创原,是陕西举全省之力打造的集转化、孵化、产业化于一体的科创综合平台,有陕西创新驱动发展总平台、总源头之称。国家级新区西咸新区,是秦创原的总窗口,而秦汉新城是西咸新区的五大核心组团之一。
秦创原创新驱动发展(秦汉)工作部副部长宋世栋告诉澎湃新闻记者,秦汉新城在激发企业创新上,有比较多的特色政策。
人才是科创企业最核心的资源。在秦创原,打通这一堵点,“校招共用”成了突破口。所谓“校招共用”,就是人才“共享”——高校作为人才招引主体,结合企业需求派驻人才。
宋世栋介绍,在人才招引、鼓励技术升级进步方面,有着不少激发市场主体创新动能的相关政策。
“比如,为了技术的升级换代需要特殊人才或海外高级人才,薪资水平高于企业高管时,秦创原对于这类优秀人才的引进,进行三年补贴。按第一年补贴超出部分的80%、第二年50%、第三年20%的梯度,激励企业招引行业领军人物、高技术人才。”
针对企业有技术研发需求或产品升级换代需求的,在企业里组建“科学家+工程师”队伍,将高校的科技成果与企业的转化结合起来。“科学家要和企业联动,企业有技术攻关需求,高校可以揭榜挂帅,高校如果有行业相关技术成果,可以利用企业现有的生产资源、市场资源、销售资源,迅速转化成产品。”
前不久,西咸新区深化三项改革暨“先使用后付费”试点签约活动在秦汉新城举办。《西咸新区关于开展高校院所科技成果“先使用后付费”试点实施方案》在活动中发布。
西咸新区鼓励引导高等院校、科研机构以“先使用后付费”方式许可新区中小微企业使用其科技成果,中小微企业也可选择“先使用后付费”试点担保、试点保险机构为其增信,鼓励试点担保和保险机构为以“先使用后付费”方式承接高校院所科技成果转化的中小微企业提供服务。
“三项改革是我们的一个特色,去中关村学习之后,我们还研究引入了担保和保险公司服务模式。为企业和高校搭起了技术沟通及应用的桥梁,企业可以降低前期使用技术的成本。由担保和保险公司介入进行调和,如果失败,保险公司可以先行垫付给高校。”宋世栋说,从人才招引、研发经费投入、科技成果转化等各个层面,鼓励和激发企业技术创新、升级换代。
此外,在打造营商环境相关政策方面,秦汉新城也有创新。
去年4月,秦汉新城“24小时在线、365天不间断”的“企业110”服务专线96611正式上线,进一步畅通秦汉新城面向辖区市场主体的全年无休便捷服务通道,构建5分钟快速响应机制,常态化倾听市场主体意见和建议,帮助企业解决生产经营中遇到的难点、痛点、堵点问题。
快速响应的一贯风格,使得区内落地的企业受益。
沈湲说,在秦汉新城、陕西有色金属集团的大力支持下,圣宝鸿在西咸新区有了迅速的发展和提升。“2021年底,还在疫情期间,我们与秦汉新城敲定了项目,2022年2月就落地了。又经过不到2个月的时间,公司就完成了安评环评、电力改造、新设备调试,4月点火,5月量产,6月圣宝鸿就成长为了规上企业。迅速发展与秦汉新城对我们的支持是分不开的。”
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