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十八年磨一剑 量子点液态芯片实现中国智造
近日,由上海交通大学材料科学与工程学院、张江高等研究院李万万领衔的团队与企业合作,历经18年的探索,实现了从量子点荧光微球、检测分析仪到配套检验试剂完整全链条技术突破,创建出具有自主知识产权的量子点液态生物芯片技术平台,打破了国际垄断。液态生物芯片对核酸和蛋白类标志物均适用,是新型的高通量、多指标生物芯片技术,代表未来检测技术的发展方向,其中荧光编码微球是其“核芯”,然而国外对编码微球技术长期垄断和封锁,为此,李万万团队在国际上率先提出量子点荧光编码微球的膜乳化法制备策略,并自主研发出目前国际上唯一采用单激光技术的全自动液态生物芯片系统。据了解,为了解决“卡脖子”技术难题,尽快形成新质生产力,上海交大李万万团队与浙江东方基因加强产学研深度融合,共同成立“东方基因——上海交大体外诊断新材料与技术研发中心”,打通基础理论研究、关键技术攻关以及产品化研发、生产及产业推广全链条,有力促进我国体外诊断行业高端技术国产化的跨越式发展和自主创新能力的提高。
2024-04-16
华东理工大学钙钛矿光电子材料新突破!单晶薄膜生长速率提高约 3 倍
据华东理工大学(简称华理)消息,华东理工大学清洁能源材料与器件团队近期自主研发了一种钙钛矿单晶薄膜通用生长技术,将晶体生长周期由7天缩短至1.5天,实现了30余种金属卤化物钙钛矿半导体的低温、快速、可控制备,为新一代的高性能光电子器件提供了丰富的材料库,相关成果发表于国际知名学术期刊《自然-通讯》。金属卤化物钙钛矿是一类光电性质优异、可溶液制备的新型半导体材料,在太阳能电池、发光二极管、辐射探测领域显示出应用前景,被誉为新能源、环境等领域的新质生产力,成为学术界、工业界争相创新研发的目标。相对于碎钻般的多晶薄膜,钙钛矿单晶晶片具有极低的缺陷密度(约为多晶薄膜的十万分之一),同时兼具优异的光吸收、输运能力以及稳定性,是高性能光电子器件的理想候选材料。然而,国际上尚未有钙钛矿单晶晶片的通用制备方法,传统的空间限域方法仅能以高温、生长速率慢的方式制备几种毫米级单晶,极大地限制了单晶晶片的实际应用。钙钛矿单晶薄膜材料生长涉及到成核、溶解、传质、反应等多个过程,其生长过程的控制步骤仍不明确。研究团队结合多重实验论证和理论模拟,揭示了传质过程是决定晶体生长速率的关键因素,自主研发了以二甲氧基乙醇为代表的生长体系,通过多配位基团精细调控胶束的动力学过程,使得溶质的扩散系数提高了3倍。在高溶质通量系统中,研究人员将原有的晶体生长温度降低了60度,晶体的生长速率提高了4倍,生长周期由7天缩短至1.5天。该成果的主要完成人、华东理工大学侯宇教授介绍,“该单晶薄膜生长技术具有普适性,可以实现30余种厘米级单晶薄膜的低温、快速、高通量生长。”钙钛矿结构中常用的铅元素可以轻易替换成低毒性的锡、锗、铋、锑、铜,卤素离子(氯、溴、碘)全覆盖。此外,一些难以合成的具有双金属结构、多元素合金的单晶,也首次实现了单晶的可控制备。华理研究团队称,这一研究成果不但突破了传统生长体系中溶质扩散不足的技术壁垒,提供了一条普适性、低温、快速的单晶薄膜生长路线,构建了30余种高质量厘米级单晶薄膜材料库,团队还组装了高性能单晶薄膜辐射探测器件,实现大面积复杂物体的自供电成像,避免高工作电压的限制,拓展辐射探测的应用场景,为便携式、户外条件提供了新范式。该研究工作以华东理工大学为唯一通讯单位。华理材料科学与工程学院博士生刘达为论文的第一作者,侯宇教授和杨双教授为论文的通讯作者,并得到了杨化桂教授的悉心指导。上述研究工作得到了国家高层次人才特殊支持计划、国家优秀青年科学基金、上海市基础研究特区等项目的资助。
2024-04-16
新突破!6英寸铸造法氧化镓单晶研制获得成功
近日,杭州镓仁半导体有限公司联合浙江大学杭州国际科创中心(简称科创中心)先进半导体研究院、硅及先进半导体材料全国重点实验室,采用自主开创的铸造法成功制备了高质量6英寸非故意掺杂及导电型氧化镓(β-Ga2O3)单晶,并加工获得了6英寸氧化镓衬底片。6英寸非故意掺杂(上)与导电型(下)氧化镓单晶6英寸导电型氧化镓衬底铸造法是由杨德仁院士团队自主研发,用于生长氧化镓单晶的新型熔体法技术,具有以下显著优势:第一,铸造法成本低,由于贵金属Ir的用量及损耗相比其他方法大幅减少,成本显著降低;第二,铸造法简单可控,其工艺流程短、效率高、尺寸易放大;第三,铸造法拥有完全自主知识产权,中国和美国专利已授权,为突破国外技术垄断,实现国产化替代奠定坚实基础。未来,团队将逐步突破更低成本、更高质量的氧化镓衬底,推动氧化镓产业高质量发展。此前,科创中心先进半导体研究院就成功制备了直径2英寸的氧化镓晶圆,为实现氧化镓批量生产打下坚实基础。2023年5月,与杭州镓仁半导体有限公司合作成功制备了4英寸氧化镓晶圆。今年2月,6英寸氧化镓单晶已实现小批量生产,杭州镓仁半导体有限公司也成为国内首个掌握6英寸氧化镓单晶衬底制备技术的产业化公司。接下来,团队将持续开展自主创新工作,逐步突破大尺寸、高质量的氧化镓衬底难题,推动产业高质量发展。本项目获得了浙江省2023年“领雁”研发攻关计划资助以及杭州市萧山区“5213”项目(卓越类) 扶持。
2024-04-16
Nature+1! 电子科技大学教授在新型半导体材料和器件领域取得重大突破
近日,电子科技大学基础与前沿研究院教授刘奥与物理学院研究员朱慧慧在国际顶尖学术期刊《自然(Nature)》上发表论文,该项研究首创高迁移率稳定的非晶P型(空穴)半导体器件,突破该领域20余年的研究瓶颈,将进一步推动现代信息电子学和大规模互补金属氧化物半导体(CMOS)技术的发展。据悉,该成果由电子科技大学和韩国浦项科技大学共同合作完成。半导体是培育新质生产力的重要赛道,事关高水平科技自立自强。相比于多晶半导体,非晶体系具有低成本、易加工、高稳定性以及大面积制造均匀等优势。然而,传统的非晶氢化硅因电学性能不足而急需探索新材料。同时,目前研发性能相当的非晶P型半导体面临着重大挑战,严重阻碍了新型电子器件研发和大规模N-P互补金属氧化物半导体(CMOS)技术的发展。比如,传统氧化物半导体因其特性导致空穴传输效率极差,难以满足应用需求。科研人员因此投入大量精力开发新型非氧化物P型半导体,但目前这些新材料只能在多晶态下展现一定的P型特性。此外,这些材料还存在稳定性和均匀性等固有缺陷,且难以与现有工业制程工艺兼容。在过去20余年里,领域科研人员不断尝试实现高空穴迁移率的P型氧化物基半导体,但收效甚微。这也导致领域专家普遍认为,实现高性能的非晶P型半导体和CMOS器件是一项“几乎不可能完成的挑战”。而此次研究中,该研究团队提出了一种新颖的碲(Te)基复合非晶P型半导体设计理念,并采用工业制程兼容的热蒸镀工艺实现了薄膜的低温制备,证明了在高性能、稳定的P沟道TFT器件和CMOS互补电路中的应用可行性。据了解,这些器件展现了良好的偏置应力和环境稳定性,以及晶圆尺度的均匀性。该碲基材料体系在性能上远优于已报道的其他新兴非晶P型半导体材料,并展现出卓越的经济性、稳定性、可扩展性和加工性,其制备工艺与工业生产线和后端集成技术完美兼容。同时,为设计新一代稳定的非晶P型半导体材料带来了新的启发。这项研究将开启P型半导体器件的研究热潮,并在建立商业上可行的非晶P沟道TFT技术和低功耗CMOS集成器件迈出了重要一步。
2024-04-16
国产光刻胶新突破!
近日,华中科技大学与湖北九峰山实验室的研究团队在光刻胶技术领域取得重大进展,成功突破“双非离子型光酸协同增强响应的化学放大光刻胶”技术。在半导体制造环节,光刻胶是不可或缺的材料,其质量和性能是影响集成电路电性、成品率及可靠性的关键因素。但光刻胶技术门槛高,市场上制程稳定性高、工艺宽容度大、普适性强的光刻胶产品屈指可数。当半导体制造节点进入到100nm甚至是10nm以下,如何产生分辨率高且截面形貌优良、线边缘粗糙度低的光刻图形,成为光刻制造的共性难题。为此,华中科技大学与九峰山实验室联合研究团队通过巧妙的化学结构设计,以两种光敏单元构建“双非离子型光酸协同增强响应的化学放大光刻胶”,最终得到光刻图像形貌与线边缘粗糙度优良、space图案宽度值正态分布标准差(SD)极小(约为0.05)、性能优于大多数商用光刻胶。且光刻显影各步骤所需时间完全符合半导体量产制造中对吞吐量和生产效率的需求。依托九峰山实验室工艺平台,该自主研发的光刻胶体系已完成产线初步工艺验证,并同步完成了各项技术指标检测优化,成功打通从技术研发到产业转化的全流程。该研究成果有望为光刻制造的共性难题提供明确的方向,同时为EUV光刻胶的着力开发做技术储备。
2024-04-16
清华大学团队研制出AI光芯片“太极”
近日,清华大学电子工程系方璐课题组、信息科学技术学院院长戴琼海院士课题组,摒弃了传统电子深度计算范式,构建了智能光计算的通用传播模型,首创了名为Taichi(意为“太极”)的干涉—衍射分布式广度光计算架构。基于此创新架构,课题组进一步探索干涉光与衍射光的优势特性,又研制出干涉—衍射异构集成智能光计算芯片,可实现每秒每焦耳160万亿次运算的通用智能计算。光电智能技术交叉创新团队部分成员合影(左三为戴琼海院士、右二为方璐副教授)  相关科研成果于12日发表于国际学术期刊《科学》。方璐、戴琼海为论文的通讯作者,电子工程系博士生徐智昊、博士后周天贶(清华大学水木学者)为论文第一作者。以光波为载体进行智能计算,具备高速、低功耗等特性。然而,现有智能光计算局限于简单的字符分类、图像处理等。其痛点是光的高性能计算潜力受困于电子计算架构,计算规模受限,无法支撑亟须高算力与高能效的复杂大模型智能计算。直面科研领域痛点问题,清华大学团队帮助光计算“挣脱”算力瓶颈,另辟蹊径,“从0到1”重新设计适合光计算的新架构。相异于电子神经网络依赖网络深度以实现复杂的计算与功能,“太极”光芯片架构源自光计算独特的‘全连接’与‘高并行’属性,化深度计算为分布式广度计算,为实现规模易扩展、计算高并行、系统强鲁棒的通用智能光计算探索了新路径。据论文第一作者、清华大学电子系博士生徐智昊介绍,在“太极”架构中,自顶向下的编码拆分-解码重构机制,将复杂智能任务化繁为简,拆分为多通道高并行的子任务,构建的分布式‘大感受野’浅层光网络对子任务分而治之,突破物理模拟器件多层深度级联的固有计算误差。方璐表示,“之所以将光芯片命名为‘太极’,也是希望可以在如今大模型通用人工智能蓬勃发展的时代,以光子之道,为高性能计算探索新灵感、新架构、新路径。”据悉,太极光芯片的计算能效超现有智能芯片2—3个数量级,将可为百亿像素大场景光速智能分析、百亿参数大模型训练推理、毫瓦级低功耗自主智能无人系统提供算力支撑。目前该团队正与相关机构洽谈,建设算力实验室,以期用智能光计算芯片支撑大模型训练与推理、通用人工智能等人工智能研究与应用。
2024-04-16
三星电子获美国64亿美元政府补贴 用于扩建得州芯片工厂
划重点1美国政府同意向三星提供最高64亿美元补贴,以帮助其在美国得克萨斯州建设芯片制造工厂。2这笔资金还将支持三星在美国得州建设第二家芯片工厂,并建设尖端芯片封装设施。3三星两年前承诺,20年内将向美国得州投资超过2000亿美元,建设11家芯片制造工厂。4月15日消息,据国外媒体报道,美国政府已经同意向韩国三星电子公司提供最高64亿美元补贴,以帮助其在美国得克萨斯州建设芯片制造工厂。此举标志着拜登政府为重塑美国半导体制造业所实施一系列重磅补贴政策的最新进展。美国商务部透露,这笔资金将帮助三星将其在得克萨斯州泰勒市的投资规模提升至约450亿美元,同时增设第二家芯片制造厂、一座尖端芯片封装设施,并强化研发实力。泰勒市毗邻奥斯汀,此次投资规模更是三星2021年在泰勒建厂承诺的两倍有余。然而,这笔资金能否顺利到位尚待美国商务部对三星的尽职调查结果。美国商务部根据2022年颁布的美国《芯片法案》监管着高达390亿美元的制造业拨款。美国白宫国家经济顾问莱尔·布雷纳德(Lael Brainard)表示:“尖端芯片制造业的回归,无疑为我们半导体产业揭开了重要新篇章。”在与媒体的电话会议中,美国商务部长吉娜·雷蒙多(Gina Raimondo)也表示:“这一计划将使得克萨斯州成为最先进的半导体生态系统,帮助我们实现到2030年在美国生产20%世界领先芯片的目标。”据美国商务部透露,三星电子今年已为美国的大型芯片制造项目注入了230亿美元资金,预计将创造1.7万个建筑岗位和4500个制造业岗位。美国《芯片法案》作为拜登政府振兴芯片产业的核心战略,旨在通过美国政府资金扶持,恢复美国国内对这一关乎国家安全和经济增长关键科技部件的生产能力。回溯至上世纪90年代,美国在全球芯片产量中占据三分之一以上的份额,然而到2020年,这一比例已骤降至约12%。雷蒙多指出,芯片供应链的绝大部分集中在亚洲,“这使得美国的供应链非常容易受到干扰”。作为全球内存芯片制造的巨头,三星不仅在业内占据举足轻重的地位,还是芯片代工领域的重要参与者。与台积电和英特尔等业界翘楚一样,三星也是少数几家具备制造顶尖逻辑芯片能力的公司之一。两年前,三星曾向得克萨斯州审计长办公室提交了一份宏伟计划,透露未来二十年内可能在得克萨斯州投资超过2000亿美元,兴建多达11家芯片制造厂。据美国商务部透露,三星计划在泰勒市兴建的两家芯片制造厂,将专注于生产4纳米和2纳米芯片,这些产品均属于全球最先进的代工业务范畴,两家工厂预计将分别于2026年和2027年投入生产。与此同时,苹果最新款iPhone 15的处理器将采用台积电3纳米工艺制造。在芯片制造领域,纳米数字越小意味着所采用的生产技术越为复杂和先进。此外,三星还计划建设一座先进的芯片封装工厂,专注于高带宽存储器(HBM)的3D封装技术。HBM作为一种特殊类型的存储器,在人工智能计算中发挥着不可或缺的作用。该工厂还将提供2.5D封装技术,将逻辑芯片和存储芯片整合到一个封装中,从而打造出更加强大的芯片系统,满足人工智能计算日益增长的需求。HBM是通过将多个DRAM内存芯片(一种支持设备临时存储数据和执行各类任务的关键内存)进行堆叠并融合而成。如今,HBM已成为英伟达等公司在高性能人工智能处理器芯片中首选的内存类型。为了实现更迅捷的数据处理速度,英伟达和HBM等公司正积极采用2.5D封装技术,将图形处理单元紧密集成在一起。包括台积电、三星和英特尔在内的全球芯片制造巨头,正纷纷加大对2.5D封装及下一代3D封装技术的投资力度,以抢占技术制高点。三星凭借其全面的技术能力,成为人工智能芯片生产领域的佼佼者。该公司不仅拥有先进的内存业务,能够生产高性能的HBM,其代工部门还具备制造尖端处理器芯片的实力。此外,三星还提供领先的封装解决方案,能够将各种芯片高效集成,从而简化人工智能芯片的生产流程。这笔联邦资金的注入,也将进一步推动三星在奥斯汀的芯片工厂扩建计划。扩建后的设施将主要服务于航空航天、国防和汽车等关键行业。随着《芯片法案》资金的逐步到位,雷蒙多表示,在三星等项目的助力下,预计到2030年,美国将占据全球最先进逻辑芯片市场份额的约20%。上周,全球最大的代工芯片制造商台积电也获得了美国政府提供的66亿美元补贴,用于推动其在凤凰城建设三家芯片工厂的650亿美元投资计划。而英特尔作为行业的领军企业,早些时候已根据《芯片法案》获得了85亿美元的补贴资金,用于资助其在美国四个州的新芯片工厂建设计划。据美国商务部透露,英特尔未来五年在美国项目的总投资预计将超过1000亿美元。
2024-04-16
润晶收购住友化学中国工厂,提升湿电子化学竞争力
4月16日,镇江润晶高纯化工科技股份有限公司(以下简称“润晶科技”)与住友化学株式会社(以下简称“住友化学”)就全资收购该集团旗下的住化电子材料科技 (合肥) 有限公司、住化电子材料科技 (重庆) 有限公司一事达成一致,双方已签署股权转让合同,合肥住化和重庆住化将成为润晶科技的全资子公司。记者了解到,通过本次收购,润晶科技将继承住友化学的技术优势和业务体系,扩大蚀刻液、剥离液、CF显影液等产品组合,提高其在中国湿电子化学市场竞争力。同时,在重庆和合肥区域布局可以实现本地客户快速响应。据悉,润晶科技成立于2008年,2017年成为海科集团全资子公司,润晶科技作为显影液(TMAH)生产企业,是全球主要面板生产企业的供应商。住友化学成立于1913年,自2009年起在中国从事平板显示器用制程化学品事业。合肥住化、重庆住化两家公司专注为下游客户提供品质稳定的蚀刻液、显影液、剥离液等产品。湿电子化学品是微电子、光电子湿法工艺制程中使用的各种液体化工材料,包括蚀刻液、显影液、剥离液、清洗液、稀释液等,是显示面板等制作过程中不可缺少的关键性材料之一。据中国电子材料行业协会数据,预计到2025年,全球湿电子化学品整体市场规模将达到784.50亿元,我国湿电子化学品整体市场规模将达到269.80亿元。记者通过采访了解到,全球湿电子化学品生产主要分布于欧美日韩和中国台湾等地区,其中由欧美企业市场份额高达31%,以德国巴斯夫(BASF)、E-Merck、美国杜邦、霍尼韦尔等为主;日本企业约占比29%,有关东化学公司、三菱化学、京都化工、日本合成橡胶、住友化学等;韩国、中国台湾以及中国大陆占比约40%。中国从事湿电子化学品研究生产的企业有40多家,但目前还缺乏在多个品种均拥有较高市场占有率的龙头企业,各企业优势产品相对单一。业内研判,本次润晶科技收购住友化学集团旗下两家公司将围绕湿电子化学品产业链共同发力。
2024-04-16