李攀　曾成　夏金松　盧宏

摘要：高校公共開放加工實(shí)驗(yàn)平臺的建設(shè)，應(yīng)圍繞國家需求和國家戰(zhàn)略，服務(wù)前沿科學(xué)領(lǐng)域，保障高校承接的國家重大科研項(xiàng)目順利實(shí)施。微納平臺依托高校和試點(diǎn)國家實(shí)驗(yàn)室優(yōu)勢學(xué)科群，戰(zhàn)略任務(wù)是“海陸空天一體化光網(wǎng)絡(luò)”，覆蓋集成光子學(xué)、光子輻射與探測、光電信息存儲三個子方向;面向信息光電子領(lǐng)域的信息獲取、傳輸、交換、運(yùn)算、處理及信息存儲等，重點(diǎn)開展核心光電子器件、集成、系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究工作;探索改善器件性能與存儲新能的新機(jī)理，新材料，新結(jié)構(gòu)和新工藝;聚焦可持續(xù)提升信息容量的新技術(shù)，從根本上解決信息光電子發(fā)展過程中卡脖子的關(guān)鍵器件和芯片國產(chǎn)化問題，服務(wù)于國家信息領(lǐng)域重大戰(zhàn)略需求。

關(guān)鍵詞：開放服務(wù)平臺;微納加工;光電子

近年來，國家優(yōu)化調(diào)整國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室《國家科技創(chuàng)新基地優(yōu)化整合方案》（國科發(fā)基〔2017〕250號），在現(xiàn)有試點(diǎn)國家實(shí)驗(yàn)室和已形成優(yōu)勢學(xué)科群基礎(chǔ)上，組建（地名加學(xué)科名）國家研究中心，納入國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室序列管理。2017年11月21日，科技部下發(fā)了《科技部關(guān)于批準(zhǔn)組建北京分子科學(xué)等6個國家研究中心的通知》（國科發(fā)基〔2017〕358號），批準(zhǔn)組建武漢光電國家研究中心。2018年國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“光電子與微電子器件及集成”重點(diǎn)專項(xiàng)啟動。

武漢光電國家研究中心以海陸空天一體化光網(wǎng)絡(luò)、綠色高效光子循環(huán)與光子制造、腦連接圖譜與類腦智能等三大戰(zhàn)略任務(wù)為牽引，圍繞集成光子學(xué)、光子輻射與探測、光電信息存儲、激光科學(xué)與技術(shù)、能源光子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)、多模態(tài)分子影像、生命分子網(wǎng)絡(luò)與譜學(xué)等8個方向，開展前瞻性、戰(zhàn)略性、前沿性基礎(chǔ)研究。為了支撐各研究方向的工作，研究中心將建設(shè)微納工藝與表征、太瓦激光、生物醫(yī)學(xué)成像等三個具有國際領(lǐng)先水平的重大基礎(chǔ)條件平臺，提升源頭創(chuàng)新能力，產(chǎn)出原創(chuàng)性成果，培育國際并跑和領(lǐng)跑學(xué)科。平臺本身的建設(shè)將造就一支高素質(zhì)的人才隊(duì)伍，而平臺的建成更能吸引一大批高素質(zhì)的科研人員入駐，聚焦國家戰(zhàn)略需求，支撐國家重大科技計(jì)劃與國際大科學(xué)工程項(xiàng)目的實(shí)施?；A(chǔ)條件平臺將由多學(xué)科背景的專業(yè)研究人員和工程師隊(duì)伍進(jìn)行管理，通過開放共享，匯聚國內(nèi)外優(yōu)勢研究資源，將研究中心建設(shè)成為國際光電領(lǐng)域領(lǐng)先的學(xué)術(shù)創(chuàng)新中心。

本文通過調(diào)研國內(nèi)外同類開放服務(wù)平臺的建設(shè)，對微納工藝與表征平臺建設(shè)的目標(biāo)、與開放方式進(jìn)行了探討，闡述了微納平臺建設(shè)構(gòu)想和建設(shè)規(guī)劃。對開放服務(wù)平臺的組織結(jié)構(gòu)，人員規(guī)模、管理方式、設(shè)備能力建設(shè)方案進(jìn)行了探索。回答了“為什么要建微納平臺？”、“如何建？”以及建成后“如何運(yùn)行？”等問題。

1國內(nèi)外微納平臺建設(shè)調(diào)研

通過在海外國內(nèi)外同類微納平臺留學(xué)、工作過的人員座談會、網(wǎng)絡(luò)文獻(xiàn)調(diào)研的方式，調(diào)研了加州大學(xué)-圣塔芭芭拉納米實(shí)驗(yàn)室（UniversityofCalifornia，SantaBarbaraNanofab）、斯坦福大學(xué)納米制造平臺（StanfordNanofabricationFacility）、美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（OakRidgeNationalLaboratory，ORNL）納米應(yīng)用中心、比利時微電子研究中心（InteruniversityMicroelectronicsCentre，IMEC）、香港科技大學(xué)納米系統(tǒng)制造研究所、上海交通大學(xué)先進(jìn)電子材料與器件校級平臺（AEMD）、中科院微電子所硅光工藝平臺、中科院蘇州納米加工平臺和清華大學(xué)微納加工平臺等平臺的情況?？偨Y(jié)出以下幾點(diǎn)。

1.1平臺運(yùn)行壓力小，高質(zhì)量服務(wù)是關(guān)鍵

多數(shù)高校平臺無需考慮運(yùn)行和維修維護(hù)費(fèi)用，少數(shù)平臺要自負(fù)盈虧。多數(shù)平臺進(jìn)行成本核算收費(fèi)，少數(shù)要盈利。橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室測試不收錢，要求用戶在平臺上出成果，需要用戶的成果體現(xiàn)平臺的價值。

1.2考核簡化，重視用戶評價

蘇州納米所不以文章數(shù)量和申請項(xiàng)目數(shù)量及經(jīng)費(fèi)數(shù)量為考核目標(biāo)。建立以服務(wù)質(zhì)量、技術(shù)開發(fā)、設(shè)備研發(fā)、平臺運(yùn)行為主的考核體系。

1.3重視人才培養(yǎng)

清華大學(xué)微納加工平臺的職稱激勵：設(shè)置正高、高工平臺與教學(xué)分開單獨(dú)評聘;兩獎拉動：實(shí)驗(yàn)技術(shù)成果獎和優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員獎;基金助推：實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新基金，鼓勵實(shí)驗(yàn)技術(shù)和裝置研究;培訓(xùn)提升：出國，每年1-2名，6-12個月;隊(duì)伍改革：試點(diǎn)先行，進(jìn)行中，如高工評審下放至平臺。

1.4專業(yè)化隊(duì)伍，技術(shù)水平高

美國斯坦福大學(xué)納米制造平臺建設(shè)及開放共享與隊(duì)伍建設(shè)和人員管理密切關(guān)聯(lián)，隊(duì)伍能力水平、專業(yè)化、投入和專注度是關(guān)鍵。國外平臺能夠招聘和穩(wěn)定住高水平技術(shù)人員。該平臺23個全職人員享有以下待遇：

（1）穩(wěn)定的工作機(jī)會。

（2）能夠有機(jī)會指導(dǎo)學(xué)生，產(chǎn)生影響。

（3）斯坦福大學(xué)的助學(xué)計(jì)劃（TuitionPlans）：在斯坦福大學(xué)工作5年以上，學(xué)校會負(fù)擔(dān)該員工子女讀大學(xué)的大部分學(xué)費(fèi)。

2微納平臺目標(biāo)和定位

微納加工與表征平臺的建設(shè)，應(yīng)服務(wù)于國家需求和國家戰(zhàn)略，服務(wù)于前沿科學(xué)領(lǐng)域，保障高校承接的國家重大科研項(xiàng)目順利實(shí)施。依托華中科技大學(xué)武漢光電國家實(shí)驗(yàn)室（籌）優(yōu)勢學(xué)科群，作為武漢光電國家研究中心建設(shè)的三大平臺之一，戰(zhàn)略任務(wù)是面向“海陸空天一體化光網(wǎng)絡(luò)”，覆蓋集成光子學(xué)、光子輻射與探測、光電信息存儲三個子方向;面向信息光電子領(lǐng)域的信息獲取、傳輸、交換、運(yùn)算、處理及信息存儲等;重點(diǎn)開展核心光電子器件、集成、系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究工作;探索改善器件性能與存儲新能的新機(jī)理、新材料、新結(jié)構(gòu)和新工藝;聚焦可持續(xù)提升信息容量的新技術(shù);從根本上解決信息光電子發(fā)展的卡脖子的關(guān)鍵器件和芯片國產(chǎn)化問題;為提升國家信息領(lǐng)域核心競爭力，服務(wù)重大戰(zhàn)略需求提供保障。

2.1半導(dǎo)體工藝的發(fā)展趨勢

晶體管柵極尺寸越來越小，存儲器中器件的堆疊層數(shù)越來越多。先進(jìn)半導(dǎo)體器件和光電子器件所需要的加工和測試條件也變得越來越先進(jìn)和苛刻。國內(nèi)外先進(jìn)的微納加工平臺和流片基地發(fā)展迅速，而武漢光電國家研究中心的微納加工平臺目前存在設(shè)備種類少，設(shè)備性能差，年限長，不能滿足發(fā)展需求的問題。近幾年，國內(nèi)光電子、信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，5G、虛擬現(xiàn)實(shí)、量子通信、量子計(jì)算、人工智能等新技術(shù)不斷取得突破。社會上的企業(yè)都是大型工業(yè)化生產(chǎn)線，工藝參數(shù)不允許隨意改變，亟需中試、小試等配套科研型設(shè)備設(shè)施。

2.2信息光電子的重點(diǎn)方向

軌道角動量光通信/光互連、光信號處理器件及集成技術(shù)、微波光子技術(shù)及器件集成、半導(dǎo)體激光器及陣列、高速高效調(diào)制器和探測器，硅基微納光電子器件與集成，主動對象海量存儲系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)，面向大數(shù)據(jù)的萬片低能耗光盤庫，混合云存儲系統(tǒng)與關(guān)鍵技術(shù)。在信息光電子領(lǐng)用和海陸空天一體化的國家戰(zhàn)略指引下，出現(xiàn)了400G光模塊、5G通信、硅基光互連、鈮酸鋰高速調(diào)制器等熱點(diǎn)研究內(nèi)容，研究中心在信息光電子領(lǐng)域積極布局，在信息光電子領(lǐng)用，重點(diǎn)研究方向有：軌道角動量光通信/光互連、光信號處理器件及集成技術(shù)、微波光子技術(shù)及器件集成、半導(dǎo)體激光器及陣列、高速高效調(diào)制器和探測器，硅基微納光電子器件與集成，主動對象海量存儲系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)，面向大數(shù)據(jù)的萬片低能耗光盤庫，混合云存儲系統(tǒng)與關(guān)鍵技術(shù)等。

針對國家戰(zhàn)略和國家需求，國家研究中心所凝練出來了一系列重大課題，如：高速相干光通信網(wǎng)絡(luò)核心集成光電子器件及關(guān)鍵技術(shù)，面向高新能計(jì)算的光互連及光子信息處理集成芯片等。這些重大課題所需要的關(guān)鍵芯片和器件，比如陣列激光器、高速探測器、高速調(diào)制器，光邏輯運(yùn)算芯片等，這些芯片和器件的國產(chǎn)化需要先進(jìn)的微納加工條件和芯片表征測試條件。在平臺的支持下一些老師做出了一系列先進(jìn)的科研成果，取得了豐碩的成績。

2.3微納平臺定位

微納平臺重點(diǎn)支持的研究方向應(yīng)該面向新一代網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心光互聯(lián)、5G等信息光電子應(yīng)用領(lǐng)域，在高端材料生長、核心光電子芯片工藝方面突破關(guān)鍵技術(shù)和共性技術(shù)瓶頸，掌握信息光電子芯片和器件的核心技術(shù)。重點(diǎn)建設(shè)以下幾個方向，爭取早日取得突破性成果。

（1）高速相干光通信網(wǎng)絡(luò)核心集成光電子器件及關(guān)鍵技術(shù)。

（2）面向高新能計(jì)算的光互連及光子信息處理集成芯片。

（3）特種光束通信及非通信應(yīng)用。

（4）用于微波和太赫茲光子學(xué)的集成光子器件。

（5）納米光子學(xué)器件中的新現(xiàn)象及機(jī)理。

2.4科學(xué)目標(biāo)

為高端光電子芯片、先進(jìn)集成電路、MEMS等研發(fā)提供技術(shù)和服務(wù)。支撐海陸空天一體化光網(wǎng)絡(luò);支撐WNLO產(chǎn)生重大原創(chuàng)成果、重要技術(shù)創(chuàng)新、重大技術(shù)應(yīng)用;兼顧對外開放服務(wù)，并具備自造血能力。

2.5技術(shù)目標(biāo)

重點(diǎn)解決56Gb/s電吸收調(diào)制激光器芯片、400Gb/s硅基集成光收發(fā)芯片、量子芯片等關(guān)鍵共性技術(shù)的開發(fā)。開展以GaN、InP基材料為代表的三五族半導(dǎo)體技術(shù)研發(fā)。開展高速硅基光電子集成芯片產(chǎn)品技術(shù)的研發(fā)。

3管理方式

微納工藝與表征平臺直屬武漢光電國家研究中心，組建“教授委員會”為平臺的監(jiān)督與決策機(jī)構(gòu)。平臺實(shí)行集中管理，下設(shè)行政管理、工藝管理、廠務(wù)管理、設(shè)備維護(hù)等部門，組織機(jī)構(gòu)圖見下圖。

教授委員會是微納平臺的咨詢、監(jiān)督與決策機(jī)構(gòu)，直接對實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)負(fù)責(zé)，職責(zé)是制定平臺發(fā)展規(guī)劃與發(fā)展目標(biāo)，決定需要購買的設(shè)備，為平臺爭取經(jīng)費(fèi)資源以及對平臺的績效進(jìn)行考核等。平臺專職人員總數(shù)約需30-50人。

4建設(shè)內(nèi)容

圍繞科學(xué)目標(biāo)和技術(shù)目標(biāo)，微納平臺將從信息光電子器件的幾個主流材料系列著手，建立起一個服務(wù)于全社會的信息光電子器件芯片工藝技術(shù)支撐平臺，同時也建立起與信息光電子器件芯片產(chǎn)品制造和應(yīng)用相關(guān)的先進(jìn)檢測測試和器件封裝工藝技術(shù)平臺。培養(yǎng)一大批既懂得芯片理論設(shè)計(jì)又具有豐富產(chǎn)品工藝經(jīng)驗(yàn)的高端產(chǎn)品技術(shù)人才，促進(jìn)上述各類高端應(yīng)用產(chǎn)品的研究開發(fā)，加快技術(shù)成果轉(zhuǎn)化和信息光電子產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。重點(diǎn)建設(shè)硅基、三五族、多材料體系三類工藝線，形成具有國際一流水平的光電子芯片加工、測試平臺。

（1）共性設(shè)備建設(shè)：濕法腐蝕成套設(shè)備設(shè)施、成套光刻工藝設(shè)備及凈化間、金屬及介質(zhì)膜成膜設(shè)備、芯片封裝設(shè)備、測試設(shè)備。

（2）專用設(shè)備建設(shè)：干法刻蝕、材料外延，搭建硅基、三五族、多材料體系三類工藝線。

（3）在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，補(bǔ)足短板，增加必要的具有國際先進(jìn)水平的關(guān)鍵設(shè)備。

（4）建立健全制度規(guī)范，建設(shè)安全體系、質(zhì)量體系。

（5）通過CNAS、CMA、ILACMRA等專業(yè)機(jī)構(gòu)的認(rèn)證，提高平臺的管理水平、服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)能力。

5人才培養(yǎng)

為鼓勵大型機(jī)組操作人員對外服務(wù)，出臺有關(guān)政策，依照儀器類別按不同比例向機(jī)組人員返還測試收入，部分可作為獎勵勞酬，以及為實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員年度績效考核評價依據(jù)。

建立支撐體系的考核機(jī)制，不以文章數(shù)量和申請項(xiàng)目數(shù)量及經(jīng)費(fèi)數(shù)量為考核目標(biāo)。建立以服務(wù)質(zhì)量、技術(shù)開發(fā)、設(shè)備研發(fā)、平臺運(yùn)行為主的考核體系。

組織開展大型儀器開放共享服務(wù)研討活動，例如舉辦學(xué)術(shù)年會或?qū)ｎ}研討會。加大實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的培訓(xùn)力度，著力建立一支在實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員規(guī)模、層次和結(jié)構(gòu)上與學(xué)校整體戰(zhàn)略目標(biāo)相匹配的大型儀器操作隊(duì)伍。

6總結(jié)和展望

微納工藝與表征平臺的目標(biāo)。為國家重大戰(zhàn)略需求服務(wù)，解決卡脖子的關(guān)鍵器件和芯片國產(chǎn)化問題。為研究中心的重大科研方向服務(wù)，保障研究中心老師的科研項(xiàng)目有實(shí)施的條件和平臺。為科研成果的轉(zhuǎn)化服務(wù)，作為科研平臺，使得芯片從理論走向?qū)嵺`，為中國光谷，乃至全國的相關(guān)單位的研發(fā)提供服務(wù)。以第三代半導(dǎo)體材料與半導(dǎo)體照明、新型顯示器、大功率激光材料與器件、高端光電子與微電子器件為重點(diǎn)，通過體制機(jī)制創(chuàng)新，加大光電子基礎(chǔ)研究、光電子器件前沿技術(shù)及芯片重大共性關(guān)鍵技術(shù)研究，培養(yǎng)一批具有工匠精神的專業(yè)化工程師隊(duì)伍，為國家光電子信息產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)人才，為光電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供助力，服務(wù)光電前沿科學(xué)領(lǐng)域，保障中心承接的國家重大科研項(xiàng)目順利實(shí)施。

參考文獻(xiàn)：

[1]傅耀威，孟憲佳.光電子集成芯片技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].科技中國，2017（08）：1-3.

[2]毛浩.突破技術(shù)瓶頸實(shí)現(xiàn)自主可控——國家信息光電子創(chuàng)新中心發(fā)展思路與實(shí)踐[J].中國工業(yè)和信息化，2018（12）：26-32.

[3].突破技術(shù)瓶頸電子信息產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級步伐需加速[J].變頻器世界，2018（10）：30-31.

[4]吳妍.我國加強(qiáng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)發(fā)展[J].福建輕紡，2018（08）：2.

[5]夏有為.創(chuàng)新機(jī)制教科融合為培養(yǎng)高質(zhì)量創(chuàng)新人才建設(shè)高水平實(shí)驗(yàn)平臺——訪北京建筑大學(xué)校長張愛林教授[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2018，37（11）：1-3.

作者簡介：李攀（1986-），男，碩士，工程師，主要從事ICP刻蝕、PECVD工藝研究，研究方向：成膜與刻蝕。

*通訊作者：盧宏（1965-），博士，高級工程師，作者單位：武漢光電國家研究中心光電子微納制造工藝平臺，研究方向：物理電子學(xué)。