山東省陶瓷基復(fù)合材料工程技術(shù)研究中心科研條件

“山東省陶瓷基復(fù)合材料工程技術(shù)研究中心”在山東理工大學(xué)下設(shè)先進陶瓷材料實驗室和陶瓷材料分析測試實驗室，累計投入資金2400余萬元；同時，硅酸鹽研究設(shè)計院和工業(yè)陶瓷研究設(shè)計院兩家支撐單位已經(jīng)建設(shè)成一個陶瓷產(chǎn)業(yè)化基地，三家單位累計投入資金5000余萬元。中心擁有實驗室面積4000多m²，高技術(shù)陶瓷及復(fù)合材料制備和材料分析測試等研究所需的大精尖儀器120余臺套。在材料成型及燒結(jié)方面，擁有計算機控制纖維纏繞機、樹脂傳遞模塑成型(RTM)等復(fù)合材料成型，以及美國進口的化學(xué)氣相滲透爐（CVI）、多功能燒結(jié)爐等系列設(shè)備；在分析測試方面，擁有掃描電子顯微鏡、X-射線熒光光譜、X-射線衍射光譜、原子力顯微鏡等大型儀器，為高技術(shù)陶瓷及復(fù)合材料研究提供良好的條件。

山東省陶瓷基復(fù)合材料工程技術(shù)研究中心由山東省政府（魯科高字［2001］47號文件）批準建立，系依托山東理工大學(xué)，由山東工業(yè)陶瓷研究設(shè)計院、山東硅苑新材料科技股份有限公司等聯(lián)合組建的，2009年7月以“優(yōu)秀”的成績通過了山東省科技廳組織的驗收。

中心立足山東省工業(yè)經(jīng)濟基礎(chǔ)，以現(xiàn)有科研力量的優(yōu)化組合為動力，以研究中心的組建和良性運作為契機，以陶瓷基復(fù)合材料和高技術(shù)陶瓷為主研究和產(chǎn)業(yè)化方向，并適當開展其它類型復(fù)合材料的研究，使我國的陶瓷基復(fù)合材料工程技術(shù)研究領(lǐng)域處于國際先進水平。同時，利用本中心的成果、信息與人才優(yōu)勢，為政府和行業(yè)管理部門提供決策依據(jù)。

形成的陶瓷過濾器設(shè)計及制備技術(shù)具有良好的環(huán)境及社會效益；多孔陶瓷的制備技術(shù)，可以為空氣凈化、冶煉等提供過濾介質(zhì)，具有良好的市場前景；復(fù)合材料的液態(tài)成型技術(shù)可以為大型復(fù)合材料制品（如游艇、風(fēng)電葉片等）提供技術(shù)支持；微孔陶瓷的制備技術(shù)在催化劑載體方面有良好的應(yīng)用前景。

“國家工業(yè)陶瓷材料工程技術(shù)研究中心”立足山東?。ㄓ绕涫亲筒┦校┎牧袭a(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)，充分利用“中心”的科技人才、科研條件、科研成果與科技信息優(yōu)勢，為政府和行業(yè)管理部門提供決策依據(jù)，為企業(yè)提供科技服務(wù)。

1、人才培養(yǎng)：充分發(fā)揮學(xué)校的資源優(yōu)勢，積極為復(fù)合材料及相關(guān)企業(yè)開展技術(shù)人員培訓(xùn)及材料工程專業(yè)研究生等高層次人才的培養(yǎng)。

2、科技咨詢：為復(fù)合材料及相關(guān)企業(yè)及管理部門提供生產(chǎn)及科研方面的咨詢與指導(dǎo)，并提供文獻、專利、資料等方面的服務(wù)。

3、成果轉(zhuǎn)化：根據(jù)國際國內(nèi)復(fù)合材料市場動態(tài)及現(xiàn)實需求，將實驗室的各類產(chǎn)業(yè)化成果進行策劃和推廣。同時又根據(jù)市場反饋的信息，規(guī)劃確定“中心”未來開發(fā)、發(fā)展方向，以形成技術(shù)與經(jīng)濟的良性循環(huán)。

4、分析檢測：充分利用分析檢測中心完善的條件，面向社會開展材料產(chǎn)品、原材料和輔助材料的分析測試，為相關(guān)單位提供科學(xué)公正的公正檢測數(shù)據(jù)。

5、合作研究：以實驗室作為平臺，與科研院所及相關(guān)企業(yè)進行強強聯(lián)合，形成聯(lián)合攻關(guān)團隊，就復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問題進行聯(lián)合攻關(guān)與合作研發(fā)，促進科技產(chǎn)業(yè)化。

先后承擔(dān)國家863計劃、國家973計劃、國家自然科學(xué)基金、國際大洋研發(fā)、國家公益性行業(yè)科研專項、山東省自然科學(xué)基金及省市科技計劃等課題70余項，通過鑒定并獲獎的科研成果30余項；在國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文500余篇，獲授權(quán)發(fā)明專利150多項。同時，中心還充分發(fā)揮自身技術(shù)和人才優(yōu)勢，加強與地方及周邊地區(qū)的科技服務(wù)與成果推廣工作，積極與省內(nèi)外的相關(guān)企業(yè)開展技術(shù)對接，為企業(yè)解決技術(shù)難題，指導(dǎo)企業(yè)開展科技研發(fā)活動，創(chuàng)造了可觀的社會效益和經(jīng)濟效益。

中心主任由我國復(fù)合材料力學(xué)的帶頭人、中國工程院院士杜善義教授擔(dān)任。中心現(xiàn)有專職研究人員35名，教授8名（其中博士生導(dǎo)師3名）；副教授或相當職稱9名。研究人員中，具有博士學(xué)位17人，碩士學(xué)位14人；具有中心還聘請了客座專家7人，客座專家超高溫陶瓷材料、輕量陶瓷材料產(chǎn)品以及產(chǎn)品的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合方面進行了研究與指導(dǎo)。 2100433B

一、中心組織結(jié)構(gòu)情況

山東省工程技術(shù)研究中心依托山東大學(xué)，以“學(xué)科交叉、重在原創(chuàng)；對外開放、國際接軌；人才匯聚、一流成果”為指導(dǎo)思想，突出學(xué)科綜合與交叉，強調(diào)原創(chuàng)性的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)突破；堅持以人為本，為研究人員提供一個能充分發(fā)揮創(chuàng)造性和學(xué)科間融合的學(xué)術(shù)環(huán)境，形成人才匯聚機制，產(chǎn)生重大原創(chuàng)成果和突破關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建全新的運行機制。發(fā)展壯大成為具有國際化視野、國內(nèi)領(lǐng)先的高性能微納器件與芯片集成領(lǐng)域創(chuàng)新團隊，為山東大學(xué)雙一流建設(shè)和山東省新舊動能轉(zhuǎn)換做出實質(zhì)性貢獻。

山東省工程技術(shù)研究中心努力探索機制創(chuàng)新，形成既相互獨立、又相互協(xié)同的學(xué)術(shù)管理、行政管理和支持服務(wù)3大體系，構(gòu)建多元化用人機制、人才匯聚機制、目標管理機制、人才竟爭、激勵、流動和績效評價機制、資源共享機制、自主管理機制、開放交流機制和準入退出機制8項保障機制，建立起科學(xué)、規(guī)范、有效的新型運行機制和運行模式。

山東省工程技術(shù)研究中心按照要求實行主任負責(zé)制，設(shè)首席科學(xué)家1名，主任1名，副主任多名。建立了辦公會議制度，設(shè)秘書兼聯(lián)絡(luò)員。主任辦公會為中心的最高管理機構(gòu)，由主任辦公會議確定發(fā)展目標和計劃，建立健全各項管理制度、審核并批準項目計劃等各項工作。

山東省工程技術(shù)研究中心設(shè)立技術(shù)創(chuàng)新委員會、專家委員會。實行與國際接軌的學(xué)術(shù)管理制度。主要負責(zé)審查研發(fā)計劃、年度考核和目標任務(wù)，對研究方案進行論證和策劃，研究解決重大技術(shù)難題和對項目進行咨詢。

山東省工程技術(shù)研究中心多個研發(fā)實驗平臺及信息咨詢部、市場培訓(xùn)部、行政財務(wù)部，負責(zé)人分別由相關(guān)專業(yè)高級研究人員擔(dān)任。協(xié)調(diào)溝通團隊內(nèi)部有關(guān)工作，負責(zé)建立和運行公共科研和信息資源服務(wù)平臺，整合每個研究方向研究平臺的資源、知識產(chǎn)權(quán)等。注重知識產(chǎn)權(quán)的保護工作，鼓勵、保護發(fā)明創(chuàng)造，樹立知識產(chǎn)權(quán)意識，逐步形成自己的“專利池”，實現(xiàn)快速的技術(shù)積累。建立聯(lián)動反饋機制，以需求為導(dǎo)向，面向生產(chǎn)、著眼應(yīng)用，立足解決行業(yè)內(nèi)重大實際問題，保證研究成果的轉(zhuǎn)化率，使技術(shù)價值最終體現(xiàn)到產(chǎn)品價值上，擴大在國家、行業(yè)、省市的知名度，為推動我國科技進步事業(yè)做出貢獻。具體機構(gòu)包括：

①技術(shù)委員會：主要負責(zé)研究制訂產(chǎn)品開發(fā)戰(zhàn)略、研發(fā)經(jīng)費預(yù)算、中心年度計劃及長遠發(fā)展規(guī)劃、產(chǎn)品開發(fā)重大課題、年度考核方案的制訂和實施等。

②專家委員會：主要負責(zé)提出并審查產(chǎn)品和技術(shù)研發(fā)計劃，對產(chǎn)品開發(fā)方案進行論證和策劃，研究解決重大技術(shù)難題和對技術(shù)開發(fā)項目進行咨詢。

③綜合部：管理中心的各項日常行政事務(wù)，負責(zé)中心各部門之間的工作協(xié)調(diào)，外聘專家和技術(shù)顧問的服務(wù)與管理，中心人事檔案的管理，負責(zé)中心各項工作的考核，提出獎懲方案。

④信息中心：負責(zé)科技情報的收集與整理，市場動態(tài)、客戶資料等信息的分析與反饋，產(chǎn)品技術(shù)檔案和資料的管理。

⑤財務(wù)部：負責(zé)中心財務(wù)預(yù)算的編制、科研經(jīng)費的管理與監(jiān)督，經(jīng)費和研發(fā)設(shè)備臺帳的管理以及相關(guān)統(tǒng)計報表的編制與報送。

⑥研發(fā)中心：重點開展新產(chǎn)品的開發(fā)、新技術(shù)的應(yīng)用和實施、產(chǎn)品技術(shù)的儲備。對產(chǎn)品生產(chǎn)過程進行指導(dǎo)和監(jiān)督，根據(jù)生產(chǎn)和技術(shù)的需要對產(chǎn)品提出技術(shù)改造方案并具體實施，參與對外技術(shù)合作與交流，負責(zé)技術(shù)培訓(xùn)工作。

⑦測試中心：負責(zé)新產(chǎn)品的測試、新產(chǎn)品的送檢、項目的報批與驗收和產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)督與檢測，為產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)過程提供相關(guān)數(shù)據(jù)。

具體任務(wù)實行課題組長負責(zé)制即PI制。項目組長根據(jù)年度工作計劃制定出項目的總體計劃及年度計劃，經(jīng)辦公會議批準實施，并接受主任辦公會議的監(jiān)督。

1.課題組長負責(zé)制即PI制，組織和發(fā)展科研團隊，通過合理配置現(xiàn)有資源，實行個性化目標管理的科研組織模式。

2.課題組是基本科研活動單元，負責(zé)實施所屬學(xué)科方向的科研活動、學(xué)科建設(shè)和人才引進培養(yǎng)任務(wù)，創(chuàng)新團隊的發(fā)展主要依賴于各PI課題組的發(fā)展；推進以PI為主體的人才組織體系，建立PI在創(chuàng)新團隊各項工作中的主體地位。

3. PI和課題組成員依據(jù)自愿互利和雙向選擇的原則，可在全院、全校范圍內(nèi)跨學(xué)科組建課題組；對不稱職的課題組成員，PI有權(quán)提出辭退；課題組成員也有權(quán)提出退出課題組。兩種情況，均需以書面報告形式報創(chuàng)新團隊專家委員會批準、備案。

4. PI課題組依據(jù)“工作目標責(zé)任書”進行管理。PI根據(jù)創(chuàng)新團隊總體安排，會同課題組成員擬定個性化的“工作目標責(zé)任書”，經(jīng)創(chuàng)新團隊專家委員會討論后批準備案，作為課題組科研業(yè)績評估、考核的主要依據(jù)；PI負責(zé)向?qū)＜椅瘑T會遞交年度工作總結(jié)報告。

5. PI聘期為創(chuàng)新團隊周期。按照“工作目標責(zé)任書”規(guī)定的內(nèi)容，實施“一年一述職、兩年一考評”的評估機制(評估考核方法另行制定)；述職主要考察PI的年度工作進展；考評主要評估PI的工作狀態(tài)，并給出定性意見，對考評不合格的PI，由創(chuàng)新團隊專家委員會批準后可提前解聘；考核主要綜合評估PI的工作業(yè)績，并決定續(xù)聘或解聘；課題組成員的聘期與PI聘期相同。

6. PI全面負責(zé)課題組團隊與科研工作：

(1)根據(jù)“工作目標責(zé)任書”的要求，明確研究方向、制定研究計劃、組織科研隊伍、落實研究內(nèi)容和完成任務(wù)目標；

(2)組織推動課題組成員申請各種類型的科研項目、合理使用科研經(jīng)費、高質(zhì)量完成任務(wù)取得一流科研成果；

(3)組織安排課題組成員的工作任務(wù)和分工并監(jiān)督落實；

(4)調(diào)動課題組成員的積極性，培養(yǎng)課題組年輕成員、研究生和博士后等；

(5)杜絕任何形式的學(xué)術(shù)腐?。?

(6)組織組內(nèi)或課題間的學(xué)術(shù)交流活動；

(7)指導(dǎo)和管理創(chuàng)新團隊按照科研貢獻撥發(fā)的課題組經(jīng)費；

(8)根據(jù)課題組成員完成工作任務(wù)情況對其科研業(yè)績效任務(wù)提出建議。

7.課題組成員在PI組織下參與課題組承擔(dān)的各項科學(xué)研究和團隊建設(shè)任務(wù)：

(1)定期向PI匯報研究工作進展；

(2)在PI組織協(xié)調(diào)下申請科研經(jīng)費并按照學(xué)校和創(chuàng)新團隊規(guī)定和項目預(yù)算，與PI協(xié)調(diào)合理使用這些經(jīng)費，完成相關(guān)科研任務(wù)；

(3)依據(jù)自己的貢獻分享研究成果，包括發(fā)表論文、申請專利、成果申報和有關(guān)獎勵；

(4)對研究方案和計劃以及技術(shù)路線提出合理建議。

二、運行管理規(guī)章制度建設(shè)情況

山東省工程技術(shù)研究中心按照“開放、流動、聯(lián)合、競爭”的原則，以“學(xué)科交叉、重在原創(chuàng)；公平競爭、對外開放；先進管理、國際接軌；人才匯聚、一流成果”為指導(dǎo)思想構(gòu)建全新的運行機制。

①中心突出學(xué)科綜合與交叉，強調(diào)原創(chuàng)性的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)突破。

②中心堅持學(xué)術(shù)民主、公平競爭。為建立和保持一支高水平的研究隊伍，對實驗室人員實行嚴格選聘，并實行有期限聘期制，并采取措施促進人員合理流動。

③中心實行與國際接軌的學(xué)術(shù)管理制度。

④中心堅持以人為本，營造創(chuàng)新文化氛圍和人才成長環(huán)境，為研究人員提供一個寬松、能夠充分發(fā)揮創(chuàng)造性和學(xué)科間融合的學(xué)術(shù)環(huán)境，形成人才匯聚機制，產(chǎn)生重大原創(chuàng)成果和突破關(guān)鍵技術(shù)。

⑤在技術(shù)、產(chǎn)品、標準、應(yīng)用和工程管理等方面廣泛開展與國內(nèi)外著名企業(yè)和研究機構(gòu)的交流與合作。

努力探索機制創(chuàng)新，形成既相互獨立、又相互協(xié)同的學(xué)術(shù)管理、行政管理和支持服務(wù)3個體系，構(gòu)建多元化用人機制、人才匯聚機制、目標管理機制、人才竟爭、激勵、流動和績效評價機制、資源共享機制、自主管理機制、開放交流機制和準入退出機制8項保障機制，建立起科學(xué)、規(guī)范、有效的新型運行機制和運行模式。力爭能夠入選國家、省部級創(chuàng)新團隊，申請成立高性能微納器件與芯片集成協(xié)同創(chuàng)新中心和科研平臺。

①內(nèi)部運行機制

山東省工程技術(shù)研究中心采用項目負責(zé)制及項目責(zé)任制的運行模式，根據(jù)項目大綱的要求在中心內(nèi)部采用競聘的方式確定項目負責(zé)人和項目責(zé)任人，項目負責(zé)人和項目責(zé)任人按照平等自愿的原則組建，由技術(shù)人員、管理人員組成的項目組。項目負責(zé)人負責(zé)組建、領(lǐng)導(dǎo)項目組的各項工作，按項目大綱的要求制定項目實施進度方案，分解落實項目實施人員，對項目進度、工藝技術(shù)及產(chǎn)品質(zhì)量負責(zé)；項目責(zé)任人負責(zé)落實、協(xié)調(diào)項目進度，向技術(shù)管理部門定期匯報項目實施情況，協(xié)助項目負責(zé)人做好項目組的管理工作及項目鑒定工作。

項目組組建后，獨立進行相關(guān)項目的運作，由研究中心和綜合科按項目開發(fā)大綱的要求對項目組進行考評，根據(jù)項目進度完成情況及考評結(jié)果實施獎罰，項目組內(nèi)部實行項目工資制，項目負責(zé)人對項目組成員承擔(dān)的工作進行考評，自行確定項目組內(nèi)部的分配機制。完成開發(fā)大綱的項目，經(jīng)過實際生產(chǎn)考驗，撰寫技術(shù)開發(fā)總結(jié)、工作總結(jié)、財務(wù)效益分析報告，報工程技術(shù)研究中心備案后，請專家委員會進行鑒定，經(jīng)專家委員會批準方可進行工藝定型，納入中心正式工藝技術(shù)管理范圍。

②對外運行機制

實行以公益性服務(wù)先行，有償服務(wù)為主的對外服務(wù)機制。

③產(chǎn)學(xué)研合作機制

山東省工程技術(shù)研究中心實行產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的運行機制，實行協(xié)議合作、共同建設(shè)、資源共享、聯(lián)合攻關(guān)、成果共享、技術(shù)共用的合作機制。依托單位山東大學(xué)負責(zé)落實服務(wù)中心的場地、儀器設(shè)備、相關(guān)設(shè)施的建設(shè)和新增研發(fā)、設(shè)計、檢測等的投入，科研成果的轉(zhuǎn)化；合作產(chǎn)學(xué)研單位負責(zé)協(xié)助中心的建設(shè)，重點負責(zé)創(chuàng)新研發(fā)系統(tǒng)地創(chuàng)建、創(chuàng)新技術(shù)與專用設(shè)備的研發(fā)、信息咨詢與培訓(xùn)等，實現(xiàn)本校設(shè)計、試驗、測試、培訓(xùn)資源的共享等；雙方共同負責(zé)總體方案的制定、管理機構(gòu)與服務(wù)部門的建設(shè)以及項目相關(guān)服務(wù)內(nèi)容的全面建設(shè)等。

培訓(xùn)人員及開放服務(wù)水平

①與國內(nèi)外知名單位建立長期合作關(guān)系，能夠?qū)崿F(xiàn)研究資源共享，對于重難點課題能夠進行共同攻關(guān)，實現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合。

②中心在各項基礎(chǔ)設(shè)施及檢測、試制設(shè)備水平上達到國內(nèi)最先進的水平。培訓(xùn)本行業(yè)相關(guān)企事業(yè)單位人員，使之掌握最先進的生產(chǎn)技術(shù)，能夠運用先進的生產(chǎn)、檢測設(shè)備從事產(chǎn)品開發(fā)。

三、依托山東大學(xué)微電子學(xué)院情況

山東大學(xué)微電子學(xué)院有從事芯片和集成電路設(shè)計的專任教師近十名，其中國家知名專家1名（IET院士）、杰出青年基金1人、教育部新世紀優(yōu)秀人才1人、泰山學(xué)者1人、泰山領(lǐng)軍人才1名、濟南市5150人才2名、山東大學(xué)未來學(xué)者1名。研究隊伍學(xué)科背景豐富，涵蓋物理、材料、電子、信息、生物醫(yī)學(xué)工程等多個領(lǐng)域。

山東大學(xué)微電子學(xué)院有一流微細加工實驗室，儀器設(shè)備總值4100萬元，實驗室已具備材料生長、器件工藝加工和材料與器件基本性能測試和表征的能力和條件。擁有可多點接入的開放式EDA服務(wù)器，預(yù)裝了Synopsys、Cadence、Mentor Graphics等集成電路主流設(shè)計軟件，集成電路設(shè)計軟件環(huán)境接近產(chǎn)業(yè)界一流公司，累計經(jīng)費近1000萬元。

山東省工程技術(shù)研究中心在模擬與射頻集成電路設(shè)計、大規(guī)模數(shù)字集成電路設(shè)計、片上可編程系統(tǒng)研發(fā)、嵌入式系統(tǒng)研發(fā)、生物信息提取與醫(yī)療電子等領(lǐng)域進行了長期的科研，成功研制了北斗二代/GPS射頻芯片、高性能

山東省工程技術(shù)研究中心具體成功流片了北斗二代/GPS多頻多模射頻前端芯片和高密度LED驅(qū)動芯片并實現(xiàn)百萬片的量產(chǎn)規(guī)模；以BPSK語音發(fā)送芯片為核心的監(jiān)聽系統(tǒng)為公安部列裝產(chǎn)品；RDSS射頻收發(fā)芯片可以實現(xiàn)與同步軌道上的衛(wèi)星實現(xiàn)有效通信；低功耗12bit SAR ADC芯片被合作單位成功用于“天通一號”衛(wèi)星通信接收機。部分芯片的設(shè)計指標能夠達到國際領(lǐng)先水平，在衛(wèi)星定位導(dǎo)航、柔性顯示、傳感器系統(tǒng)、電網(wǎng)智能巡檢、公安監(jiān)控、交通監(jiān)控等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在人工智能芯片領(lǐng)域，國內(nèi)外呈現(xiàn)各有特色的發(fā)展，通用人工智能加速芯片的水平已經(jīng)達到比較高的水平。例如，集成72億個晶體管的NVIDIA Pascal架構(gòu)GPU，集成54億個晶體管的IBM仿人腦芯片TrueNorth，Intel Knights Mill架構(gòu)處理器，中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所“寒武紀”處理器以及中星微“星光智能一號”處理器也已經(jīng)在移動產(chǎn)品上得到應(yīng)用，山東大學(xué)微電子學(xué)院芯片團隊的實時、低功耗的專用DPU來加速嵌入式系統(tǒng)的深度學(xué)習(xí)計算為行業(yè)領(lǐng)先的探索實踐、具有重大的科學(xué)意義。

山東省工程技術(shù)研究中心在柔性電子芯片領(lǐng)域，山東大學(xué)納電子工程研究中心由宋愛民教授在學(xué)校的大力支持下于2012年初領(lǐng)銜組建，并在2015年7月正式投入運行。中心是山東大學(xué)納電子科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新的搖籃，也是納電子科技推廣應(yīng)用的研發(fā)平臺。既擁有在Nature Communications 上發(fā)表高水平論文的世界級科研科能力，也具備美國硅谷芯片設(shè)計多年工程經(jīng)驗，是一個理論水平高超、工程經(jīng)驗豐富的團隊。建有目前世界加工精度一流的7nm加工平臺，柔性薄膜器件及集成的整套設(shè)備，和國內(nèi)領(lǐng)先的750GHz太赫茲微波測試平臺，完備的導(dǎo)體、半導(dǎo)體及絕緣體材料生長系統(tǒng)、材料與器件分析測試平臺，研究能力已經(jīng)全面接軌國際領(lǐng)先水平，累計經(jīng)費3500萬元。

山東省工程技術(shù)研究中心與美國硅谷芯片設(shè)計團隊、英國曼徹斯特大學(xué)、美國華盛頓大學(xué)、清華大學(xué)、蘇州飛思卡爾等芯片團隊保持著密切的學(xué)術(shù)交流與技術(shù)合作，熟悉芯片領(lǐng)域的國際熱點問題和工業(yè)界主流技術(shù)。已經(jīng)獲得的數(shù)個重大突破，在柔性高頻電子與可柔性低功耗CMOS集成芯片領(lǐng)域達到了國際領(lǐng)先水平?；谛滦腿嵝酝该餮趸锇雽?dǎo)體材料，團隊2015年在柔性透明塑料襯底上實現(xiàn)了當前世界上速度最快的6.3 GHz柔性二極管，超過了手機通訊、藍牙、WiFi等的2.45GHz的基頻，并至今仍保持著世界上速度最快的柔性二極管的最高紀錄 (Nature Communications, Vol.6, 7561, 2015)?；?018年，團隊基于非晶氧化物半導(dǎo)體研制成了截止頻率超過1GHz的薄膜晶體管，向柔性電視與高性能可穿戴電子又邁進了一大步。2018年，團隊在解決了氧化物半導(dǎo)體領(lǐng)域世界難題“高性能p型氧化物匱乏”，研制成高性能p型SnO的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了n型、p型氧化物半導(dǎo)體的互補集成，成功實現(xiàn)了低功耗CMOS電路包括反相器、各種邏輯門、環(huán)形振蕩器、d-latch、1bit全加器等電子芯片研制，并實現(xiàn)了目前國際上集成度最高的100個薄膜晶體管的集成。這些為今后團隊進一步構(gòu)建柔性顯示、柔性邏輯芯片、柔性傳感器、電子皮膚等高性能柔性芯片奠定了堅實的基礎(chǔ)。

山東大學(xué)微電子學(xué)院在寬帶隙半導(dǎo)體材料和器件領(lǐng)域有著多年研究積累，并已具備良好研究基礎(chǔ)。研究成果主要包括：（1）成功外延生長出Ga2O3和TiO2等單晶薄膜材料；（2）GaN 高電子遷移率晶體管（GaN HEMT）研究中提出了極化庫侖場散射理論，并將該散射理論應(yīng)用于GaN 功率放大器線性度提升和器件物理建模取得明顯成效；（3）在GaN 發(fā)光二極管（GaN LED）研究中，通過能帶工程和應(yīng)力調(diào)控優(yōu)化GaN LED多量子阱材料結(jié)構(gòu)提高器件的發(fā)光效率。近5年來，微電子學(xué)院在寬帶隙半導(dǎo)體材料和器件領(lǐng)域承擔(dān)國家和省部級科研項目10多項，發(fā)表SCI論文近100篇。

太赫茲技術(shù)是“改變未來世界的十大技術(shù)”之一，受到了國家政府的大力支持，是近年來國家重點、重大研究項目的熱點，也是世界范圍內(nèi)電子科學(xué)與技術(shù)方向的前沿和熱點。該方向承擔(dān)了包括國家重點研發(fā)計劃、軍工973、國家自然科學(xué)基金面上和青年、山東省重點研發(fā)計劃等諸多國家和省部級項目，實際項目到賬經(jīng)費1200余萬元，發(fā)表了包括Nature Communications、Nano Letters、Carbon等諸多高水平國際期刊文章，申請了多項發(fā)明專利，并培養(yǎng)了多名青年教師和研究生。擁有頻率高達220 GHz的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、頻率高達750 GHz的信號分析儀、各種高頻配套設(shè)備、相應(yīng)的微納加工設(shè)備線和ANSYS高頻器件仿真軟件包等，硬件和軟件水平國內(nèi)領(lǐng)先。

山東省工程技術(shù)研究中心與國外高水平太赫茲技術(shù)團隊相比，有些研究領(lǐng)域處于或者接近國際先進水平，但是總體而言，在人才、團隊、設(shè)備、積累和成果等方面有著諸多的不足之處，需要再接再厲，迎頭趕上。基于石墨烯的彈道整流器是目前世界上在室溫下靈敏度最高的太赫茲傳感器；基于多層電路的太赫茲無源器件和超寬帶集成方向接近國際先進水平；研發(fā)的基于耿氏二極管的太赫茲信號源在工作頻率方面落后于英國格拉斯哥大學(xué)，目前處于國際跟跑地位；可調(diào)控、可重構(gòu)太赫茲電子器件也處于發(fā)展初期。

四、國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展趨勢

1.國內(nèi)技術(shù)發(fā)展水平

目前,無論是山東還是全國,集成電路都是工業(yè)相對薄弱的部分,有能力進行研發(fā)的廠商主要在日美等國。即使是代工廠,也被歐美日及韓國、中國臺灣的企業(yè)所壟斷。新舊動能轉(zhuǎn)換成為世界經(jīng)濟復(fù)蘇繁榮的關(guān)鍵。全球金融危機爆發(fā)以來，世界經(jīng)濟進入長周期深度調(diào)整階段，深層次結(jié)構(gòu)性矛盾集中顯現(xiàn)，潛在增長率持續(xù)下降，全球經(jīng)濟一體化進程曲折，面臨諸多不確定性因素。同時，創(chuàng)新正成為全球經(jīng)濟增長的新引擎，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速孕育、集聚迸發(fā)，特別是信息技術(shù)、生物技術(shù)、制造技術(shù)、新材料技術(shù)、新能源技術(shù)等廣泛滲透到各領(lǐng)域，正在引發(fā)國際產(chǎn)業(yè)分工深刻變化，重塑世界經(jīng)濟格局。主要發(fā)達國家和新興經(jīng)濟體紛紛調(diào)整發(fā)展戰(zhàn)略，超前部署面向未來的創(chuàng)新行動，積極搶占發(fā)展制高點。

通過“核高基”等項目的支持，中國在集成電路芯片設(shè)計領(lǐng)域有了長足的進步。在一些領(lǐng)域如手機基帶芯片（華為、展訊）、射頻收發(fā)芯片（紫光銳迪科）、電源管理芯片、自主CPU（中科龍芯、天津飛騰）等有具有在特定市場競爭力的產(chǎn)品。但是，芯片的整體設(shè)計能力較美國等先進國家還有一到兩代的差距，全面追趕既缺少具有豐富項目經(jīng)驗的領(lǐng)軍人物、也缺乏能夠從事具體開發(fā)工作的大批量的工程技術(shù)人員。另一方面、中國集成電路市場需求巨大，存在芯片產(chǎn)業(yè)成長的基礎(chǔ)。因此必須匯集優(yōu)勢資源集中攻克關(guān)鍵芯片，以點帶面，逐步實現(xiàn)集成電路芯片領(lǐng)域的由跟跑到并跑甚至領(lǐng)跑。

再如目前，國內(nèi) MEMS 產(chǎn)品門類依然相對較少，主要還是以慣性器件和壓力傳感器為主。 在芯片制造方面，中芯國際和華虹宏力均提供 MEMS芯片代工服務(wù)；在封測方面，長電科技、華天科技、通富微電、晶方科技等封測大廠也掌握相關(guān) MEMS 封測技術(shù)，但都以傳統(tǒng)塑封包封為主。對于MEMS傳感器產(chǎn)品，一個產(chǎn)品，一套工藝流程，一種封裝形式。MEMS傳感器先進封裝測試項目，既要對MEMS元件和其它MUC芯片進行保護，還要實現(xiàn)MEMS和外界接觸，屬于一種新型的先進封裝工藝，主要針對壓力、溫度、濕度、流量、氣體和生物等智能MEMS傳感器進行封裝生產(chǎn)，解決了MEMS傳感器的面積小、重量輕、功耗低、成本低要求，是國內(nèi)唯一一家專業(yè)從事此類MEMS傳感器封裝生產(chǎn)單位，在國內(nèi)MEMS傳感器領(lǐng)域已經(jīng)擁有一定的知名度和品牌影響力。

典型地，北斗芯片國際上主要有SiRF、u-blox、聯(lián)發(fā)科mtk國際技術(shù)領(lǐng)先的公司。美國的SiRF公司于1995年成立于美國加州，在發(fā)展迅速時年增長到300﹪，GPS芯片的出貨量到達全球的70﹪。在2009年被一家英國公司收購后，由于我們國產(chǎn)芯片模塊的快速崛起，逐漸淡出了芯片市場。瑞士的U-blox公司創(chuàng)建于1997年，先是使用其他廠商的GPS芯片設(shè)計生產(chǎn)模塊，在手持設(shè)備市場也有一席之地。，臺灣的聯(lián)發(fā)科MTK是行業(yè)的后起之秀，異軍突起搶占了低端手機和大部分移動終端市場。ST意法半導(dǎo)體等也在這一塊有涉獵，但是發(fā)展不行。

北斗/GPS芯片分為射頻和基帶兩大部分。西安航天華迅科技有限公司是中國第一家成功量產(chǎn)GPS導(dǎo)航芯片的企業(yè)。泰斗微電子科技有限公司參與了多項國家北斗相關(guān)標準的制定。泰斗微主要產(chǎn)品是北斗芯片、模塊、高頻頭等。杭州中科微電子有限公司是中科院旗下的企業(yè)，他們在前期開發(fā)2.4G的射頻芯片時積累了產(chǎn)品經(jīng)驗和客戶。

再如FPGA市場前景誘人，但是門檻之高在芯片行業(yè)里無出其右。全球有60多家公司先后斥資數(shù)十億美元，前赴后繼地嘗試登頂FPGA高地，其中不乏英特爾、IBM、德州儀器、摩托羅拉、飛利浦、東芝、三星這樣的行業(yè)巨鱷，但是最終登頂成功的只有位于美國硅谷的四家公司：Xilinx（賽靈思）、Altera（阿爾特拉）、Lattice（萊迪思）、Microsemi(美高森美)，其中，Xilinx與Altera這兩家公司共占有近90%的市場份額，專利達到6000余項之多，如此之多的技術(shù)專利構(gòu)成的技術(shù)壁壘當然高不可攀。而Xilinx始終保持著全球FPGA的霸主地位。

FPGA是一個技術(shù)密集型的行業(yè)，沒有堅實的技術(shù)功底，很難形成有競爭力的產(chǎn)品。這也是FPGA市場多年來被四大巨頭Xilinx（賽靈思）、Altera（阿爾特拉）、Lattice（萊迪思）、Microsemi(美高森美)基本壟斷的原因。中心聯(lián)合高云半導(dǎo)體在此領(lǐng)域處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。

山東大學(xué)微電子學(xué)院在柔性電子芯片的研究領(lǐng)域也走在國際前沿，其中關(guān)于高頻柔性電子以及低功耗CMOS柔性芯片的研制達到了國際領(lǐng)先水平。2015年，山東大學(xué)微電子學(xué)院研制成了標志性的頻率超過6.3 GHz的柔性a-IGZO二極管，超過了手機通訊、藍牙、WiFi等的2.45GHz的基頻，至今仍保持著世界上速度最快的柔性二極管的最高紀錄 (Nature Communications, Vol.6, 7561, 2015)。2018年，山東大學(xué)微電子學(xué)院實現(xiàn)了氧化物半導(dǎo)體領(lǐng)域的一個突破——n型與p型氧化物半導(dǎo)體的互補集成，成功實現(xiàn)了低功耗CMOS反相器、各種邏輯門、環(huán)形振蕩器、d-latch、全加器等電子芯片研制，這些為今后進一步構(gòu)建柔性顯示、柔性邏輯芯片、柔性傳感器、電子皮膚等長期以來人們夢寐以求的電子產(chǎn)品提供了核心器件、電路與技術(shù)，在新型半導(dǎo)體電子產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化進程中具有重大的意義與價值。

太赫茲技術(shù)通常被稱為“太赫茲空白”，在世界范圍內(nèi)和我國都處于發(fā)展階段，其核心原因之一就是缺乏高效率和高性價比的探測器和信號源。目前國內(nèi)的高頻信號源和探測器主要基于肖特基二極管倍頻和整流的物理機制。但是肖特基二極管需要加工到納米尺寸來降低寄生電容，相應(yīng)的電極必須通過搭建極具挑戰(zhàn)性的納米空氣橋引出，因此良品率低，難以大陣列集成，商業(yè)產(chǎn)品價格昂貴。受限于測量設(shè)備和器件加工精度，國內(nèi)對高頻天線和多層電路的研究主要集中在Ka波段（24-40 GHz）及以下，工作頻率距離太赫茲有較大的距離。在超材料和表面等離激元器件方面，近年來國內(nèi)發(fā)展迅速，如東南大學(xué)、天津大學(xué)等，但是這些領(lǐng)先的課題組很少將這些器件與石墨烯結(jié)合實現(xiàn)電可調(diào)控性和電可重構(gòu)性。

近年來，太赫茲無線電子系統(tǒng)受到世界范圍內(nèi)的高度重視。其中，最接近商業(yè)應(yīng)用的就是可用于人體安檢的太赫茲成像技術(shù)。目前國內(nèi)研發(fā)的該類技術(shù)大多采用雷達SAR成像的方法，需要對人體進行360°機械掃描，所以成像速度較慢，無法做到實時成像。太赫茲系統(tǒng)應(yīng)用的另一個重要方面是太赫茲通信，國內(nèi)研究該方向的課題組也比較少，研究頻率相對低，主要是基本概念驗證的研究，很少涉及到真正具有實用價值的頻分復(fù)用技術(shù)和空間復(fù)用技術(shù)。

SiC方面，2000年初，國內(nèi)研發(fā)機構(gòu)山東大學(xué)晶體材料國家重點實驗室、中科院物理所等開始了SiC單晶的研究工作。經(jīng)過十幾年的技術(shù)積累，國產(chǎn)SiC襯底的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)正在高速發(fā)展。截止2015年，國內(nèi)山東大學(xué)先后獲得了6英寸半絕緣和N型SiC襯底材料，中科院物理所獲得了6英寸N型SiC襯底材料。其他研發(fā)單位還有中科院上海硅酸鹽研究所、中電集團46所等。在產(chǎn)業(yè)方面，國內(nèi)最早從事SiC單晶研究的山東大學(xué)和中科院物理所已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，分別成立了山東天岳和天科合達公司。憑借研發(fā)單位多年的技術(shù)積累，山東天岳和天科合達在國際市場嶄露頭角。除這兩家產(chǎn)業(yè)化機構(gòu)，從事產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的公司還有河北同光晶體有限公司等。

GaN器件方面，中科院半導(dǎo)體所、西安電子科技大學(xué)等單位生長出了高質(zhì)量的GaN基HEMT外延片；微電子所等單位制備出高性能的GaN基射頻器件，中國電子集團13研究所等單位研制出覆蓋C波段至Ka波段的多款軍用GaN HEMT及MMIC,處于樣品試制、試用階段，GaN基HEMT射頻器件最大頻率176GHz,飽和電流1650mA/mm。。國內(nèi)很多實驗室實現(xiàn)了耐壓超過1000V的GaN電力電子器件,但是整體性能還與國際水平存在一定差距。Ga2O3器件方面，中國科學(xué)院微電子研究所制備出了耐壓超過200V,開態(tài)電流421A/cm2,開態(tài)電阻2.9mΩ·cm2的肖特基二極管。北京郵電大學(xué)制備出響應(yīng)度43A/W,外量子效率2.1×104 %的Ga2O3基日盲紫外探測器。

單晶鈮酸鋰薄膜材料的開發(fā)和各類集成光電器件的研究:用于鈮酸鋰薄膜材料制備的物理方法有分子束外延法，磁控濺射法等。這些方法沉積的薄膜多為多晶態(tài)，當光在薄膜波導(dǎo)中傳輸時，存在晶粒間界多，散射大，損耗高的問題。我們采用國際最先進的離子注入和直接鍵合技術(shù)制備鈮酸鋰薄膜，制備的薄膜具有單晶性高、折射率對比差大，限光能力強的優(yōu)點，正被廣泛應(yīng)用于各類光學(xué)器件研究中。

研發(fā)新一代高性能室溫紅外探測器:迄今為止，利用局域表面等離激元（LSP）增強光探測器件性能的研究主要集中在對可見光到近紅外波段的探測。在國內(nèi)，關(guān)于LSP在微納光探測領(lǐng)域的研究同樣也是集中在對可見光以及近紅外波段光的探測。合肥工業(yè)大學(xué)的羅林保教授課題組利用金屬納米顆粒（Au、Ag、Cu）的LSP實現(xiàn)了基于一維納米線及納米帶的高性能光探測器。中科院上海技術(shù)物理研究所的胡偉達教授及湖南大學(xué)的潘安練教授課題組在InAs納米線上沉積一層金納米顆粒，實現(xiàn)了室溫下的納米線近紅外探測器?，F(xiàn)今關(guān)于LSP在中遠紅外探測波段的研究很少，究其原因有二：①現(xiàn)有的廣泛用于產(chǎn)生LSP的材料都集中于金屬納米顆粒（Au、Ag、Cu等）。即便是通過調(diào)控金屬納米顆粒的尺寸、形狀及組裝結(jié)構(gòu)，也只能實現(xiàn)可見光到近紅外波段的LSP共振。②實現(xiàn)全紅外波段探測的半導(dǎo)體材料有限。中科院上海技術(shù)物理研究所紅外物理國家重點實驗室及中科院半導(dǎo)體所在InGaAs基紅外探測器方面已經(jīng)取得了豐富的成果。但是，InGaAs的紅外探測范圍只能到3.5μm。

2.市場需求狀況

中國集成電路芯片市場需求巨大，2017年集成電路進口額為1.7萬億人民幣。基于手機的北斗/GPS芯片年需求量為5億顆，柔性顯示芯片、大屏幕LED驅(qū)動芯片年需求量上億顆，衛(wèi)星通信等高端芯片更為我國成長為新興技術(shù)大國所必需。同時，“中興事件”凸顯了芯片的替代供給的必要性，在未來的三到五年，芯片領(lǐng)域?qū)霈F(xiàn)海量的國產(chǎn)替代進口需求，按國產(chǎn)率三分之一計算，國內(nèi)芯片五年后將形成一個年產(chǎn)值接近萬億的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。例如北斗芯片和模塊產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，市場容量約5億。這一塊是競爭充分的市場。未來的發(fā)展空間，北斗芯片的消費品市場約在每年1000億的量級，如手機、移動可穿戴終端等，也是是北斗和GPS決斗的主戰(zhàn)場。

加之，2017年全球MEMS傳感器市場規(guī)模約210億美元，2019年市場規(guī)模預(yù)計將突破250億美元。從市場區(qū)域來看，美國歐洲市場份額趨于下降。美國地區(qū)市場份額保持穩(wěn)定，仍是全球高端技術(shù)及產(chǎn)品的重要發(fā)源地，歐洲受到債務(wù)危機以及汽車工業(yè)下滑的影響，市場份額略有下降，但是以德國、荷蘭、法國、瑞士為代表的歐洲國家MEMS傳感器加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。亞洲的日本、韓國、臺灣地區(qū)則在平板電腦以及智能手機市場的帶動下，市場份額不斷上升，市場地位不斷提升，其中尤以中國市場的作用不容忽視。未來三年，在中國3C產(chǎn)品、汽車電子、醫(yī)療電子等產(chǎn)品產(chǎn)量繼續(xù)保持穩(wěn)定增長，特別是以智能手機和平板電腦為代表的3C產(chǎn)品快速增長的帶動下，以及移動可穿戴產(chǎn)品的異軍突起對MEMS傳感器的龐大需求，中國MEMS傳感器市場規(guī)模有望進一步擴大。

柔性電子芯片是促使物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴電子等真正普及所需要的最核心技術(shù)。據(jù)權(quán)威機構(gòu)預(yù)測，在2018年柔性電子產(chǎn)業(yè)全球市場值469.4億美元，預(yù)計到2028年可以達到3010億美元，2011年到2018年年復(fù)合增長率近30%，處于長期高速增長狀態(tài)，說明柔性電子市場的增長潛力巨大。其中，可穿戴智能電子等柔性電子近年迎來爆發(fā)式地成長，被認為是成為繼智能手機之后未來移動智能產(chǎn)品發(fā)展的主要趨勢。Strategy Anaytics機構(gòu)預(yù)計，2018年全球可穿戴設(shè)備出貨量將超過1.5億支，市場規(guī)模達190億美金。Allied Market Research預(yù)計到2020年，可穿戴電子市場將達250億美金。我國是電子產(chǎn)業(yè)大國，但不是技術(shù)強國，柔性電子是我國爭取電子產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展的機會，柔性電子具有廣闊市場，市場規(guī)模迅速擴張，可成為國家支柱產(chǎn)業(yè)。

SiC的電力電子器件市場已在2016年正式形成，市場規(guī)模約在2.1億~2.4億美金之間。而據(jù)Yole最新預(yù)測，SiC市場規(guī)模在2021年將上漲到5.5億美金，這期間的復(fù)合年均增長率預(yù)計將達19%。目前，全球有超過30家公司在電力電子領(lǐng)域擁有SiC、GaN相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)、設(shè)計、制造和銷售能力。2016年SiC無論在襯底材料、器件還是在應(yīng)用方面，均有很大進展，已經(jīng)開發(fā)出耐壓水平超過20KV的IGBT樣片。

太赫茲成像技術(shù)無需機械掃描，有望解決這一難題。頻分復(fù)用技術(shù)可以將一個寬帶信號分成多個小頻段在不同的通路中傳輸，實現(xiàn)不同頻率不同通道的多功能特性，進而大幅度的提高數(shù)據(jù)傳輸速率，在傳統(tǒng)通信波段（2-10 GHz）的超寬帶系統(tǒng)中有著廣泛應(yīng)用，如IEEE 802.16和IEEE 802.15.3A，并可以用于多頻段和超寬帶雷達系統(tǒng)對不同頻率進行分離。FCC和IEEE 802.11ad已經(jīng)將第五代移動通信（5G）的候選波段定為60、74、84和94 GHz，但是目前尚未有可以在這些頻段工作的頻分復(fù)用器被報道。正在研發(fā)的頻分復(fù)用技術(shù)非常有希望在5G頻段實現(xiàn)頻分復(fù)用技術(shù)。太赫茲和毫米波技術(shù)是軍用雷達發(fā)展的必然趨勢。傳統(tǒng)的機載天線伺服系統(tǒng)由于體積大和質(zhì)量重，造成雷達散射截面大而且武器負載性能差，嚴重影響了飛機的隱身性能和氣動性能。為了減小系統(tǒng)的體積和重量，太赫茲技術(shù)及其對應(yīng)的多層電路技術(shù)和高集成度封裝技術(shù)開始被應(yīng)用于軍用電子系統(tǒng)。傳統(tǒng)雷達系統(tǒng)主要設(shè)計在微波低頻段，其靈敏度先天受到較長波長的限制。此外，現(xiàn)階段針對雷達的“隱身”材料也往往設(shè)計在這一頻率范圍，這些材料大多基于超材料的結(jié)構(gòu)，具有窄頻帶的特性，無法真正做到全頻段隱身。為了提高雷達系統(tǒng)的靈敏度和對針對傳統(tǒng)雷達的“隱身”目標的監(jiān)測能力，工作頻率遠高于傳統(tǒng)雷達頻段的太赫茲雷達受到了世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。

光電器件及應(yīng)用集成：①致力于單晶鈮酸鋰薄膜材料的開發(fā)和各類集成光電器件的研究:鈮酸鋰單晶薄膜材料是制備各類光電器件的襯底材料，處于光電元器件產(chǎn)業(yè)鏈上游。目前國內(nèi)外已有210余家企業(yè)及科研機構(gòu)應(yīng)用鈮酸鋰薄膜材料開發(fā)濾波器、傳感器等光電器件產(chǎn)品。隨著新型元器件產(chǎn)品不斷出現(xiàn)和量產(chǎn)，鈮酸鋰薄膜材料產(chǎn)品的需求量也會不斷上升。②研發(fā)新一代高性能室溫紅外探測器:我國的半導(dǎo)體技術(shù)起步較晚，跟歐、美、日等發(fā)達國家相比還有很大的差距，目前也尚無可與國外相競爭的紅外探測器產(chǎn)品問世。通過研究中心平臺的協(xié)作，預(yù)期研發(fā)出替代HgCdTe的新型高效紅外探測器產(chǎn)品，直接打破國外對我國多年的技術(shù)封鎖，制造出與國外產(chǎn)品相抗衡的自主產(chǎn)品，并引領(lǐng)國際未來半導(dǎo)體紅外探測的發(fā)展方向。

3.從事本技術(shù)領(lǐng)域研究、開發(fā)和設(shè)計的優(yōu)勢單位及水平比較

山東省對集成電路的發(fā)展非常重視，很早就認識到集成電路在現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)中的基石及支柱作用。集成電路設(shè)計業(yè)屬于知識密集型行業(yè)，投資少見效快，且風(fēng)險可控，是集成電路領(lǐng)域的明星方向。山東大學(xué)微電子學(xué)院研發(fā)的北斗二代衛(wèi)星定位芯片于2015年實現(xiàn)量產(chǎn)，導(dǎo)航模塊年銷售50萬塊；團隊成員研發(fā)的LED驅(qū)動芯片也實現(xiàn)了30萬片的市場銷售；作為山東省集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟的理事長和秘書長單位，山東大學(xué)微電子學(xué)院積極與省內(nèi)的集成電路設(shè)計公司進行技術(shù)和人才合作；聯(lián)暻半導(dǎo)體（山東）成功設(shè)計了基于臺聯(lián)電14nm工藝的ARM Cortex-A57移動計算芯片；高云半導(dǎo)體成功研發(fā)了數(shù)款中小規(guī)模的FPGA芯片，成為國內(nèi)FPGA行業(yè)的領(lǐng)跑團隊；人工智能芯片創(chuàng)業(yè)公司領(lǐng)能科技正在研發(fā)的芯片突破傳統(tǒng)DPU結(jié)構(gòu)，采用創(chuàng)新系統(tǒng)架構(gòu)和加速策略，研究優(yōu)化模型，設(shè)計實時、低功耗的專用DPU來加速嵌入式系統(tǒng)的深度學(xué)習(xí)計算具有重大的科學(xué)意義。山東大學(xué)微電子學(xué)院和合作單位組成的技術(shù)團隊在集成電路芯片設(shè)計方向上的技術(shù)水平為省內(nèi)領(lǐng)先，國內(nèi)先進。

目前，歐美、日韓等先進國家和我國等都將柔性電子技術(shù)視為未來電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的革命性解決方案，投入大量的相關(guān)研究開發(fā)工作。其中美國斯坦福大學(xué)鮑哲南教授團隊在基于有機半導(dǎo)體等的柔性可伸拉電子方面作出了出色的貢獻，首次實現(xiàn)了具有高度拉伸性的晶體管陣列和電子運算電路。韓國日本（以三星為代表）在柔性O(shè)LED顯示及驅(qū)動產(chǎn)品（手機屏幕和電視等）取得了巨大成功。我們團隊的柔性電子和顯示屏已具備生產(chǎn)能力，其中調(diào)試成功的卷對卷印刷技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平。

從目前國際上主流的量產(chǎn)制備大尺寸SiC晶體的方法是PVT法，美國、日本和歐洲從事SiC制備公司的裝備和溫場設(shè)計等都各有核心技術(shù)。截止2015年， Cree、DowCorning和II-VI等國際襯底供應(yīng)商都可以制備6英寸 N-type SiC襯底材料。此外，日本的一些研究機構(gòu)采用液相法（LPE）制備了低缺陷密度的SiC，歐洲的Norstel公司和意大利的一些研究機構(gòu)采用高溫化學(xué)氣相傳輸（HTCVT）法制備了高純度的SiC晶體。目前國內(nèi)的研究機構(gòu)和產(chǎn)業(yè)化公司采用PVT法制備SiC晶體，掌握了4英寸SiC晶體成套技術(shù)，并突破了6英寸SiC晶體制備關(guān)鍵技術(shù)，為6英寸SiC晶體的產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。

GaN基射頻器件方面，西安電子科技大學(xué)制備的GaN基HEMT射頻器件最大頻率110GHz,峰值跨導(dǎo)415mS/mm,飽和電流1096mA/mm。中國電子集團13研究所制備的InAlN/GaN HEMT最大頻率達到176GHz,飽和電流1650mA/mm。南京大學(xué)和中國電子集團55研究所聯(lián)合，采用InAlGaN四元勢壘結(jié)構(gòu)，制備出GaN HEMT射頻芯片，最大頻率203GHz,飽和電流1940A/mm,功率密度2.75W/mm。開關(guān)器件方面，中國科學(xué)院蘇州納米所使用低壓化學(xué)氣相沉積生長的Si3N4作為柵介質(zhì)層，實現(xiàn)了Si襯底上GaN基HEMT開關(guān)器件擊穿電壓達到1162V,關(guān)態(tài)漏電7.7×1012A/mm，開態(tài)電阻2.88mΩ·cm2。中國科學(xué)院微電子所設(shè)計了超薄勢壘結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了增強型HEMT器件，開啟電阻0.75Ω，最大工作電流6.5A。山東大學(xué)研究了極化庫倫場散射對GaN基HEMT器件性能的影響。Ga2O3器件方面，中國科學(xué)院微電子研究所制備出了耐壓超過200V,開態(tài)電流421A/cm2,開態(tài)電阻2.9mΩ·cm2的肖特基二極管。北京郵電大學(xué)制備出響應(yīng)度43A/W,外量子效率2.1×104%的Ga2O3基日盲紫外探測器。

在太赫茲方向的國內(nèi)優(yōu)勢單位包括：由成都電子科技大學(xué)牽頭的在太赫茲/毫米波信號源和探測器方向有著豐碩成果的“太赫茲科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心”，在太赫茲成像和物質(zhì)檢測方向領(lǐng)先的上海理工大學(xué)莊松林院士團隊，在毫米波多層電路和天線方向領(lǐng)先的東南大學(xué)毫米波國家重點實驗室，在太赫茲超材料方向領(lǐng)先的東南大學(xué)崔鐵軍教授團隊和天津大學(xué)張偉力教授團隊，在太赫茲探測器方向領(lǐng)先的蘇州納米所秦華研究員團隊，在太赫茲表面等離激元方向領(lǐng)先的北京大學(xué)劉濮鯤教授團隊，在太赫茲人體安檢儀產(chǎn)品研發(fā)中領(lǐng)先的同方威視和華訊方舟等。

與這些成熟的團隊相比，中心成立時間較晚，在人才、資金、項目等方面相對薄弱，但是我們的研究有著領(lǐng)先的領(lǐng)域和獨到之處。我們研發(fā)的基于石墨烯的彈道整流器是目前室溫下靈敏度最高的太赫茲傳感器，其等效噪聲功率只有0.64 pW/Hz1/2，這一數(shù)值與低溫下的超導(dǎo)熱點傳感器相當（Nature Commun., 7(11670), 2016）?；谠撈骷?，我們首次將基于石墨烯的太赫茲探測器應(yīng)用于太赫茲成像系統(tǒng)（Nano Lett., 17, 2017）。我們研發(fā)的耿氏二極管信號源在100 GHz附近實現(xiàn)了0.88 mW的輸出功率，在國內(nèi)同類器件中處于領(lǐng)先地位；我們的毫米波多層電路技術(shù)和基于柔性電路的超寬帶system-on-package（SOP）集成技術(shù)在國內(nèi)也處于領(lǐng)先地位；我們正在研發(fā)的與新型二維材料石墨烯結(jié)合的太赫茲超材料和表面等離激元結(jié)構(gòu)，充分利用了石墨烯的電調(diào)控特性，可以實現(xiàn)動態(tài)調(diào)控和重構(gòu)，與國內(nèi)優(yōu)勢團隊的研究相比也具有獨到之處；我們正在開發(fā)的太赫茲成像系統(tǒng)基于焦平面成像技術(shù)和大型二維探測器陣列，與國內(nèi)優(yōu)勢團隊的技術(shù)相比成像速度更快，可以實現(xiàn)10幀每秒的實時成像。

光電器件及應(yīng)用集成：①致力于單晶鈮酸鋰薄膜材料的開發(fā)和各類集成光電器件的研究:本單位是全球領(lǐng)先的能夠生產(chǎn)大尺寸納米厚度鈮酸鋰單晶薄膜材料的單位，研制的薄膜厚度在200 nm-1000 nm, 晶圓尺寸可達6英寸，市場占有份額達80%。在器件設(shè)計方面，先后研制成功了各類低損耗波導(dǎo)、電光調(diào)制器、光柵耦合器等，器件性能處于國際先進水平。②研發(fā)新一代高性能室溫紅外探測器:該研究方向依托2017年立項的國家科技部重點研發(fā)計劃“量子調(diào)控與量子信息”重大專項青年科學(xué)家項目，在三五族窄帶寬半導(dǎo)體表面原位生長LSP 納米結(jié)構(gòu)直接構(gòu)建異質(zhì)界面更利于“熱電子”有效穿透界面勢壘、減小表面能級的釘扎，有望增強光電流并抑制暗電流，實現(xiàn)高性能室溫中遠紅外探測器件，引領(lǐng)國際未來半導(dǎo)體紅外探測的發(fā)展方向。

4.與國外比較的差距

以美國硅谷芯片公司、韓國三星為代表的國外集成電路企業(yè)是集成電路產(chǎn)業(yè)的源頭和發(fā)展的主要推動力。國外的集成電路產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成技術(shù)開發(fā)與經(jīng)濟回報的穩(wěn)定正循環(huán)，集成電路性能優(yōu)異、種類齊全，在世界范圍內(nèi)具有壓倒性優(yōu)勢，國內(nèi)芯片無論在性能還是成本上均不具有競爭優(yōu)勢。國外CPU、FPGA、DRAM等主流芯片設(shè)計已經(jīng)達到7納米量產(chǎn)水平，國內(nèi)還停留在14納米、28納米等工藝節(jié)點，設(shè)計水平有1.5代以上的差距。

我國設(shè)計業(yè)水平基本與國外同步，但很多關(guān)鍵芯片幾乎全部進口，工藝技術(shù)進步嚴重滯后?？傮w來看，中國集成電路產(chǎn)業(yè)無論在設(shè)計、制造還是封裝環(huán)節(jié)等，均與國際先進水平存在著較大差距。根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會集成電路設(shè)計分會的統(tǒng)計，2013年中國IC設(shè)計行業(yè)全年收入為874.48億元，約合142億美元，比上年增長28.51%，占全球集成電路設(shè)計業(yè)的比重約為16.73%。2013年全年共有124家IC設(shè)計企業(yè)銷售額超過1億元，134家企業(yè)銷售額5000萬元～1億元，177家企業(yè)銷售額在1000萬元～5000萬元之間，196家企業(yè)銷售額小于1000萬元，贏利企業(yè)409家，不贏利企業(yè)223家，前100名設(shè)計企業(yè)的平均毛利率為30.59%，前10大設(shè)計公司的平均毛利率為39.55%。雖然設(shè)計水平基本上與國外同步，達到了28nm，但是很多關(guān)鍵芯片，如桌面、便攜式計算機、高性能服務(wù)器、高端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備用芯片幾乎全部為進口。

中國芯片制造業(yè)發(fā)展狀況，根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計，制造業(yè)2013年全年收入達到600.86億元，略少于100億美元，比上年增長199.9%。其中本土企業(yè)總收入為266.6億元，占中國10大芯片制造企業(yè)(含外資)全部收入454.1億元的58.7%，占中國整個芯片制造業(yè)收入的44.37%。中國芯片制造業(yè)現(xiàn)有產(chǎn)能與市場需求方面存在的差距巨大，工藝技術(shù)進步嚴重滯后。在先進工藝方面，具備先進制造技術(shù)(40nm以下線寬)的僅有中芯國際1家，技術(shù)水平與國際先進水平相差3-5年。在產(chǎn)能方面，全部12英寸月產(chǎn)能不到5萬個硅圓片。

即使是封裝行業(yè)，中國企業(yè)與國際先進水平依然存在差距。根據(jù)中國半導(dǎo)體協(xié)會統(tǒng)計，中國大陸封裝業(yè)2013年全年收入為1098.85億元，約合180億美元，比上年增長6.1%;其中本土企業(yè)總收入為190.6億元，占中國10大封裝企業(yè)全部收入442.9億元的43.03%，占整個封裝業(yè)收入的17.35%。具備先進封裝技術(shù)(3維封裝)的僅江蘇新潮科技1家。中國至今尚無法制造超過1200個以上Bumping引擎的高密度集成電路封裝，技術(shù)水平與國際上相差5年以上。

目前，歐美、日韓等先進國家和地區(qū)都將印刷電子技術(shù)視為未來電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的革命性解決方案，投入大量人力物力進行相關(guān)材料、器件、工藝技術(shù)與設(shè)備的研究開發(fā)，以拓展印刷電子在通訊、器件、工藝技術(shù)與設(shè)備的研究開發(fā)，以拓展印刷電子在通訊、新能源、信息顯示、RFID、各類傳感器等民用和軍事領(lǐng)域的應(yīng)用。目前，柔性電子芯片技術(shù)是我國在電子芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展難得的歷史性機遇。其一，在該技術(shù)領(lǐng)域世界上還沒有一個國家和地區(qū)擁有絕對技術(shù)優(yōu)勢，其二，其生產(chǎn)設(shè)備（印刷電子技術(shù)、新型納米壓印等）的投資遠遠低于傳統(tǒng)硅芯片生產(chǎn)所需的投入，僅需幾十至上百萬美元的投入即可以超低價格進行生產(chǎn)。目前，關(guān)于柔性芯片技術(shù)的基本發(fā)展狀況是：韓國日本（以三星為代表）大力推動柔性O(shè)LED顯示產(chǎn)品（手機屏幕和電視等）并取得了巨大成功，在柔性顯示領(lǐng)域處于相對先進水平，在非顯示柔性芯片領(lǐng)域并未有明顯優(yōu)勢。美國主要還是繼續(xù)鞏固發(fā)展其領(lǐng)先的硅芯片產(chǎn)業(yè)。歐洲（主要是英國和德國）雖然側(cè)重柔性印刷電子芯片技術(shù)，但困于資金、市場規(guī)模小、社會保守、更新緩慢等問題，發(fā)展后勁不足?？梢姡斍皣H柔性電子業(yè)的布局狀況也給中國在柔性電子芯片領(lǐng)域的騰飛帶來難得的機遇。

國外在寬禁帶器件的研究方面技術(shù)領(lǐng)先，根據(jù)公開的文獻資料，SiC襯底四胞合成總柵寬為144mm的L波段功率放大器，工作電壓為65V時，輸出功率大于500W。采用源終端場板技術(shù)制作成功柵寬36mmSi襯底GaN基HEMT，漏壓偏置為60V，頻率為2.14GHz時輸出功率高達368W。采用內(nèi)匹配技術(shù)，雙胞28.8mm×2GaNHEMT放大器，器件采用了柵終端場板與源終端場板相結(jié)合雙層場板結(jié)構(gòu)，Vds=55V，3.45GHz時器件峰值輸出功率為550W，漏極效率為66%。國內(nèi)技術(shù)水平較國外有一定的差距，較高水平是在X波段實現(xiàn)輸出功率14W，功率附加效率達到23%。

SiC方面，通過以上國內(nèi)外情況對比，現(xiàn)階段國內(nèi)的研究和產(chǎn)業(yè)雖然獲得了很大突破，但是仍有很多的問題急需解決，如襯底直徑仍然以4英寸為主、微管和缺陷密度較高等，從而限制了國產(chǎn)SiC襯底在國內(nèi)和國際市場的份額及應(yīng)用。山東大學(xué)的SiC研發(fā)基地雖然解決了4-6英寸單晶生長和加工的關(guān)鍵技術(shù)，但是目前技術(shù)成熟度低，目前的工藝線是3英寸線，可以兼容4英寸，但是6英寸加工和測試線設(shè)備尚不完備。距離工程化的水平還有差距，仍需加大設(shè)備投入。

GaN 方面，GaN射頻器件具有更高的工作頻率、更大的功率密度以及耐高溫耐輻射等優(yōu)點，在軍用雷達、相控陣天線、衛(wèi)星通信、民用5G移動通信等領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。2017年底，GaN射頻器件市場達到3.8億美元，法國公司Yole的報告中預(yù)測GaN射頻器件市場復(fù)合年增長率將達到22%，2023年底，RF GaN（射頻氮化鎵）市場總規(guī)模將增長3.4倍。GaN基功率開關(guān)器件在電源逆變器、馬達驅(qū)動等領(lǐng)域也有巨大優(yōu)勢，Yole預(yù)測到2020年，整體市場規(guī)模可能達到6億美元。

在美國國內(nèi)有數(shù)十所大學(xué)都在從事THz的研究工作，特別是美國重要的國家實驗室，都在開展THz科學(xué)技術(shù)的研究工作。美國國家基金會（NSF）、國家航空航天局（NASA）、能源部（DOE）和國家衛(wèi)生學(xué)會（NIH）等從90年代中期開始對THz科技研究進行大規(guī)模的投入。如航天飛機表面隔熱材料THz成像檢測系統(tǒng)、THz 雷達、安檢系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測設(shè)備等。歐洲的一些國家相繼建立THz 科學(xué)研究機構(gòu)，已取得了較大進展。英國的Rutherford國家實驗室，劍橋大學(xué)、里茲大學(xué)、Strathclyde等十幾所大學(xué)，德國的若干所大學(xué)，都積極開展THz研究工作。歐洲國家還利用歐盟的資金組織了跨國家的多學(xué)科參加的大型合作研究項目。在俄羅斯國家科學(xué)院專門設(shè)立了一個THz研究計劃，IAP，IGP及一些大學(xué)也都在積極開展THz研究工作。日本于2005年公布了日本國十年科技戰(zhàn)略規(guī)劃，提出十項重大關(guān)鍵技術(shù)，將THz列為首位。東京大學(xué)、京都大學(xué)、大阪大學(xué)、東北大學(xué)、福井大學(xué)以及各公司都大力開展THz的研究與開發(fā)工作。特別在THz通信方面取得了重要進展，研發(fā)出120GHz 毫米波無線通信系統(tǒng)和300GHz～400GHz的無線通信系統(tǒng)。

在底層的光器件以及光芯片領(lǐng)域，中國無論是光無源器件還是光有源器件，高端的關(guān)鍵芯片技術(shù)仍然掌握在外國公司手中，使國內(nèi)的高端器件生產(chǎn)受到嚴重制約。在世界排名前十的光器件廠商中，中國只有光迅科技一家入圍，位居第五，整體實力與國外巨頭相比有較大差距。在高端高器件上，中外差距尤為明顯。近年來中國大規(guī)模建設(shè)100G網(wǎng)絡(luò)，將100G商用提到了更高的層次，并正式開啟了100G市場未來的“黃金十年”。根據(jù)OVUM發(fā)布的報告，100G光設(shè)備在2013年全球銷售收入就已經(jīng)超過10G和40G光設(shè)備，達到24億美元；2018年將達到67億美元，超過10G和40G光設(shè)備總和的兩倍。在100G光器件領(lǐng)域，中國廠商供應(yīng)商占比很小。在短距離100G市場，有光迅科技、旭創(chuàng)科技、海信寬帶等中國供應(yīng)商，長距離產(chǎn)品市場巨大，國內(nèi)幾乎空白。在芯片領(lǐng)域，制造100G CFP光模塊的核心——25G電吸收調(diào)制激光器（EML）芯片，國產(chǎn)率為零，而EML芯片在整個光器件和光模塊的制造中占大比重。目前EML芯片供應(yīng)商主要有德國的HHI，美國的Neophotonics和日本的Sumitomo。國外已經(jīng)有光器件巨頭購并電IC廠家強化領(lǐng)先優(yōu)勢，但中國還沒有很好的電IC廠家。 2100433B

北京市工程技術(shù)研究中心

江蘇省工程技術(shù)研究中心

河南省工程技術(shù)研究中心 2100433B

2015年，山東理工大學(xué)現(xiàn)有2個國家級工程技術(shù)研究中心、1個省級工程技術(shù)研究院、14個省級工程技術(shù)研究中心。