红领先锋 筑梦湾区③｜刘鹏：抢占半导体研发制高点，打破国际技术垄断
他是东莞的80后科研工作者，从事最前沿的第三代半导体材料研究工作的北大高材生；个人发明专利达50多项，研发出国内第一台21片基HVPE设备，入选东莞科技领军后备人才培养队伍；荣膺“全国劳动模范”称号，并以他个人名字命名的劳模创新工作室，入选广东省高层次人才特殊支持计划科技创新青年拔尖人才。今年，在“七一”建党98周年之际，他又荣获“全市百名优秀共产党员”称号。
他就是东莞市中镓半导体科技有限公司（下称“中镓科技”）总经理助理刘鹏。作为公司党支部的骨干技术人员，他带领着80、90后研发团队，一路攻坚克难，成功打破国际技术垄断。在衬底材料生长技术、腔体设计、流体仿真、电气自动化、软件开发等方面，先后成功开发出3片HVPE设备和国际上最大型的21片HVPE设备，大大提高了氮化镓衬底的生产效率，有效地降低了氮化镓衬底的国际价格。
他所在的公司中镓科技，成立于2009年1月，由中国科学院院士、知名物理学家甘子钊牵头，北京大学与广东光大企业集团共建，总注册资本达1.3亿元，是全国首家生产氮化镓（GaN）衬底材料的高科技企业，并设“博士后工作站”。公司设有党支部，现有党员17名，其中本科学历9人、硕士研究生3人、博士研究生4人。以党建引领科研，设立“中镓科技研发党员先锋岗”，充分发挥党员团队的先锋模范作用，让技术研发与党建工作相得益彰，在全球半导体行业领域中不断攻坚克难、勇攀科学高峰。
抢占半导体研发制高点
成功打破国际技术垄断
1981年出生的刘鹏，是2008届北京大学物理学院硕士研究生。2009年他加盟中镓科技，来到东莞这片热土从事半导体研发工作。他告诉记者，中镓科技以北京大学宽禁带半导体研究中心为技术依托，创造性地采用MOCVD技术、HVPE技术相结合的方法，研发、生产产品包括：氮化镓（GaN）蓝宝石复合衬底材料，氮化镓单晶衬底、氢化物气相外延设备（HVPE）等，其生产的“氮化镓衬底”，在国内和国际市场都是紧俏货。但是，长期以来，相关的生产设备一直被国外垄断。
“国际上GaN衬底材料仍十分稀缺，也没有实现大规模产业化，而且成本高昂，不适用于普通产品。”刘鹏说，国际上一般认为，谁先解决GaN单晶衬底制备的关键科学和技术问题，并实现产业化生产，谁就会占据未来III族氮化物半导体研究和产业化的战略制高点。
要生产GaN衬底材料，就必须由相关的生产设备HVPE来生产。“一台单片HVPE设备，一天只能生产一片2吋单晶衬底。这种单晶衬底可用来做半导体光电器件。可别小看这个不超过30克的小东西，它的市场价可达到2万元每片，比黄金还要昂贵。而它的材料成本每片不超过1000元。”刘鹏感慨地说。
“生产GaN衬底材料很困难，生产工艺复杂、品质难以保证，生产过程中会产生很多副反应。每一版都要花6至7次反复调试。做一次就得3个月。”刘鹏说，当年做第一版HVPE设备，就花了整整两年时间。
为攻克技术难关，突破技术瓶颈，刘鹏和他的研发团队，凭借着过硬的科研底子，发挥工匠精神和钉子精神，日夜兼程、通宵达旦工作，付出了大量的心血。
功夫不负有心人，经过不懈的努力，他们终于设计研发出第一台单片基HVPE设备。2010年成功组建6台三片基HVPE设备，投产后氮化镓蓝宝石复合衬底生产效率提高2倍，且成品率达到90%，成功打破国际技术垄断。
“在国内处于领先水平，在国际也是一流水平。”对此，刘鹏和他的团队倍感骄傲。
刘鹏说，欧美先进国家正在研发和使用的最大设备为11片基HVPE设备，而他们团队定位更高，目标更远，成功研发出国际上最大型的21片基HVPE设备。“现正在不断调试阶段，下来，若能实现产业化生产，对于LED产业将是技术性的革命。”
创建“党员先锋岗”
攻克LED芯片核心技术
在照明灯市场，LED灯是绿色环保的代名词，经济实惠。国内目前LED行业发展迅速，市场前景看好，早在2013年，广东省LED产品出口就超过600亿元。而俄罗斯、东南亚和中东地区是我国LED灯具产品出口订单增长最快的海外市场。
可是，LED上游芯片核心技术主要由欧美企业把控。国内LED企业这几年虽发展迅速，但核心专利的限制导致国内产品档次普遍较低，个别有实力的大企业则掷巨资获得专利授权。
广东LED企业主要位于产业链的中下游，核心芯片特别是大功率LED芯片主要依赖“进口”，企业定价能力也屡屡受限。因此，缺“芯”便成为广东LED产业发展最大阻碍。中镓科技董事长、北京大学教授张国义表示，相较于蓝宝石衬底，半导体材料氮化镓是迄今可用于半导体照明领域最稳定的、光电转换效率最高的材料，但缺点就是价格过高，难以走进千家万户。“中镓半导体科技的研发团队，就是瞄准技术短板，将照明成本降到最低。”这成为大家的共识。
针对LED上游芯片核心技术，在张国义的带领下，中镓科技专门组建一个包括中科院院士、教授、博士在内的团队，从事最前沿的半导体材料研究。设立“中镓科技研发党员先锋岗”，充分发挥党组织的战斗堡垒作用和党员的先锋模范作用，引导像刘鹏这样有着15年党龄的老党员，以老带新，攻坚克难；不断加强政治素养、提升技术水平，瞄准技术短板、找准问题差距。
历经多年不懈的努力，最终，中镓科技研发团队用顽强的毅力、勇攀科技高峰的精神，成功打破国际技术垄断，研发拥有自主知识产权的三片基HVPE设备，成功组建6台，投产后生产效率提高2倍，且成品率达到90%，跻身国际一流技术行列，让技术研发与党建工作相得益彰。
目前，中镓科技取得一系列国内领先乃至国际先进的创新技术和产业化成果。多个从实验室走出的科技成果在东莞试产并形成产品。中镓半导体的氮化镓衬底、氮化镓蓝宝石复合衬底等核心产品远销海内外，产值也从2010年的1000万元攀升至如今的2.5亿元。
接下来，中镓科技计划投入20亿以上建设新厂房，有望成为世界上最大的氮化镓衬底的生产基地，以推动氮化镓衬底产业化，打造成为国际一流的衬底供应商；以Micro-LED外延技术对接国际大厂为契机，推动集成设备、芯片产业化，进一步提升衬底及相关设备应用技术壁垒，打造成显示行业的重要供应商；逐步实现氮化物半导体产业链垂直整合和发展，打造成国际一流先进半导体材料科研生产基地。
全媒体记者 吕晓敢 见习记者 冯灿宇/文
全媒体记者 肖延昆 黄钧波/图
编辑/黄刘意