从天津大学出发:诺思BAW滤波芯片的产业化长跑——从科研探索到规模制造,持续构建自主可控的核心能力

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一颗滤波芯片很小,建立支撑它的产业能力,却需要长期技术积累和深厚的研发积淀。

从器件设计到薄膜工艺,从实验验证到晶圆制造,从样品达标到稳定交付,每一步都必须经过反复验证,并在研发与制造的协同中持续改进。中国高端滤波芯片的国产化,需要把科研认识转化为工艺经验,再将这些经验积累为稳定、可重复的制造与交付能力。诺思的产业化历程,正是这一过程的重要实践。

从天津大学出发,积蓄科研探索的源头力量

从天津大学科研平台上的早期研究,到校内4英寸研发线的工艺探索,再到诺思6英寸量产线的工程实践,一条连接科研、制造与市场的道路,在持续投入中逐步形成。这条道路跨越的,不只是晶圆尺寸,更是从原理验证到稳定制造、从器件性能到产品可靠性、从单次成功到持续交付的一系列工程门槛。

作为国内BAW/FBAR滤波芯片产业化的重要先行者,诺思较早将科研探索与制造实践连接起来,为高端体声波滤波芯片的国产替代探索了现实路径。回望这场长跑,值得书写的不只是走过了多少年,更是时间如何沉淀为技术,研究如何转化为能力,积累又如何成为客户可以信赖的产品与服务。故事,要从2009年的天津大学说起。

一、从大学出发,让科研探索回应产业需求

2009年,两位从事相关领域研究的归国学者受聘天津大学,将自身研究经历与大学科研平台相结合,开展微纳制造及滤波器件相关探索。对于高端滤波芯片,研究首先要回答那些无法绕开的基础问题:材料怎样影响声学行为,器件结构怎样决定性能,设计目标怎样通过实际工艺实现。这些问题发生在微观尺度,却直接关系到产品能否走向产业应用。

天津大学北洋大学堂纪念亭

因此,科研不能止于原理推导,设计也不能停留在仿真结果。技术方案必须被加工成器件,再通过测试认识其真实表现。依托天津大学的科研环境与学科基础,相关探索逐步进入设计、加工、测量与分析相互衔接的实践过程。一次实验的意义,不仅在于得到某个结果,还在于加深对结果形成条件的理解:哪些因素需要控制,哪些偏差值得追踪,哪些问题仍需继续研究。

科研人才协作,让研究走向工程实践

2011年,诺思(天津)微系统有限责任公司成立,相关探索进一步走向企业化研发、工程化验证与市场应用。大学研究与企业实践由此形成承接:前者不断拓展技术认识,后者推动这些认识接受制造与应用的检验。从科研探索走向产业实践,诺思所承担的,是把技术上的可能性,逐步转化为现实中的产品能力。

二、天津大学4英寸研发线:产业化长跑的重要起点

天津大学校内的4英寸研发线,是理解诺思技术积累的一条重要线索。它为早期器件与工艺探索提供了实践条件,让研究者能够将设计方案带入真实的微纳加工过程,在实际器件上检验判断、分析问题、修正认识。对于采用MEMS工艺制造的BAW/FBAR滤波芯片,这样的平台具有重要价值。材料状态是否适合器件要求,薄膜与结构能否协同,工艺变化会怎样影响测试结果,都需要通过反复加工与验证逐步回答。

天津大学教学楼 · 2015年8月实景摄影:Amazingloong / Wikimedia Commons / CC BY-SA 4.0

研发线使这些问题不再只存在于图纸与模型之中,而能够进入可观察、可比较、可复核的实验过程。它也为尚未成熟的方案保留探索空间。有些方向需要多轮试验才能判断可行性,有些影响因素必须经过反复验证才能被识别。这样的研究,不能只以短期产出衡量,却往往构成后续工程突破的基础。诺思后来的6英寸量产线,正是承接了天津大学4英寸研发线探索所形成的技术与工程积累。

从4寸线到6寸线,承载着诺思科研的探索和线索

今天,这条设于天津大学的4英寸研发线仍在运行,继续服务于相关研发探索。它连接着早期研究,也体现了一个重要认识:产品进入量产,并不意味着基础探索已经结束。研发线与量产线承担不同任务。前者探索新的可能性,后者检验技术的成熟程度;前者帮助研究者理解器件与工艺,后者要求这些理解转化为稳定、可重复的制造结果。持续保有研究能力,是为了让产业化拥有源头;持续接受制造检验,是为了让研究成果真正走向应用。

三、走向6英寸量产,为国产替代探索现实路径

2017年第三季度,诺思天津滨海工厂正式通线,成为企业产业化历程中的重要节点。从天津大学4英寸研发线的探索,走向诺思6英寸量产线的实践,跨越的是两类不同的工程要求。研发阶段需要证明方案能够实现;量产阶段则必须进一步回答:关键性能能否跨批次稳定实现?制造过程能否得到有效控制?质量、成本与交付能否满足实际需求?这不是简单扩大晶圆尺寸就能完成的工作。

从工艺验证走向稳定制造

设计必须考虑实际工艺条件,工艺需要兼顾性能与可制造性,测试要为过程判断提供依据,质量管理则需要把不同环节连接起来。单个环节的进步,只有进入整体制造体系,才能成为可持续的产品能力。设备提供加工条件,工程积累决定这些条件能否转化为稳定结果。一次优秀的样品表现说明方案具有潜力;一套经过反复验证的方法,才能支持产品持续生产。

诺思作为国内首家FBAR生产企业,其先行意义不仅在于较早进入这一领域,更在于较早承担了从科研到制造之间大量具体、复杂且需要长期投入的工作。这使国产替代逐步具备了器件、工艺、制造平台和实际产品的支撑。诺思开拓的,是国内高端体声波滤波芯片产业化的一条实践路径:让高校研究走向工程验证,让技术方案走向批量制造,再让产品进入客户应用。

四、行业引领力,来自完整能力的持续建设

诺思的行业地位,不能只用成立时间或某一项成果概括。较早开展产业化探索,带来了先发积累;能否把这些积累转化为持续发展的能力,才决定企业的长期价值。诺思选择以IDM模式推进发展,将设计研发、晶圆制造与产品服务连接起来。我们重视的不只是拥有多少环节,更是不同环节之间能否形成有效反馈。设计需要接受制造结果的检验,制造中的问题需要研发理解,测试数据应当帮助识别偏差,客户应用提出的新要求也需要进入下一轮开发。

在这样的体系中,产线不仅承担生产任务,也成为技术认识不断深化的平台。一次异常分析,可以加深对器件行为的理解;一次工艺改进,需要通过产品表现检验效果;一种解决问题的方法,则有机会在后续开发中被重新使用。围绕ICBAR技术路线的研发与产品演进,同样需要器件、材料、工艺和应用之间的持续协同。技术路线的价值,最终要体现在产品能够不断改进、能力能够继续延伸。

以测试理解器件,以反馈改进产品

2021年3月,诺思牵头的国家重点研发计划“制造基础技术与关键部件”专项项目“硅基MEMS压电薄膜及器件关键技术与平台”启动,进一步体现了关键技术研究与产业化平台建设相结合的发展方向。从产品开发延伸到关键技术与平台建设,意味着企业需要更深入地组织研究,也需要让科研合作与工程实践有效衔接。

作为国内高端BAW滤波芯片国产化的领军企业之一,诺思的价值,在于将先发探索、研发制造体系与实际交付经验连接起来,并持续面向新的产业需求发展。我们理解的行业引领力,不只是取得阶段性成果,更包括建设能够支撑长期创新的基础,承担把技术带向产业的责任。

五、面对外部环境变化,持续夯实长期发展基础

诺思的产业化长跑,也经历了复杂的外部环境。2020年12月,美国商务部将诺思(ROFS Microsystems)、天津大学(Tianjin University)及Tianjin Micro Nano Manufacturing(MNMT)列入实体清单,相关规定自12月18日起生效。这是一项出口管制措施,而非技术评价。它使相关主体进一步面对复杂的国际经营与合规环境,也凸显了关键技术能力、供应链韧性和依法合规经营的重要性。

对诺思而言,长期发展的基础,始终是持续研发、扎实制造与服务客户的能力。企业需要能够理解关键技术,识别制造中的约束,在条件变化时评估方案、组织验证并持续改进;也需要重视权利边界、合作条件与合规要求,为经营建立清晰、稳健的基础。自主可控不是封闭发展,更不意味着可以忽视规则。开放交流、合法合作与专业分工,同样是技术进步的重要力量。关键在于企业能否掌握支撑自身持续发展的核心能力,并在合法合规的基础上,将这些能力不断转化为产品与服务。

外部环境越复杂,越需要对研发保持耐心,对工程保持严谨,对经营保持稳健。这也是诺思坚持长期积累的意义:让企业的发展拥有更扎实的技术基础,也拥有应对变化所需要的判断与改进能力。

六、让技术走向客户,以真实交付检验积累

技术能否形成产业价值,最终需要接受真实应用的检验。早在2019年,诺思已向客户交付超过1亿颗FBAR芯片;到2024年,芯片累计出货量已超过10亿颗,累计申请发明专利650余项。这些发展节点,记录了诺思持续研发、制造与产品应用的历程,也展现了多年积累逐步进入市场的过程。

让技术积累接受批量交付的检验

交付的意义,不只在于数量。产品进入应用后,企业需要持续面对不同系统条件、质量要求和服务需求,并在实际工作中完善自身能力。客户需要的不只是一组测试参数,还包括产品进入系统之后的适用性,以及出现问题时能够获得怎样的支持。这要求技术积累转化为具体价值:有针对性的开发判断、充分的验证依据、对产品异常的分析能力,以及对质量与交付要求的持续响应。

专利布局也应放在这样的实践中理解。其价值不仅在于数量,更在于具体技术内容能否与研发方向、产品演进和工程问题相衔接。2024年,诺思入选第六批国家级专精特新“小巨人”企业名单,成为持续深耕细分领域、推进专业化发展的一个重要节点。

从科研起点到批量交付,从器件研究到平台建设,诺思形成了相互衔接的产业化履历。这些积累构成了企业的重要竞争基础,也使诺思在国内高端滤波芯片国产化进程中,持续承担着先行探索与产业实践的角色。

七、长跑仍在继续,把先行积累转化为未来能力

产业化没有永久的终点。过去形成的经验,需要接受新产品的检验;已有的平台,需要适应新的应用条件;曾经解决的问题,也可能在新的频率、带宽、功率和尺寸要求下,以不同形式再次出现。因此,自主可控是一项需要不断深化的能力建设。能够开发当前产品,还要具备面向下一代产品的研究能力;能够完成制造,还要理解并改善制造结果;能够交付芯片,还要持续支持客户应用。

诺思珍视先行者的积累,也清楚先行者需要承担持续向前的责任。我们将继续把科研与工程连接起来,让既有经验进入新的研究,让客户需求推动产品改进,让技术积累持续产生价值。保护知识产权、尊重研发成果,也是为了让这种长期投入能够继续,让扎实的探索获得合理回报,让产业拥有不断向前的动力。

从2009年归国科研人才受聘天津大学,到2011年诺思成立;从校内4英寸研发线的探索,到企业6英寸量产线的实践;从器件研究到产品交付,再到关键技术与平台建设——诺思走过的,是一条把研究不断做深、把工程逐步做实的道路。这场长跑沉淀的,不只是一串年份、一条产线或一组产品,更是经过长期研发与制造实践积累的技术认识、工艺经验,以及持续改进产品和服务客户的能力。

面向商业航天、低轨卫星与6G的通信应用展望

以科研探索积蓄源头力量,以工程实践构建制造能力,以持续创新回应产业需求——这是诺思一路走来的坚持,也是我们面向未来的方向。

从天津大学出发,长跑仍在继续。

责编: 爱集微
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