编者按

InnoHK创新香港研发平台是特区政府的重点创科项目，旨在汇聚全球顶尖科研机构，推动科研成果从实验室走向市场。继专注医疗科技的Health@InnoHK、专注人工智能及机械人技术的AIR@InnoHK后，创新科技署又于今年三月推出SEAM@InnoHK平台，聚焦可持续发展、能源、先进制造及材料，紧密对接国家「十五五」规划对新能源、新材料、智能制造及太空科技的重点方向。

据悉，SEAM@InnoHK平台涉及的八大中心，将会在明年上半年陆续入驻科学园。《大公报》推出「港产创新研发」系列，采访各相关中心负责人，向读者介绍相关进展和故事，展示香港创新发展新风采。

我们手机、电脑里的芯片，过去一直是「平躺」的，所有电路和器件都密密麻麻地铺在一片薄薄的矽片表面。为了让芯片技术实现革命性突破，半导体科学家已开始研发「立起来」的芯片，即三维芯片。而刚纳入SEAM@InnoHK平台的香港中文大学「异质集成与制造中心」（简称CHIP），肩负着更重要的任务：不但要设计出三维芯片，还要实现量产，融入国家半导体发展大局，突破欧美技术「卡脖子」。

作为CHIP负责人之一，中大机械与自动化工程学系教授陈世祈日前接受《大公报》专访时表示，中心的目标是完成从实验室到中试的完整验证，推动科研成果的转化落地。「有关项目预计将在今年9月份正式启动，希望用五年时间，完成与产业界合作及融资，推向商业化。」\大公报记者　汤嘉平（文） 林少权（图）

与二维芯片相比，三维芯片的好处在于器件之间的距离变短了，信号跑得更快，芯片自然算得也更快，而且耗电还更少。陈世祈说：「将来用在可穿戴设备上，耗电量可能只有现在的十分之一。」

然而，批量生产三维芯片需面对几个难题：晶片的可靠堆叠离不开成熟的键合技术和更高精度的对准技术，散热效能也需要优化；另外，传统芯片材料──矽在某些性能（如发光、弯曲、极薄）上已接近极限，科学家们也在寻找更好的新材料。将不同材料的元件组合封装成新芯片，便称为「异质集成」，这也是CHIP中心名称的由来。

自主开发关键设备

三维异质集成技术已成为提升现代电子产品效能和功能的关键。为推动该技术的发展、在全球研发竞赛中抢占一席之地，CHIP将协同发展以下三个领域的研究项目：（一）专注于开发关键的半导体精密制造和计量设备，包括晶圆键合系统、二维光刻平台和激光刻蚀机，旨在为三维和光子集成电路的速度、精度和可扩展性树立新标杆。（二）专注于基础材料工程和先进封装解决方案，包括键合技术、芯片界面热管理和二维材料制备，以实现工业规模的异质集成。（三）致力于开发基于异质集成的新型元件和系统，包括电子─光子集成电路、后端制程（BEOL）兼容器件、二维材料─矽混合光电芯片和柔性传感器模组。其中第一项主要由陈世祈负责，第二和第三项由电子工程学系教授赵铌负责。

「现在国家在先进半导体设备上被欧美『卡脖子』，有些设备买不到，未来需要的部分设备市场上也不存在。我们中心的特色就是要自主研发这些关键设备。」陈世祈表示，要实现三维半导体芯片，需要新的键合设备、对准技术及适配矽光的光刻系统。传统半导体研究中心通常不涉足设备研发，多从美国的「应材」（AMAT）与「科磊」（KLA，KLAC）等大公司购买。惟引进设备始终受制于人，自己研发设备、实现从设备研发、工艺优化、到器件开发的闭环才最稳妥。

关于第二项，赵铌解释，主要是把不同材料制成的芯片像汉堡夹层一样垂直堆叠在一起，要叠得牢固、精准，还能在工厂里大批量生产。第三项则是在此基础上研发更强大的终端产品，其中提到的「电子─光子集成电路」，便是在同一个芯片上，同时整合处理电子和光子的电路。电子负责逻辑运算，光子则负责高速传输数据。

藉湾区制造优势实现突破

陈世祈表示，以上技术在全球工业界尚未完全实现量产，从实验室研究成果到大规模产业应用存在显著鸿沟。「工业生产要求极高良率，不能出现大量不合格产品；而实验室在研发阶段专注技术验证，通常不需要过多考虑量产的精度和稳定性。」

CHIP的使命，正是在研发阶段提前攻克这些核心难题，让实验室研究成果导入工业界后能快速优化并实现量产。

赵铌表示，半导体产业需要庞大的产业链支撑。CHIP的定位是融入国家半导体发展大局，攻克关键核心技术，补充产业链的短板。「CHIP中心在单项技术上有信心达到全球领先水准，但成果要嵌入国家产业链，借助大湾区制造优势，方能实现整体突破。」