《南方》杂志全媒体记者丨史成雷
实习生｜蔡莹莹
通讯员丨粤科宣
省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室主任陈新拿出一个放大镜，对准一块芯片互连基板。透过放大镜，原本肉眼难以看到的一条条线路、一个个芯片显现出来。“我们做的事情，就像在头发丝上跳舞！”陈新告诉《南方》杂志记者。
面对芯片尺寸显著缩微、器件内集成芯片数量增加，高精高效互连制造属世界性难题。近20年来，陈新带领团队深耕以多芯片高密度互连为特征的先进封装技术这一新赛道，突破多项关键技术，部分技术实现国际领先，为我国电子制造产业的持续高速发展作出了重要贡献。
10月17日，2023年度广东省科学技术奖发布，由广东工业大学作为第一完成单位、陈新牵头完成的“电子器件高密度封装的微细阵列制造关键技术与装备”项目（以下简称“电子封装项目”）获技术发明奖一等奖。不久前，2023年度国家科学技术奖揭晓，同样由广东工业大学作为第一完成单位、陈新牵头完成的“面向高性能芯片的高密度互连封装制造关键技术及装备”获国家科技进步奖二等奖。
陈新带领团队在芯片先进封装领域突破多项关键技术。《南方》杂志记者史成雷/摄影
1965年，英特尔创始人之一戈登·摩尔提出著名的摩尔定律：大约每经过18到24个月，集成电路上可以容纳的晶体管数目便增加一倍，处理器的性能也翻一倍。
几十年来，半导体行业一直遵循摩尔定律高速发展。然而后摩尔时代，随着芯片内部特征线宽线距不断缩微并逐渐逼近物理学极限，其制造难度与制造成本也急剧增加。
如何破解这一世界性难题？陈新团队将目光瞄准了以多芯片高密度互连为特征的先进封装技术这一新赛道。
陈新解释，目前国产芯片还在全力追赶世界先进水平。但另一方面，依靠先进封装技术，把更多种芯片更密更有效地集成在一起，以显著提高器件的性能，这被行业内认为是后摩尔时代延续摩尔定律的一个有效途径，也是目前行业技术竞争的新赛道。
“现在芯片越来越小，器件集成互连芯片数量越来越多，其海量密细互连线路的加工制造，宛如在头发丝上跳舞。”陈新告诉《南方》杂志记者，只有精度没有速度，难以满足高密度集成封装的海量互连线路制造需求，反之只有速度没有精度更不行。互连线路的间距可能只有头发丝宽度的1/3，海量密细线路中，只要有一根连接得不牢固或缺失，器件就可能失效。
历经近20年的基础研究与产学研技术攻关，陈新带领团队逐步突破系列传统制造技术束缚，攻克了晶圆窄间距微细分割阵列低损高效划切、硬脆基板海量密细互连电路阵列高精高效创成、芯片跨层密集互连引线阵列高速高精键合等核心制造技术难题，从核心技术到关键装备，形成了极具国际竞争力的微细阵列制造技术方案。
“在这一过程中，我们需要对传统工艺进行颠覆性变革。如果只是在原来的技术路线上改一改、修一修，没办法实现倍数级的精度和效率的提升。”陈新说。
陈新举例，现在一块玻璃基板要打十几万甚至二十几万个孔，行业传统工艺是用激光直接打穿，但这样可能要打一天才能打完；而通过团队研发的激光诱导湿法刻蚀加工工艺，不仅效率提高10倍以上，而且精度更高。
陈新牵头完成的电子封装项目，为我国在多芯片高密度互连封装制造新赛道上抢占发展主导权，发挥了重要的技术引领与支持作用。
“虽然我们在前端，也就是芯片设计、晶圆制造、纳米光刻等方面跟世界先进水平还有差距，但是在后端也就是芯片封装方面，我们是达到了世界先进水平的。”陈新自豪地说。
电子制造产业高质量发展事关国家经济安全与国防安全。不同于其他产业，微电子制造更新的速度非常快，对芯片的需求也非常大。而广东作为制造大省尤其是电子信息产业大省，对芯片封装技术同样有着非常大的需求。
2023年7月，第五批国家专精特新“小巨人”企业名单公示，广东阿达智能装备有限公司（以下简称“阿达智能”）成功入选。
2017年，阿达智能由国家实验室团队教授贺云波带领一批专家共同创立。短短7年时间，阿达智能成长为一家拥有100多项专利及核心技术的半导体封装设备企业，其中高密度焊线机和晶圆级倒装设备在技术设计、工艺制造上均属于国内首创。作为国家实验室孵化企业，阿达智能成为陈新牵头的电子封装项目的共同完成单位。
产学研协作，成为电子封装项目攻坚克难的关键。“我们的设备、技术的验证，都需要企业共同完成。我们也需要通过阿达智能等企业把高端互联基板等产品推向市场，服务更多的企业。”陈新表示。
陈新举例，团队在几年前就有一个很好的专利，但是实验室做不出来，交给一个企业后，对方三四个月就把装备做好了，实现了团队颠覆性的想法，相关技术性能也提升了好几倍。
带领学生去企业，是陈新研究工作的日常。“我们有很多研究生长期待在企业做课题，企业也有一些技术人员在我们这里攻读在职硕士、博士，形成一种长期的互相依赖关系。”
陈新认为，大学最大的优势是基础研究，如果基础研究优势不与产业的发展需求相融合，就很难有颠覆性的创意。要多跟企业交流，才能有新的思路。“脱离产业做研究，尤其是对于理工科大学来说，是非常危险的”。
近三年来，“电子封装项目”相关企业完成单位新增销售超109亿元、新增利润超14亿元，带来了非常显著的经济和社会效益。而该技术及产品服务的企业，则已达上千家，为我国电子制造业持续高速发展作出了重要贡献。
在10月17日召开的全省科技大会上，省委书记黄坤明强调，要统筹推进教育科技人才一体改革，加快构建支持全面创新体制机制，提升创新体系整体效能。
对此，陈新认为：“要支持全面创新，我们的教育就要实现多专业、多学科的融合，这是未来发展的一个大趋势。任何一个产品都不是靠单项技术能造出来的，比如手机是电子产品，也涉及机械制造、新材料等。”
陈新举例，电子封装项目的研发，要有对行业的深刻理解，需要多学科交叉与知识沉淀。本项目是机械制造技术与装备项目，也涉及数学、力学、运动控制、计算机软件等多学科。而要有多学科的基础做沉淀、做支撑，必须要有一批人的多年协同与知识积累。“从这个角度来说，要有关键核心技术的突破，就要有坐10年、20年冷板凳的心理准备。想要找个捷径一下子成功，我觉得这不叫科学。”
实际上，在专业融合培养方面，陈新带领团队已经做了很多有益的探索，比如曾经把广东工业大学机械、控制、数学、信息和工业设计等6个专业的学生放在一起，每个专业挑15个学生，与香港科技大学合作建设粤港澳机器人学院，搞多专业融合培养，一起做项目，效果很显著。
对于此次电子封装项目获得省技术发明奖一等奖，陈新表示：“获奖不是目的，真正的目的是激励团队和学生，同时也是对研究进行总结和提炼，让我们更有动力继续前行。”
陈新认为，目前广东科技创新的环境非常好，政府对科技创新的支持力度越来越大。对于未来广东科技创新，陈新建议：一是要做好持续创新，久久为功；二是要做好创新资源的有效配置，不要做低水平的重复的浪费；三是要把创新落到企业上、产业上、发展上。
“技术永远没有天花板。”陈新表示，“对于先进封装技术来说，未来还有很大发展空间，希望能通过更多颠覆性的技术去创造精度更高、速度更快的封装工艺和设备。这也是我们国家重点实验室的使命和责任，也是我们全体老师学生的期待。”
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本文责编丨郭芳
