在张江一家公司的办公室里，我们看到了一个白色半透明的塑料小圆片，直径约5cm。这个形似普通塑料的东西，就是能量的“物质之星”，是被称为“半导体材料新神”的氮化镓芯片。
作为中国较早致力于第三代半导体材料GaN的半导体公司，这家公司在今年年初宣布，在微型LED芯片的研发方面取得了重大进展。仅经过3个月的研发，就点亮了适用于微显示的全屏5μm Micro LED芯片阵列，并成功研发出16*27微米薄膜倒装芯片的直接显示用Micro LED芯片，突破了Micro LED芯片制备的关键技术，受到业界和媒体的广泛关注。
这家企业是上海新源基半导体科技有限公司，成立于2014年。
回顾芯基半导体的发展历程，从无到有，从暗中摸索关键技术突破，走过了一条在第三代半导体电路上乘风破浪的道路。在与公司创始人郝的交谈中，我们倾听了他从一个研究员到一个企业家的转变，以及公司的过去、现在和未来。
20年的行业积累，成为GaN材料领域的先行者。
郝，甘肃平凉人，1985年考入兰州大学物理系，初步接触了半导体领域的知识。虽然那个年代信息闭塞，但地处西北的兰州大学却集结了优秀的师资，人才辈出，成绩斐然。
▲芯元极半导体创始人郝生茂
在兰州大学完成学士和硕士学位后，1992年考入中国科学院半导体研究所，攻读光电材料与器件工程博士学位。博士期间师从我国早期半导体硅的奠基人梁院士，开始了化合物半导体MOCVD外延层生长技术的研究。当时以砷化镓、磷化铟等化合物半导体为代表的第二代半导体材料刚刚起步，郝作为先行者已经做了初步探索。
氮化镓(GaN)作为第三代半导体的核心和关键材料，近年来其性能优势和商业价值日益凸显。在半导体照明、显示、电子电力器件、5G射频等方面有着广阔的应用前景。
1995年博士毕业后，郝获得了赴日深造的机会。曾在日本名古屋工业大学和德岛大学做博士后。“从全球GaN领域的技术发展来看，日本是起步较早的国家。名古屋工业大学和德岛大学是国际知名的半导体材料研发机构。20世纪90年代初，日本在GaN材料技术上取得重大突破，开发出Candeira级高亮度led。”郝回忆说，凭借着天时地利人和，他刚刚进入甘领域。
不久，郝应邀加入新加坡先进材料研究院担任高级研究员，从事GaN材料和光电器件的研究与开发。他的主要研发任务是用横向外延生长技术制作GaN激光器。2002年获得日本国立大学客座副教授资格，回到名古屋工业大学负责日本海洋酸资助的GaN基MOCVD外延项目。
郝觉得自己是幸运的，因为与一些跳跃于不同领域的科研人员相比，他更早进入GaN材料领域，并持续深耕。无论在日本还是新加坡，他参与的所有RD工作都是与富士通、日立等大公司的直接合作项目。在国外工作期间，作为负责人或主要完成人参与了5项科研项目，与行业结合紧密。
回国创业，技术创新让他找到了新的方向。
从2000年开始，中国照明市场逐渐进入LED时代。LED半导体照明作为新一代替代产品，冲击了节能灯的“主流替代”地位，以GaN为代表的第三代半导体概念被热炒。
与此同时，“回国创业潮”逐渐成为一种趋势，大量高端留学人员被中国“广纳天下英才”的科研环境所吸引。在“回国”的场景下，郝于2006年正式回国，并决定将在国外积累的丰富经验和技术成果应用于中国LED产业的发展。
上海张江成为他的第一站。2008年，经甘院士和教授介绍，郝加入上海蓝光科技，担任技术副总经理，分管技术中心和技术质量部，分管公司新产品研发、产品技术质量、国家和地方专项、内部研发项目推进等工作。
在蓝光科技工作期间，参与并推动了GaN基LED芯片的技术进步。在他的带领下，蓝光科技不仅成功研发出国内首款高亮度绿色LED芯片并实现量产，还成为国内首家实现蓝宝石图形基板量产的企业。
实践出真知，启发更多。这段工作经历不仅给他带来了宝贵的产业化经验，也让他看到了创业的机会。2014年，他在张江创办了芯基半导体，正如“芯基”二字所解释的，立志打造高性能GaN基芯片技术平台。
“在国外研发GaN激光器时，为了降低GaN的位错密度，我利用了横向外延生产技术，在这方面做了大量工作。在蓝光技术工作了一段时间后，才知道蓝宝石衬底导热性差，加工难度大。结合之前的工作经验，我提出了复合图案衬底技术，可以降低GaN材料中的位错密度，使器件性能优于蓝宝石图案衬底。”——芯基半导体创始人郝
郝坦言，芯元极在成立之初的定位是技术供应商，即向生产LED芯片的企业提供复合图形基板的技术。早在2020年，该公司就基于其独创的蓝宝石复合图形衬底技术，开发出一种低位错密度的高阻GaN材料，也可用于电子功率器件和微波射频器件的制备。
技术创新往往来自于不断的挖掘，也会在探索中找到新的方向。在复合图形衬底技术的研发过程中，郝发现了GaN外延结构和外延衬底的化学剥离技术。“虽然蓝宝石是目前LED的主流基板材料，但由于其不导电、不散热的特性，会影响LED器件的发光效率，制作器件工艺会比较麻烦。如果能把GaN薄膜和蓝宝石分开，就能做出一些高端的器件结构，我们的技术大有可为。”
看到了更广阔的市场价值，郝带领团队在完全自主研发的蓝宝石复合图形衬底技术和横向外延生产技术的基础上，解决了大量工程难题，最终使他们独创的化学剥离技术日臻成熟，达到了量产水平，摆脱了蓝宝石衬底对GaN芯片散热的影响。
与业界现有的激光剥离蓝宝石衬底技术相比，芯基半导体独创的化学剥离蓝宝石衬底技术可以达到100%的剥离成品率，对GaN尤其是InGaN量子阱无损伤。量产后具有明显的成本优势。
发力微LED新战场，打破国外技术垄断。
芯基半导体经过近八年的潜心研发，已经形成了以蓝宝石复合图案衬底技术、化学剥离技术、晶圆级批量转移技术为核心的完整技术体系。这些技术是制造高端光子器件的核心技术，已在中国、美国、日本、中国台湾省等国家和地区获得专利，打破了国外在该领域的垄断，技术水平处于世界前列。
在郝看来，创业不仅仅是解决行业内的技术问题，更是引领时代潮流，满足技术进步的新需求。经过长时间的技术积累和沉淀，2021年底，他带领团队挺进基于GaN技术的Micro LED赛道。
微型LED被认为是下一代微型显示技术，是未来显示技术的主流趋势。被业界誉为“终极显示技术”。康佳、索尼、三星等众多巨头都在积极布局Micro LED技术。比如三星已经向市场推出了成熟的产品。与LCD和有机发光二极管相比，Micro LED具有轻薄、高分辨率、低功耗、高亮度、响应时间快、视角大等诸多优势，市场规模可观。有研究机构测算数据显示，当消费电子终端Micro LED年出货量渗透率达到50%时，按照相当于每颗200元的价格计算，Micro LED芯片市场规模将达到3800亿元，潜在市场发展巨大空。
郝表示，芯基半导体的Micro LED芯片主要有两个应用方向，一是在车载、智能手表等商用显示领域，二是在AR/VR等新兴市场。目前，公司已经开始与国内知名厂商合作送样检测，也拿到了一些RD订单。
“虽然中国已经是世界LED芯片生产和供应大国，但Micro LED作为高端芯片，离不开激光剥离。目前国内掌握激光剥离技术并能用于稳定生产的企业并不多，而且这种技术本身对材料就有伤害。我们的化学剥离技术与现有的半导体晶圆加工技术具有非常好的兼容性，可以实现巨大的晶圆级转移，从而加速微型LED显示屏产业化的进程。”——芯基半导体创始人郝
一路走来，芯基半导体实现了一次又一次的技术迭代突破，也吸引了众多投资机构的下一次投资。2017年4月，芯元极完成天使轮融资，投资方为创图丛林；2018年3月完成Pre-A轮融资，投资方为张投资。同年11月获得由中国微半导体领投的数千万A轮融资；2021年4月，芯元极获得超过1亿元的B轮融资，投资方包括浦东科技、张江高科、上海自贸区基金、杭州创图等。，并在安徽池州建成第一条大规模GaN基DPSS衬底和高端薄膜芯片生产线。
顺风顺水之下，竞争形势异常激烈，但郝一直运筹帷幄。“未来3-5年，我们计划实现Micro LED芯片产品的稳定量产，继续以氮化镓为代表的第三代半导体为核心，聚焦微波射频、5G通信、新能源汽车等前沿应用，研发更具性价比的电子功率器件，打破国际厂商对高端电子器件的市场垄断。”
照亮世界是人类改造自然的永恒主题。从钻木取火到油灯和蜡烛，从蒸汽机到电气化，从荧光灯和白炽灯到节能led，从2D到3D，智慧的火种照亮了人类文明的发展史。
曾几何时，半导体行业有一个预言:“如果全中国的路灯都换成LED灯，每年省下的电相当于三个三峡电站一年的发电量。”现在，浩正引领芯基半导体，继LED照明引发的第三次半导体材料革命浪潮之后，将这一技术理念变为现实，成为支撑新一代信息技术、节能减排、智能制造的“芯”动力。
