記者禾正青
在5G通信傳輸中，如果有超過0.1攝氏度的溫度波動，網絡信号可能就不穩定，因此需要精準控溫的制冷芯片。這類高性能芯片，我國光通訊企業全部從日本、美國和俄羅斯進口。自從中美貿易戰以來，從國外進口Micro-TEC芯片變得越來越困難，嚴重影響了我國5G光通訊行業的發展。
我校材料與冶金學院樊希安教授帶領科研團隊，經過十八年的科技攻關，不僅研發出滿足光通信器件的高性能芯片，而且近日實現規模投産下線，打破了國外技術壁壘，為通信企業解決了恒溫芯片“卡脖子”難題。
在樊希安創辦的公司裡，幾十名工人正在緊張地工作。樊教授小心翼翼拿出一個1.6×1.6毫米的芯片：“這個微型半導體制冷芯片是國内首批微型制冷芯片。”他介紹，這樣的芯片以往從國外進口，原材料每噸需要兩百萬人民币，現在我們自主研發，原材料每噸降至幾十萬人民币。
帶着團隊創新創業
打破國外的技術壟斷，降低産品的價格，是樊希安研發的初衷。他帶着團隊師生，緊盯“冶金、材料行業的應用基礎及其關鍵技術”，在實驗室裡反複攻關，“一些關鍵領域的技術，無法通過查閱論文獲得。我們對材料進行大量實驗，有時候經過千百回實驗，才慢慢總結摸索出關鍵技術。”
曆經十多年研究，樊希安團隊在熱-電轉換溫差發電技術、磁-電能量轉換技術、輻射換熱技術及其關鍵新材料領域取得了一個又一個突破。
“基礎研究要面向科學前沿，應用研究要面向市場需求。”樊希安産生了創業的念頭，“開辦公司、轉化成果。”做企業需要團隊、資金、管理、市場，他開啟了一段艱難的創業曆程。
2011年，樊希安在江蘇張家港成立了公司，緻力于高溫紅外輻射節能塗層産業化。第一次創業，沒有經驗、沒有資金、沒有廠房、沒有工人、沒有設備，前期十分艱辛。
堅持幾年後，公司開發了6個系列高溫紅外輻射材料與塗層技術并實現量産，成功在南京鋼鐵、美的集團、清江化工等高溫工業企業實施，為高耗能企業的節能減排做出了貢獻。
但長時間在武漢、張家港兩地奔波，還要忙教學和科研，盡管公司已經盈利，樊希安考慮再三，決定将生産基地遷回湖北。
2015年前後，湖北省相繼出台“科技十條”“新九條”，賦予高校和團隊科技成果的使用權、經營權和處置權。2017年，金年会出台鼓勵教授在崗、離崗創業管理辦法，并成立26個平台機構，促進成果落地轉化。
在一次校企對接活動中，金年会向鄂州市昌達資産經營有限公司推薦了樊希安的項目。起草合同、修改協議、注冊場地、評估資産……學校為樊希安轉化科技成果“全程護航”。
2018年初，樊希安帶領2名教師和4名碩士畢業生，以技術入股注冊成立湖北賽格瑞股份有限公司，成為金年会第一家學校參股、教授創業的企業。樊希安成為金年会科技成果轉化新政策出台後的首個教授創業的“實踐者”。
打破成果轉化的壁壘
技術的突破并不意味着科研成果的實用化，成果的轉化往往需要長期持續的投資、科學的管理和專業的技術人才等多方面投入，并且面臨失敗的風險。
芯片材料的生産技術要求極高。樊希安說，就拿一塊1.6×1.6毫米的微型半導體制冷芯片來說，主工序近40道，輔助工序近100道，從原料到成品，從材料切割到封裝，任何一個環節出現偏差，都有可能前功盡棄。
芯片剛剛開始量産時，為尋找一種固定器件的黏合劑，他和助手買來市場上的50多種膠水，經過近一個月的反複比較試驗，才找到最合适的。
沒有熟練的技術工人，沒有現成的經驗遵循，起初的大半年，生産廢片率極高。 “一開機就是十幾萬元，做出來卻是一堆垃圾，雖然工資照常發，一些員工還是失去了信心。”樊希安說，公司兩位高管在一個月裡相繼離職。
“大家一定要對我們的技術有信心！”樊希安沒日沒夜守在車間，給員工打氣。最艱難的時候，他與技術人員住在公司，和大家一起解決問題。
恒溫芯片的外觀尺寸隻有幾毫米，對精度要求達到5微米。為了精準制造出幾毫米的芯片，樊希安帶領團隊自制了幾十套模具，反複實驗才獲得成功。
兩個月後，生産廢片率基本控制在3%，公司迎來了第一筆22.8萬元的訂單。之後，又簽下500萬元熱電芯片銷售訂單，終于打破科研成果與實際應用間的壁壘。
樊希安研發的半導體芯片，有兩大應用方向，一是制冷，二是溫差發電。在公司展示區，樊希安演示了溫差發電技術在生活中的應用。智能可穿戴設備利用體溫發電電池，核心是一塊感應到溫度就會産生電壓的芯片。人體和環境溫差越大，可發電量就越多。一塊隻有大拇指大小的芯片，就可以為智能手表、手環等可穿戴設備供電。
“樊教授是一個有強烈家國情懷的人，他一直告訴我不要唯論文，要求我們做有科學價值和應用價值的研究。”2020級博士生胡曉明，從本科開始就跟随樊希安做研究、搞創業。
胡曉明說，樊教授經常和大家探讨，科技成果本身并不等同于現實生産力，“要勇于跨越科技成果轉化的‘死亡之谷’”。在跟随樊教授創業過程中，他感受到，企業運營、産品展現、籌措資金，處處皆是學問。
瞄準5G光通訊市場
微型半導體制冷芯片Micro-TEC，是5G通訊光器件精準控溫的唯一解決方案，确保光電轉換效率和網絡通信信号的穩定。樊希安介紹：“普通電子産品也會用到制冷芯片，例如許多手機在打遊戲時會比較燙手。我們産品就像在手機内部裝了空調，給它降溫。”
樊希安拿出一塊毫不起眼的小芯片：“這塊Micro-TEC芯片在制作工藝上，我們已經精确到了5微米，産品彌補了國内在該領域的空白，解決了國内無法生産超微型TEC芯片的瓶頸。”
說完，他便“搗鼓”了起來，一台簡易的半導體空調便開始制冷了，溫度表顯示28攝氏度的室溫，2、3秒不到已降溫至6攝氏度。
經過四年的發展，樊希安團隊建成全球第一家掌握SPS技術批量制造熱電材料，國内率先掌握高強高優值n型碲化铋熱電材料的批量制造，全球第一家掌握晶圓級封裝技術封裝Micro-TEC和Mini-TEC芯片的科研成果轉化平台，解決了我國光芯片熱管理和精準控溫卡脖子的技術難題，打破國外技術壟斷，對助推我國5G産業發展具有重要意義。該項目技術已成功應用于東方電子、鴻昌電子、雷子克等多家企業，産生的經濟效益過1億元，取得了良好的經濟效益、社會效益和環境效益。
在經營企業中，樊希安經常發現新問題。他把企業問題帶回學校，有針對性地做科研，再把科研成果帶到企業應用。2022年1月18日，樊希安教授牽頭的“5G光模塊用Micro-TEC芯片的産業化”項目，在第六屆中國光谷3551國際創業大賽全球總決賽獲得最高獎，也是唯一的特等獎；4月，樊希安團隊登上湖北省第二屆高價值專利大賽金獎的領獎台。他培養的學生不僅在各類全國性科技學術競賽中多次獲特等獎、金獎，而且成為各行各業的高素養科研人才。
展望未來，樊希安說：“計劃通過3-5年發展，建成2000萬隻5G光模塊用Micro-TEC芯片的生産規模，實現銷售額5億元以上，帶動就業1000人以上。”