中大研量产3D芯片 突破欧美“卡脖子”

创新科技署于今年三月推出SEAM＠InnoHK平台。

【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硅片表面。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。”

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──硅在某些性能（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─硅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、对准技术及适配硅光的光刻系统。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。”

推进半导体与先进制造　主攻AI芯片

半导体与先进制造是香港特区政府重点发展的科技产业之一。CHIP团队日前接受采访时亦表示，半导体与先进制造亦为时兴的人工智能和具身智能的发展，提供核心支撑的作用。

柔性材料结合传统电路

中大电子工程学系教授赵铌介绍，在AI芯片中，除了传统的电神经网络，还有光神经网络正在兴起，需要用光子器件承担部分计算任务。“但光子器件不能完全替代硅基逻辑计算，所以需要在极小空间内实现电子积体电路和光子积体电路的异质集成，这正是我们中心的核心技术方向。”

中大机械与自动化工程学系教授陈世祈补充道，AI芯片本质也是半导体芯片，只是线路设计不同。三维集成和新材料的应用，能提供更高的精度和器件密度，为AI芯片的性能提升奠定基础。

在具身智能领域，赵铌表示，具身智能需要为机器人提供高灵敏度、多功能的感测器，而这些感测器可能需要适配弯曲、可拉伸的表面。“比如手术机器人的人机交互、脑机介面等应用，需要柔性材料与传统刚性逻辑电路的高密度、高精度集成，这也依赖异质集成技术。”

赵铌表示，异质集成能把每种功能最好的器件和材料结合起来，在极小空间内实现高密度集成，“这正是AI和具身智能发展所需的核心支撑。”

获InnoHK 2.9亿资助 迈向商业化

香港特区政府创新科技署于2026年3月公布第三批InnoHK创新香港研发平台“SEAM＠InnoHK”的资助结果，共八所研发中心获批，政府总资助额约25亿港元。其中，CHIP获得约2.9亿港元资助，资助期限为5年。

中大机械与自动化工程学系教授陈世祈表示，政府惯常采用“5＋5”模式—前5年孵化技术、搭建团队，表现优异的中心可续期第二个5年，有足够时间推进商业化进程。与大学普通研究中心主要考核基础科研和论文发表不同，所有InnoHK中心均设有技术转移的硬性KPI。陈世祈指出，技术可以授权给大公司使用，或通过孵化初创公司实现产业化。

在产业对接方面，陈世祈称，CHIP中心将通过三个主要渠道进行对接。首先，申报中心时已邀请多家内地行业龙头企业作为合作方，包括华为、长电科技、华润微电子等。其次，对于特定技术（如针对二维材料的专用设备），CHIP可通过孵化自己的初创公司直接为市场提供产品，中心已与不少投资方沟通相关意向。

此外，政府会组织相关会议，中心团队也会主动参与，寻找新的合作机会。