大尺寸、高品質(zhì)藍(lán)寶石窗口及襯底器件的產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目資金申請報(bào)告PAGEPAGE1國家產(chǎn)業(yè)升級和結(jié)構(gòu)調(diào)整專項(xiàng)項(xiàng)目項(xiàng)目資金申請報(bào)告 項(xiàng)目名稱：大尺寸、高品質(zhì)藍(lán)寶石窗口及襯底器件的產(chǎn)業(yè)化 項(xiàng)目建設(shè)單位：哈爾濱某某光電技術(shù)有限公司 建設(shè)地址： 聯(lián)系人： 聯(lián)系電話：08 傳真： 電子郵件： 項(xiàng)目主管部門：黑龍江省經(jīng)濟(jì)委員會(huì) 申報(bào)日期：二〇〇八年十一月二十日國家產(chǎn)業(yè)升級和結(jié)構(gòu)調(diào)整專項(xiàng)項(xiàng)目項(xiàng)目資金申請報(bào)告 項(xiàng)目名稱：大尺寸、高品質(zhì)藍(lán)寶石窗口及襯底器件的產(chǎn)業(yè)化 項(xiàng)目建設(shè)單位：哈爾濱某某光電技術(shù)有限公司 建設(shè)地址：哈爾濱市某某開發(fā)區(qū)海賓路6號 聯(lián)系人：某某 聯(lián)系電話： 傳真： 電子郵件：m 項(xiàng)目主管部門：黑龍江省經(jīng)濟(jì)委員會(huì) 編制單位：司申報(bào)日期：二目錄1項(xiàng)目單位的基本情況和財(cái)務(wù)狀況 11.1項(xiàng)目單位的基本情況 11.2公司目前的產(chǎn)品、技術(shù)及市場情況 11.3公司的財(cái)務(wù)狀況 32項(xiàng)目的基本情況 42.1項(xiàng)目建設(shè)目的 42.2項(xiàng)目建設(shè)背景 52.3產(chǎn)品的市場情況 122.3.1航空航天用大尺寸平板狀藍(lán)寶石光電窗口 122.3.2民用半導(dǎo)體照明領(lǐng)域?qū)λ{(lán)寶石材料的需求 132.3.3大尺寸、高品質(zhì)藍(lán)寶石軍工窗口及器件 172.3.4其他功能器件 182.4建設(shè)內(nèi)容 182.5總投資及來源 202.6項(xiàng)目的技術(shù)工藝情況 202.6.1項(xiàng)目的技術(shù)專利情況 202.6.2.技術(shù)中試鑒定情況 212.6.3項(xiàng)目的技術(shù)原理 232.6.4項(xiàng)目技術(shù)產(chǎn)業(yè)化成熟性分析： 262.6.5曾經(jīng)承擔(dān)過的國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程項(xiàng)目情況 262.6.6項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度分析 282.7各項(xiàng)建設(shè)條件落實(shí)情況 292.7.1基本條件落實(shí)情況 292.7.2環(huán)境保護(hù) 302.7.3資源綜合利用 312.7.4節(jié)能措施 312.7.5原材料供應(yīng) 323申請政府補(bǔ)助的主要原因和政策依據(jù) 334項(xiàng)目招標(biāo)內(nèi)容 341項(xiàng)目單位的基本情況和財(cái)務(wù)狀況1.1項(xiàng)目單位的基本情況項(xiàng)目單位：“哈爾濱某某光電技術(shù)有限公司”是由哈爾濱工業(yè)大學(xué)實(shí)業(yè)開發(fā)總公司、哈爾濱工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所、與部分自然人合資創(chuàng)建的有限責(zé)任公司，公司注冊資本2000萬元人民幣。公司于2006年4月2日工商注冊登記，公司地址：哈爾濱某某經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)海賓路6號。公司主要從事藍(lán)寶石晶體材料生產(chǎn)及加工、航空航天光電窗口、半導(dǎo)體襯底晶園、襯底片、半導(dǎo)體器件、藍(lán)寶石專用設(shè)備等的加工制造及生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)。公司占地42000平方米，現(xiàn)有建筑面積13000平方米，具有1.2公司目前的產(chǎn)品、技術(shù)及市場情況公司主導(dǎo)產(chǎn)品為半導(dǎo)體襯底晶圓、激光窗口，目前月產(chǎn)值400萬元左右，其中：60%以上出口，產(chǎn)品國際市場占有率5%，國內(nèi)高端市場占有率85%以上。公司于2008年3月通過ISO9001-2000質(zhì)量管理體系評審，獲得權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證。為進(jìn)一步促進(jìn)公司的發(fā)展，加快公司高新產(chǎn)品的市場占有率，形成規(guī)?；б?，公司與2008年10月27日同香港星彩科技股份有限公司簽訂了投資協(xié)議，香港公司擁有自主知識產(chǎn)權(quán)（獲得國家發(fā)明專利一項(xiàng)，實(shí)用新型專利一項(xiàng)，其他4項(xiàng)專利正在申請中），產(chǎn)品技術(shù)水平國際領(lǐng)先。公司產(chǎn)品先后獲得法國RSA公司，日本日亞光學(xué)、昭和電工、信光社、日立電子，以色列Gavish、英國LENGTEC、德國尼布丁、意大利馬波斯（Marposs）、臺(tái)灣國邦光學(xué)、晶美應(yīng)用材料技術(shù)、兆遠(yuǎn)光電、兆晶光學(xué)、香港晶石光學(xué)、香港和昌隆、國內(nèi)613所、209所、11所、717所、大連淡寧、大連路美、深圳世紀(jì)晶圓、山東華光等多家公司的合格分供商質(zhì)量認(rèn)定，產(chǎn)品供不應(yīng)求，目前銷售合同已經(jīng)簽訂值2009年底。公司是國內(nèi)唯一的直徑大于4英寸的激光窗口境內(nèi)供貨商，目前公司藍(lán)寶石晶體材料的產(chǎn)能全球排名第4位。公司2007年9月份起，公司在土建完工后開始購置、安裝、調(diào)試藍(lán)寶石生長加工設(shè)備，同時(shí)改進(jìn)、固化工藝進(jìn)行試生產(chǎn)，并于當(dāng)年實(shí)現(xiàn)銷售收入210萬元。公司于2006年度承擔(dān)國家發(fā)改委軟件及信息化高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程項(xiàng)目“2-7英寸半導(dǎo)體襯底晶圓及其專用設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化”，并于2008年3月通過國家發(fā)改委的產(chǎn)業(yè)化驗(yàn)收，該項(xiàng)目填補(bǔ)了我國在大尺寸藍(lán)寶石晶體及其專用設(shè)備制造方面的產(chǎn)業(yè)化空白，為我國的相關(guān)行業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。公司2007年度承擔(dān)了科技部國際合作項(xiàng)目“直徑300mm大尺寸藍(lán)寶石晶體生長技術(shù)的研究”，并于2008年6月成功的生長出直徑325mm,重量：68.68公斤的高品質(zhì)藍(lán)寶石，經(jīng)過優(yōu)化和改進(jìn)，目前公司在晶體單體重量（大于65公斤）、直徑（大于320mm）、晶體生長的成功率(大于70%)、生長制造成本（低于1200元/公斤）等方面在全球處于領(lǐng)先地位。1.3公司的財(cái)務(wù)狀況至2008年10月底，公司已有建筑物總面積13000平方米，具有自主研發(fā)的大尺寸、高質(zhì)量藍(lán)寶石晶體爐40臺(tái)套，專用晶體加工設(shè)備35臺(tái)套。至2008年10月31日，公司資產(chǎn)總額9760萬元，流動(dòng)資產(chǎn)4369萬元，固定資產(chǎn)5139萬元，無形資產(chǎn)253萬元；流動(dòng)負(fù)債3958萬元，長期負(fù)債1410萬元，負(fù)債總額5368萬元，資產(chǎn)負(fù)債率55%。2008年12項(xiàng)目的基本情況2.1項(xiàng)目建設(shè)目的為緩解目前國內(nèi)航空航天、光電子、軍工領(lǐng)域高品質(zhì)藍(lán)寶石窗口、器件和襯底片供不應(yīng)求的局面，本項(xiàng)目在現(xiàn)有大尺寸藍(lán)寶石晶體的技術(shù)、產(chǎn)能、產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開展大尺寸藍(lán)寶石晶體的深加工的產(chǎn)業(yè)化，完善產(chǎn)品系列、拓寬產(chǎn)品領(lǐng)域，使公司從大尺寸藍(lán)寶石晶體材料制造優(yōu)勢升級為藍(lán)寶石系列高端產(chǎn)品的優(yōu)勢，替代進(jìn)口，為國內(nèi)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展奠定材料、產(chǎn)品加工、技術(shù)配套基礎(chǔ)。大尺寸高品質(zhì)藍(lán)寶石是重要的戰(zhàn)略基礎(chǔ)材料，其器件的產(chǎn)業(yè)化可填補(bǔ)國內(nèi)空白，滿足國內(nèi)外市場對光電窗口、半導(dǎo)體襯底、陀螺，整流罩等關(guān)鍵器件的迫切要求，其產(chǎn)業(yè)化可大大提高我國在相關(guān)產(chǎn)業(yè)的核心競爭力，對推動(dòng)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)的形成，具有基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性意義。該項(xiàng)目符合國家產(chǎn)業(yè)化政策和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，是目前國家航空制造業(yè)、半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)、部分國防裝備亟待突破的重要環(huán)節(jié)，市場前景廣闊；該自主知識產(chǎn)權(quán)項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化后可使我國成為繼美國、俄羅斯后世界第三個(gè)獨(dú)立制造關(guān)鍵器件的國家，可形成年創(chuàng)匯8000萬美元的能力，可塑造自主品牌，使企業(yè)短時(shí)間內(nèi)躋身國際同行業(yè)前2位；項(xiàng)目有利于拉動(dòng)內(nèi)需，增加就業(yè)渠道，具有極強(qiáng)的行業(yè)帶動(dòng)能力。我國光電子行業(yè)中，高亮度半導(dǎo)體照明LED襯底材料95%以上需要進(jìn)口，本項(xiàng)目的實(shí)施，可直接為國內(nèi)相關(guān)廠家提供國際標(biāo)準(zhǔn)的襯底材料，直接替代進(jìn)口。我國航空制造業(yè)在光電窗口、光電陀螺、高品質(zhì)航空軸承、三光一體化窗口等方面與國家發(fā)達(dá)國家存在明顯得差距，本項(xiàng)目的實(shí)施，可在短時(shí)間內(nèi)填補(bǔ)國內(nèi)在該方面的產(chǎn)業(yè)空白，突破技術(shù)瓶頸及封鎖，推動(dòng)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展及技術(shù)進(jìn)步起到積極的作用。21世紀(jì)是光電子時(shí)代，關(guān)鍵的材料、器件技術(shù)是其發(fā)展的基石，在軍工、國防關(guān)鍵材料及器件、電子對抗、光通訊、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫妫{(lán)寶石器件的戰(zhàn)略地位十分重要，如高速導(dǎo)彈、飛行器窗口和整流罩，激光窗口，紅外窗口，深空探測窗口等，大規(guī)模集成電路襯底等。綜上：本項(xiàng)目在自主創(chuàng)新基礎(chǔ)和前期產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)上，通過引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)備和探索、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，可打破發(fā)達(dá)國家壟斷及封鎖，填補(bǔ)國內(nèi)急需的大尺寸的軍民兩用的藍(lán)寶石光電窗口和器件的空白，為我國的光電子產(chǎn)業(yè)提供必備的關(guān)鍵戰(zhàn)略材料和器件，為我國民用航空、國防、航天和相關(guān)高科技民用領(lǐng)域提供必備的技術(shù)和產(chǎn)品支持。2.2項(xiàng)目建設(shè)背景藍(lán)寶石（-Al2O3）又稱白寶石，是世界上硬度僅次于金剛石的晶體材料。其結(jié)構(gòu)中的氧原子以接近HCP（hexagonalclosedpacked）的方式排列，其中氧原子間的八面體配位約有2/3的空隙是由鋁原子所填充，由此使它具有強(qiáng)度、硬度高(莫氏硬度9)，耐高溫(熔點(diǎn)達(dá)2050℃)、耐磨擦、耐腐蝕能力強(qiáng)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，一般不溶于水，不受酸腐蝕，只有在高溫下(3000C以上)才能為氫氟酸(HF)、磷酸(H2藍(lán)寶石單晶首先是作為紅外窗口材料而提出。因其具有優(yōu)良的光學(xué)、機(jī)械、化學(xué)和電性能，特別是具有中波紅外透過率高等特性，從0.190μm至5.5μm波段均具有很高的光學(xué)透過率，因此被廣泛用作微波電子管介質(zhì)材料，超聲波傳導(dǎo)元件，延遲線，波導(dǎo)激光器腔體及精密儀器軸承，天平刀口等光學(xué)元件以及紅外軍事裝置、空間飛行器、高強(qiáng)度激光器的窗口材料。以白寶石單晶片為絕緣襯底材料的SOS器件則具有高集成度、高速度、低功耗和抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。近年來民用手表的表面大量使用白藍(lán)寶石，其特點(diǎn)是光潔度高、硬度高、耐磨損。表1給出了藍(lán)寶石單晶的基本性能。表1藍(lán)寶石單晶材料基本性能晶體性能化學(xué)式-Al2O3式量101.9612晶系六方晶系晶格常數(shù)及方向a=4.758?(0001)，c=12.991?空間群R3單位晶胞中的分子數(shù)2光學(xué)性能透過波段/m0.14-6折射系數(shù)n31.71341.67751.627吸收系數(shù)30.000640.05550.92毫米波特性折射系數(shù)n34GHz3.056894GHZ3.0568吸收系數(shù)34GHz0.00994GHZ0.029損耗角正切tg34GHz0.000494GHZ0.0005機(jī)械和熱學(xué)性能密度/g/cm33.98硬度/kg.mm-22200熔點(diǎn)/℃2053沸點(diǎn)/℃2980斷裂韌性/MPa.m1/22.0斷裂強(qiáng)度/MPa400楊氏模量/GPa380熱導(dǎo)率/W.m-1.K-124熱膨脹系數(shù)/10-6.℃-18.8比熱(J/g)0.782熱容(J/mol.K)77泊松比0.27-0.29抗熱沖擊品質(zhì)因子2.10電阻率(.cm)1014藍(lán)寶石單晶作為一種優(yōu)良透波材料，在紫外、可見光、紅外波段、微波都具有良好的透過率，可以滿足多模式復(fù)合制導(dǎo)（電視、紅外成像、雷達(dá)等）的要求，在軍事工業(yè)等領(lǐng)域被用作窗口材料及整流罩部件，在光電通訊領(lǐng)域作為重要的窗口材料使用。藍(lán)寶石材料可以生長制備大尺寸的單晶，其內(nèi)部缺陷很少，沒有晶界、孔隙等散射源，強(qiáng)度的損失很小，透波率很高，是目前透波部件的首選材料；此外，由于藍(lán)寶石電絕緣、透明、易導(dǎo)熱、硬度高，因此可以用來作為集成電路的襯底材料，可廣泛用于發(fā)光二極管（LED）及微電子電路，從而替代高價(jià)的氮化硅襯底，制作超高速集成電路；可以做成光學(xué)傳感器以及其它一些光學(xué)通信和光波導(dǎo)器件。如高溫高壓或真空容器的觀察窗、液晶顯示投影儀的散熱板、有害氣體檢測儀和火災(zāi)監(jiān)測儀的窗口、光纖通訊接頭盒等。藍(lán)寶石單晶制備的研究開始于19世紀(jì)末，1904年，法國人用熔焰法最先獲得了較大尺寸的藍(lán)寶石晶體，經(jīng)過近百年的發(fā)展，制備藍(lán)寶石單晶的技術(shù)日趨完善。目前已有提拉法（Czochrolski）、熔焰法（Vernuil）坩鍋移動(dòng)法（Bridgman-Stockbarger)、溫度梯度法（TGT）、導(dǎo)模法（EFG）、熱交換法(HEM)、水平定向凝固法（GHK）、泡生法（GOI）等多種制備方法，而適于生長大尺寸藍(lán)寶石單晶的技術(shù)主要有：熱交換法、水平定向凝固法、泡生法及溫度梯度法、及本項(xiàng)目所采用的冷心放肩微量提拉法等。1993年，俄羅斯的S.I.VavilovStateOpticalInstitute研究所報(bào)道了采用GOI法合成φ300mm的藍(lán)寶石晶體。烏克蘭的單晶研究所（InstituteforSingleCrystal）采用定向凝固法制備了大尺寸板狀晶體350×200×35mm，該工藝采用保護(hù)性氣氛代替了晶體生長時(shí)的高真空環(huán)境，并且用廉價(jià)的碳材料代替熱交換器用的昂貴金屬材料，極大的降低了生產(chǎn)成本。我國在大尺寸藍(lán)寶石單晶的合成方面與國外有較大的差距，尤其在藍(lán)寶石晶體的生長技術(shù)、生長裝備及加工技術(shù)方面，至今不少單位仍然使用較為傳統(tǒng)的提拉法、熔焰法生長氧化物單晶材料，由于機(jī)械傳動(dòng)過程中震動(dòng)很大，電器自動(dòng)控制精度低，溫度場設(shè)計(jì)不合理等問題，很難滿足晶體生長的基本條件。制備的晶體質(zhì)量、成本很難滿足使用要求，成為困擾相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)難題。我國在藍(lán)寶石晶體材料的加工技術(shù)方面和國際先進(jìn)水平存在明顯差距，主要是晶體材料利用率低、加工表面質(zhì)量差、表面損傷層大、加工后襯底材料定向精度難以滿足使用要求，國內(nèi)規(guī)?；a(chǎn)LED用高品質(zhì)藍(lán)寶石襯底材料目前尚屬空白。國內(nèi)在九十年代后期，針對大尺寸藍(lán)寶石單晶體的生長技術(shù)取得了一定的進(jìn)展，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所采用導(dǎo)向溫梯法（與熱交換法類似），生長出國內(nèi)最大尺寸的φ120mm×80mm藍(lán)寶石晶體，用于國家“氧碘強(qiáng)激光工程”窗口材料，這是目前為止我國的最好水平；1999年四川師范大學(xué)固體物理所采用提拉法生長出了直徑大于φ40mm的藍(lán)寶石單晶；2000年北京人工晶體研究所采用坩堝下降法生長φ80×90mm藍(lán)寶石單晶。我國藍(lán)寶石晶體的產(chǎn)業(yè)化屬起步階段，目前主要產(chǎn)品為中低檔產(chǎn)品，如用火焰法和提拉法制備直徑范圍在80mm以下的藍(lán)寶石晶體，晶體質(zhì)量只有少部分能達(dá)到光學(xué)級水平，如：云南玉溪藍(lán)晶晶體有限公司、南京恒煉藍(lán)寶石表面有限公司、大連淡寧光電技術(shù)有限公司等企業(yè)；上海光學(xué)精密機(jī)械研究所導(dǎo)向溫梯法的產(chǎn)業(yè)化工作尚在起步階段，據(jù)報(bào)道能加工制造5英寸（125mm）以下的藍(lán)寶石晶體，由于受生長方向的限制，可加工基片直徑尺寸小于100mm,材料利用率較低。在國際上能夠通過產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)制造直徑超過150mm大尺寸藍(lán)寶石晶體的國家只有美國和前蘇聯(lián)，有代表性的公司有：俄羅斯的Atlas公司、Monocrystal公司和Tydex等公司，生長出晶體尺寸最大為300mm，工藝方法為泡生法；美國的CrystalSystemInc.是世界上最高水平的晶體制造公司，可生產(chǎn)φ300mm的大尺寸藍(lán)寶石單晶體，采用的工藝方法為熱交換法，其工藝成本較高。我國晶體生長有悠久的歷史,但現(xiàn)代人工晶體的系統(tǒng)研發(fā)起步較晚。經(jīng)近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，已可生產(chǎn)制備直徑150mm的藍(lán)寶石晶體，由一個(gè)基本上是空白的領(lǐng)域上升到在國際上占有一席之地，來之不易。我國在晶體材料方面取得了大量研究成果，但大尺寸藍(lán)寶石晶體材料的生長技術(shù)，高利用率、低成本的晶體材料成型及機(jī)械加工技術(shù)開發(fā)應(yīng)用尚處于研制水平較低階段，對大多需求很難提供配套，更談不上批量生產(chǎn)，難以滿足供貨量和貨期的要求；大大的制約了相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。高品質(zhì)、低成本的晶體材料生長技術(shù)是世界各國關(guān)注的難點(diǎn)和重點(diǎn)。從目前的技術(shù)水平來看，國際上能夠產(chǎn)業(yè)化制造直徑大于Φ200以上高品質(zhì)藍(lán)寶石襯底材料的只有俄羅斯、美國等三家公司，由于藍(lán)寶石材料有著較強(qiáng)的軍工應(yīng)用背景需求，因此各國均將該項(xiàng)技術(shù)列為高度機(jī)密內(nèi)容，相關(guān)研究報(bào)道僅僅局限在工藝角度，針對藍(lán)寶石的特點(diǎn)和用途開發(fā)的專用設(shè)備及與之相配套的成型及機(jī)械加工技術(shù)的報(bào)道僅僅限于原理角度，我國在該方面的研究屬剛剛起步，在基礎(chǔ)理論、工藝、設(shè)備選配等方面的基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)幾乎為零。目前國內(nèi)現(xiàn)有的用于藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備，是基于傳統(tǒng)方法和技術(shù)開發(fā)建設(shè)的實(shí)驗(yàn)室級產(chǎn)品，無論從晶體質(zhì)量、成本、工藝控制精度、工藝重現(xiàn)性、晶體尺寸、生產(chǎn)效率等方面均難以滿足產(chǎn)業(yè)化的需求。從工藝角度，大尺寸藍(lán)寶石晶體生長周期長，工藝復(fù)雜。原材料純度、處理狀態(tài)、制備工藝參數(shù)等對晶體質(zhì)量影響較大，需要針對不同工藝參數(shù)生長出晶體進(jìn)行詳細(xì)的性能測試和微觀組織結(jié)構(gòu)分析，在此基礎(chǔ)上給出進(jìn)一步改進(jìn)的工藝參數(shù)和技術(shù)措施，才能開始下一輪次的晶體生長，達(dá)到不斷優(yōu)化工藝，獲得高質(zhì)量晶體材料的目的。然而大尺寸藍(lán)寶石晶體生長周期大約在10天左右，準(zhǔn)備和后處理工作7天左右，試件加工需要7天，質(zhì)量檢測、微觀結(jié)構(gòu)分析以及光電性能測試需要30天時(shí)間，工藝分析與模擬需要7天時(shí)間，這樣一個(gè)正常的研究輪次需要近2個(gè)月的周期；大大拖延了研究周期。藍(lán)寶石晶體的硬度僅次于金剛石、為莫氏硬度9級，由于其脆性較大，很難加工，對于航空航天光電窗口而言，除了要求其表面光潔度較高（Ra<0.3nm）外，關(guān)鍵要求其晶面軸線的方向必須與C軸沿M軸方向的偏差<0.2度，對定向精度要求極高，目前國際上產(chǎn)業(yè)化規(guī)模較大的企業(yè)采用的是高精度定向設(shè)備，配合相應(yīng)的加工技術(shù)如：高速研磨、化學(xué)機(jī)械拋光、腐蝕研磨等技術(shù)，國內(nèi)在藍(lán)寶石材料的高利用率、低成本加工技術(shù)方面尚屬剛剛起步，無成功經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，是困擾我國藍(lán)寶石材料技術(shù)發(fā)展的技術(shù)難題和瓶頸。綜上所述：困擾我國航空航天用高品質(zhì)藍(lán)寶石窗口部件產(chǎn)業(yè)化的主要問題集中在以下幾個(gè)方面：技術(shù)及裝備落后。與美國、俄羅斯、烏克蘭等國相比，我國用來生長晶體的單晶爐大多技術(shù)原理方法落后，設(shè)備自動(dòng)化程度低，晶體尺寸小，質(zhì)量難以達(dá)到光學(xué)級水平，材料利用率低，成本高。產(chǎn)品市場競爭力弱。藍(lán)寶石材料的低成本、高利用率成型及機(jī)械加工是技術(shù)瓶頸。藍(lán)寶石材料硬度高、脆性大，半導(dǎo)體襯底材料加工需要定向精度在0.2度以內(nèi)，并且晶軸的偏轉(zhuǎn)方向是固定的，國內(nèi)傳統(tǒng)的藍(lán)寶石加工技術(shù)是采用切割后再滾圓，很難達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)要求的定向、表面損傷層厚度的要求，目前國內(nèi)的小批量加工技術(shù)問題較多，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性、一致性差，并且質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)與國際公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)有明顯距離，產(chǎn)能、技術(shù)保障等的局限難以爭取長久的大用戶。成果轉(zhuǎn)化及規(guī)模生產(chǎn)不足。我國在晶體材料方面雖取得了一定的研究成果，但這些成果大多只能提供樣品，不能批量生產(chǎn)，難以創(chuàng)造更高經(jīng)濟(jì)效益。即使能夠批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，但加工尺寸及精度與國外相比均有較大差距，規(guī)?；a(chǎn)不足，對來自國內(nèi)外的大訂單，一般難以滿足供貨量和貨期的要求?？梢?，盡快突破現(xiàn)有高品質(zhì)藍(lán)寶石材料及其高利用率、低成本加工的技術(shù)瓶頸，盡快實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵窗口及器件的產(chǎn)業(yè)化，是未來技術(shù)發(fā)展的需求與必然。2.3產(chǎn)品的市場情況本項(xiàng)目的產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于民用航天、半導(dǎo)體襯底軍工：2.3.1航空航天用大尺寸平板狀藍(lán)寶石光電窗口主要為光學(xué)探測器、傳感器窗口，大尺寸平面鏡襯底、激光窗口等，本部分市場年全球需求量為2億美元，國內(nèi)需求量為8000萬人民幣。隨著航空器的高速化、智能化、多功能的發(fā)展，對光電功能材料的要求也越來越高，傳統(tǒng)的光學(xué)玻璃窗口已經(jīng)很難滿足使用要求，而藍(lán)寶石材料在性能方面的獨(dú)特優(yōu)勢使其成為透波窗口、整流罩、光電窗口、護(hù)板、陀螺、耐磨軸承等部件不可替代的材料，如利用藍(lán)寶石材料制備的光電窗口透過率高，可承受各種氣動(dòng)載荷和溫升等環(huán)境變化，同時(shí)藍(lán)寶石材料屬化學(xué)穩(wěn)定性材料，其光電窗口具有耐鹽霧、霉菌、雨蝕、光照等特性，藍(lán)寶石材料耐磨損，其抗砂石和顆粒沖刷的能力是傳統(tǒng)光學(xué)玻璃的10倍以上，藍(lán)寶石材料的比重是鋼鐵材料的50%左右，其較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度特性在系統(tǒng)減重方面有著很大的優(yōu)勢。藍(lán)寶石材料的高溫強(qiáng)度高，耐磨性能優(yōu)異，比重小，性能均勻化程度高，是航空類軸承的首選材料，據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，國外小型直升機(jī)，民用航空器中藍(lán)寶石軸承占總陶瓷類軸承的比例已經(jīng)由原來的3-5%提高到2007年度55%，市場前景廣闊。根據(jù)國家中長期發(fā)展規(guī)劃，未來5-10年內(nèi)國內(nèi)民用航空也將會(huì)有較大的發(fā)展，直升機(jī)、大型客機(jī)、運(yùn)輸機(jī)等項(xiàng)目將會(huì)有很快的發(fā)展，關(guān)鍵的窗口材料如：雷達(dá)窗口、光電窗口，三光合一窗口，光電吊艙等窗口部件的市場需求量將大于15萬片，市場價(jià)值150億元左右。主要是大尺寸（直徑大于162mm）的光學(xué)級晶體。由于受到知識產(chǎn)權(quán)等限制，目前國內(nèi)尚無其他公司及實(shí)體可供貨。我公司的藍(lán)寶石窗口材料目前已進(jìn)入航空航天、軍工領(lǐng)域的市場，全面替代進(jìn)口產(chǎn)品，并得到用戶的使用確認(rèn)和好評。目前在國內(nèi)軍工和航空航天領(lǐng)域產(chǎn)品的年銷售額已達(dá)到1700萬元。2.3.2民用半導(dǎo)體照明領(lǐng)域?qū)λ{(lán)寶石材料的需求由于發(fā)光效率提高近10倍，壽命是傳統(tǒng)燈具的20倍以上，兼有綠色、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，LED（發(fā)光二極管）為主要器件的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)在近年內(nèi)得到了飛快的發(fā)展；我國自2003年開始啟動(dòng)國家半導(dǎo)體照明工程，國際上眾多國家已經(jīng)將半導(dǎo)體照明列為未來發(fā)展的重要計(jì)劃，并付諸實(shí)施。以下是近年國內(nèi)外LED的發(fā)展情況（由斯迪顧問有限公司提供）▲2007年全球LED市場規(guī)模達(dá)到175.4億美元，增長27.6%。其中普通LED市場全年銷售額為76.8億美元，增長8.8%，高亮度LED市場全年銷售額為92.5億美元，增長39.1%，超亮度LED銷售額為6.2億美元，更比2005年增長了75%，成為未來幾年最具有成長力的市場。而高亮度LED的銷售額占全年總銷售額的61.2%，成為2007年全球LED市場的主要力量。信號燈，移動(dòng)電話，顯示，LCD背光源成為LED的主要應(yīng)用市場?！?007年中國LED市場銷售額230.5億元，增長38.5%。從LED所用的材料上看，2007年國內(nèi)生產(chǎn)的以InGaAIP為材料的LED達(dá)到20.4億只，增長26.9%，生產(chǎn)以GaN為材料的LED為5.9億只，增長25.8%。目前，中國LED應(yīng)用范圍包括顯示屏、手機(jī)、指示燈，LCD背光源，照明、裝飾燈等領(lǐng)域。在高亮度LED的應(yīng)用市場中，手機(jī)是最主要的應(yīng)用領(lǐng)域。▲高亮度LED，特別是白光LED市場需求旺盛。隨著半導(dǎo)體照明技術(shù)的不斷發(fā)展，LED越來越多的進(jìn)入到各種照明領(lǐng)域中。如景觀照明、建筑物外觀照明和一些輔助照明等，使得市場對于LED特別是高亮度LED的需求不斷擴(kuò)大。其中，隨著帶有拍照功能的手機(jī)占整機(jī)產(chǎn)量的比重日益增大，做為閃光燈用的白光LED需求快速增長。白光LED市場發(fā)展迅速，成為市場中的又一重要力量?！磥?年中。LED將更加廣泛的應(yīng)用于各種照明燈，裝飾燈，汽車等領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域中將主要使用白光LED。為了滿足這些領(lǐng)域的使用要求，三波長全彩、低成本，高亮度，高能量轉(zhuǎn)化效率將成為未來白光LED的發(fā)展趨勢，且終將成為市場主流，成為取代熒光燈，節(jié)能燈等傳統(tǒng)光源的新型半導(dǎo)體光源?！?008年中國LED市場規(guī)模將有望達(dá)到210億元，增長20.1%。2008年-2009年中國LED市場的年復(fù)合增長率為19.6%。2008年-2009年中國高亮度LED市場的年復(fù)合增長率達(dá)到25.8%。超高亮度LED市場2008年銷售額為8億元，增長40.9%。2008年-2009年中國超高亮度LED市場的年復(fù)合增長率為45.4%。藍(lán)寶石材料是氮化物半導(dǎo)體襯底、集成電路襯底的首選材料，在特殊要求環(huán)境下，還沒有替代產(chǎn)品，隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，尤其是半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，對藍(lán)寶石基片的市場需求也越來越強(qiáng)烈。藍(lán)寶石材料在LED應(yīng)用領(lǐng)域一直處于供不應(yīng)求的狀況，臺(tái)灣新竹工業(yè)園（臺(tái)灣主要LED生產(chǎn)園區(qū)，產(chǎn)能占世界總產(chǎn)能近32%）2007年度的產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告很清楚的說明了這一點(diǎn)?！芭_(tái)灣市場目前2英寸晶棒月供應(yīng)量為120K/M,90%以上依賴Rubicon供應(yīng)材料，數(shù)量約為100K/M,臺(tái)灣市場目前可供應(yīng)磊晶的2英寸藍(lán)寶石拋光片基板約為220K/Mpcs,臺(tái)灣市場目前磊晶需求的拋光片約為400K/Mpcs。需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于生產(chǎn)能力目前國際各家大的藍(lán)寶石生產(chǎn)廠紛紛將生產(chǎn)重心轉(zhuǎn)向利潤率更高的3-6英寸晶棒，使得2英寸晶棒價(jià)格由2006年底的8.2$/mm,上漲到4月中旬的9.1$/mm，上漲幅度大于10%，該價(jià)格由于產(chǎn)能的嚴(yán)重不足將在高位維持很長一段時(shí)間。表2是全球主要藍(lán)寶石供應(yīng)商的供應(yīng)能力情況表2全球主要藍(lán)寶石供應(yīng)商的供應(yīng)能力情況供貨商名稱所在地晶棒產(chǎn)能(mm/m)主要供應(yīng)地區(qū)及規(guī)模Monocrystal俄羅斯150K(2”)歐、美、日本（3”、4”、6”）為主Rubicon美國150K(2”)臺(tái)灣（２”）、歐、美、日本（3”、4”、6”Kyocera日本200K(2”)自給自足Atlas等俄羅斯50K(2”)、歐、美STC韓國15K(2”)韓國、臺(tái)灣據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)：國內(nèi)僅2英寸襯底基片月需求就在30萬片左右；年需求400萬片左右；出口部分市場需求更大，保守估計(jì)每月80萬片左右；年1000萬片左右；約需晶體1000-1500噸左右。隨著對降低成本的要求，該部分市場的競爭會(huì)趨于白熱化，高技術(shù)、低成本將成為該類產(chǎn)品發(fā)展的主題。在2008中國深圳國際半導(dǎo)體照明展覽會(huì)（CHINASSL’08）上，本公司產(chǎn)品獲得了中外客商的廣泛關(guān)注，其中，日本Namiki、Shinkosha，臺(tái)灣兆晶科技股份有限公司、臺(tái)灣晶向科技股份有限公司、臺(tái)灣晶美英用材料股份有限公司、美國路美公司等等主要生產(chǎn)廠商均對本公司產(chǎn)品提出采購意向，目前公司產(chǎn)品已通過臺(tái)灣晶向公司、兆晶公司、晶美公司、日本Shinkosha公司的質(zhì)量審查，并獲得合格分供商資格認(rèn)定。公司目前的產(chǎn)能為30噸/月，其中2英寸晶棒全部被臺(tái)灣晶美公司包銷，3-6英寸產(chǎn)品銷往國內(nèi)外多家公司及軍工單位。由于產(chǎn)能有限，尚不能完成大量的訂單任務(wù)。隨著對降低成本的要求，該部分市場的競爭會(huì)趨于白熱化，高技術(shù)、低成本將成為該類產(chǎn)品發(fā)展的主題。這將為我公司的產(chǎn)品提供更好的市場競爭機(jī)會(huì)。2.3.3大尺寸、高品質(zhì)藍(lán)寶石軍工窗口及器件藍(lán)寶石軍工窗口，如：新一代武器裝備急需的球面、非球面、非對稱截面、曲面窗口等，本部分市場年全球需求量為3億美元，國內(nèi)需求量為2億人民幣；隨著導(dǎo)彈、戰(zhàn)機(jī)、軍艦、雷達(dá)、激光、電子對抗等武器裝備的更新?lián)Q代，對高速化、小型化，多功能復(fù)合的光電窗口及器件的需求也越來越大，藍(lán)寶石窗口是馬赫數(shù)大于2的高速整流罩、光電窗口的首選材料。如美國雷神公司的怪蛇-9號空空格斗導(dǎo)彈，自海灣戰(zhàn)爭以來已經(jīng)生產(chǎn)了近1.5萬發(fā)，僅此一項(xiàng)，就需求藍(lán)寶石整流罩近2萬片，蘇-27型戰(zhàn)斗機(jī)，如采用傳統(tǒng)的玻璃窗口，每次飛行后都要更換，采用藍(lán)寶石光電窗口后可保證20個(gè)飛行架次免維護(hù)。據(jù)美國洛克希德-馬丁公司統(tǒng)計(jì)，至2007年底，全球軍事工業(yè)用藍(lán)寶石材料的市場預(yù)計(jì)超過3億美元，其年增長速率將大于25%。按此計(jì)算，年需求的各類窗口數(shù)量將超過30萬件。2.3.4其他功能器件高品質(zhì)藍(lán)寶石光電陀螺類產(chǎn)品，如小型激光陀螺，直徑300mm以內(nèi)的轉(zhuǎn)向、穩(wěn)定，抗過載陀螺等，本部分市場全球需求量為3000萬美元，我國每年的需求量約1000萬人民幣；其他民用窗口，如新一代貴族手機(jī)窗口，平民手機(jī)窗口，光電遙控器窗口，照相機(jī)外護(hù)鏡頭，條碼機(jī)耐磨窗口，投影儀保護(hù)棱鏡，光電管感光棱鏡等，全球市場需求年1.5億美元，國內(nèi)預(yù)計(jì)8000萬人民幣。耐磨類零部件一直占藍(lán)寶石晶體用量的35%左右，如鐘表表蒙、超市用條碼機(jī)光電窗口、手機(jī)顯示屏、耐磨軸承等，其市場需求量極大，以手表表蒙為例，僅深圳富士光學(xué)公司年出口量在5000萬片以上，目前手機(jī)顯示屏的年需求已經(jīng)大于50萬片，預(yù)計(jì)在3-5年內(nèi)其增長速率將會(huì)大于50%，年需求晶體200噸以上。綜上所述，對于高品質(zhì)藍(lán)寶石材料及其窗口器件，國內(nèi)外市場需求量極大，發(fā)展較快，前景光明。2.4建設(shè)內(nèi)容本項(xiàng)目擬建設(shè)大尺寸高品質(zhì)藍(lán)寶石晶體生長生產(chǎn)線一條，大尺寸、高品質(zhì)藍(lán)寶石窗口及襯底器件加工生產(chǎn)線一條，新增晶體生長、加工、檢測設(shè)備145臺(tái)套，形成年產(chǎn)60噸高品質(zhì)、大尺寸藍(lán)寶石晶體，40萬件制品的生產(chǎn)能力。項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)：哈爾濱市某某經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)海賓路6號，哈爾濱某某光電技術(shù)有限公司院內(nèi)。項(xiàng)目建設(shè)周期14個(gè)月，主要包括設(shè)備的選型招投標(biāo)，電力增容和招投標(biāo)，設(shè)備安裝調(diào)試，工藝優(yōu)化固化，人員培訓(xùn)、試生產(chǎn)、正式生產(chǎn)等；新增主要設(shè)備見表3：表3新增主要設(shè)備清單單晶爐單晶定向儀XRD-27超聲振動(dòng)頭SSK-6專用數(shù)控線鋸床數(shù)控外園磨床金剛石切片鋸床工裝及夾具晶體質(zhì)量激光檢測儀窗口幾何尺寸精度檢測儀數(shù)控立式銑床數(shù)控平面磨床雙晶衍射儀刀具磨床數(shù)控銑磨中心研磨拋光設(shè)備2.5總投資及來源項(xiàng)目建設(shè)總投資16500萬元，其中：固定資產(chǎn)費(fèi)用：14700萬元，項(xiàng)目流動(dòng)資金：1800萬元。本項(xiàng)目建設(shè)擬企業(yè)自籌資金10650萬元，銀行貸款3650萬元，申請國家資金支持2200萬元。2.6項(xiàng)目的技術(shù)工藝情況2.6.1項(xiàng)目的技術(shù)專利情況本項(xiàng)目高品質(zhì)藍(lán)寶石晶體生長采用的工藝技術(shù)方法名稱為：冷心放肩微量提拉法，該技術(shù)成果是在傳統(tǒng)的泡生法基礎(chǔ)上經(jīng)近3年時(shí)間的研究探索得出的，目前該技術(shù)已獲國家發(fā)明專利，證書號：CN200510010116.4（見附件4）藍(lán)寶石晶體材料的高利用率、低成本加工方法采用專利：“藍(lán)寶石棒材的超聲振動(dòng)磨削加工方法”（專利申請?zhí)枺?00710072016.3）及“超聲振動(dòng)磨削復(fù)合加工刀具”（授權(quán)專利號：200720115929.4）（見附件4）技術(shù)來源及權(quán)屬情況：2005年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)批準(zhǔn)成立哈某某光電技術(shù)有限公司，并將冷心放肩微量提拉技術(shù)以技術(shù)入股投資形式投入到公司（哈爾濱工業(yè)大學(xué)文件校企發(fā)[2005]673號文件：《關(guān)于同意以無形資產(chǎn)投資入股并以股權(quán)獎(jiǎng)勵(lì)研發(fā)人員的決定》），目前該技術(shù)的所有權(quán)屬哈爾濱某某光電技術(shù)有限公司。（見附件5）；專利技術(shù)“藍(lán)寶石棒材的超聲振動(dòng)磨削加工方法”（專利申請?zhí)枺?00710072016.3）及“超聲振動(dòng)磨削復(fù)合加工刀具”（授權(quán)專利號：200720115929.4）為公司職務(wù)發(fā)明。2.6.2.技術(shù)中試鑒定情況2003年，根據(jù)國內(nèi)外市場需求，哈爾濱工業(yè)大學(xué)結(jié)合前期科研基礎(chǔ)，開展了“冷心放肩微量提拉法”大尺寸藍(lán)寶石單晶制備技術(shù)的中試研究工作，提出“2-7英寸藍(lán)寶石襯底晶圓及其專用設(shè)備的工業(yè)性試驗(yàn)研究”，旨在開展大尺寸、高性能藍(lán)寶石晶體材料及其制品的產(chǎn)業(yè)化前期研究工作;針對大尺寸藍(lán)寶石晶體及其制品產(chǎn)業(yè)化工作可能出現(xiàn)的技術(shù)難題和瓶頸，探索大尺寸、高質(zhì)量藍(lán)寶石晶體及制品的低成本、高效加工技術(shù)，為項(xiàng)目的進(jìn)一步產(chǎn)業(yè)化提供技術(shù)保障，完成的主要工作內(nèi)容有：(1)大尺寸藍(lán)寶石晶體材料生長過程的數(shù)字模擬與工藝優(yōu)化。(2)大尺寸藍(lán)寶石晶體生長爐的研制。(3)大尺寸藍(lán)寶石晶體材料制備工藝的優(yōu)化。(4)工業(yè)化生產(chǎn)過程的質(zhì)量成本控制。2005年，該項(xiàng)目通過了黑龍江省科技廳組織的成果鑒定（見附件6），鑒定結(jié)論意見如下：采用本項(xiàng)目工藝方法及專用設(shè)備制備的藍(lán)寶石單晶體，尺寸可達(dá)Φ220x200mm以上，可加工成2-7英寸LED用襯底晶圓。其專用設(shè)備長時(shí)間連續(xù)工作穩(wěn)定性好，功率控制精度可達(dá)萬分之一瓦，提拉精度可達(dá)0.1μm，所加工晶圓在可見光范圍內(nèi)透過率大于80%，光學(xué)不均勻性小于3%，晶圓綜合利用率不小于30%。針對大尺寸藍(lán)寶石晶體工業(yè)化生產(chǎn)過程中的技術(shù)難題，課題組在大量的數(shù)值模擬及工藝探索的基礎(chǔ)上，提出了冷心放肩微量提拉的方法。在裝置設(shè)計(jì)上，采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)發(fā)熱體，預(yù)留膨脹空間及搭接結(jié)構(gòu)隔熱屏，通過合理的散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提高熔體冷心對中精度。工藝上，在冷心處放肩、通過合理的控制發(fā)熱量及提拉速度，為低成本工業(yè)化生產(chǎn)大尺寸高質(zhì)量的藍(lán)寶石晶體提供了一條有效的途徑。通過對工藝、設(shè)備結(jié)構(gòu)、原材料及熱區(qū)材料、結(jié)晶方向的優(yōu)化及合理選擇，合理的提高了原材料及熱區(qū)材料利用率；有效控制了晶體結(jié)晶過程中缺陷萌生幾率，降低了材料光學(xué)不均勻性，提高了加工成晶圓的成品率及其透過率，建立了工業(yè)化生產(chǎn)中成本及質(zhì)量控制的方法。綜上所述：該課題形成的大尺寸藍(lán)寶石生長工藝和專用設(shè)備技術(shù)已經(jīng)比較成熟，所建立的冷心放肩微量提拉工藝及專用設(shè)備已能夠生產(chǎn)尺寸不小于Φ220X200毫米的藍(lán)寶石單晶，滿足LED用2-7英寸藍(lán)寶石襯底晶圓的要求，單晶尺寸和主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。建議盡快完善晶圓切割工藝及設(shè)備，充分發(fā)揮大尺寸晶體的優(yōu)勢，早日實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，滿足市場對藍(lán)寶石襯底晶圓的迫切需求。通過工業(yè)性試驗(yàn)研究，解決了產(chǎn)業(yè)化過程可能出現(xiàn)的技術(shù)難題，為該項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2.6.3項(xiàng)目的技術(shù)原理晶體生長的技術(shù)原理冷心放肩微量提拉法是在高真空環(huán)境下，加熱坩堝內(nèi)的原料，使之熔化，利用平衡溫度場原理，采用頂部籽晶提拉方式生長晶體，與傳統(tǒng)的泡生法（見圖1）不同的是，利用特殊控制手段，在冷心處放肩，在保證晶體尺寸的同時(shí)，通過合理的控制能量及微量提拉獲得高質(zhì)量晶體，由于在整個(gè)晶體材料的生長過程中，外部影響因素較少，晶體品質(zhì)、質(zhì)量、尺寸均會(huì)得到嚴(yán)格的控制。原材料利用率超過97%。由于在高真空條件下實(shí)施工藝，熱區(qū)材料損耗小，工藝控制簡單方便，重現(xiàn)性強(qiáng)。工藝成本低于傳統(tǒng)工藝方法。圖1泡生法的原理圖從生長大尺寸高質(zhì)量的藍(lán)寶石晶體角度，泡生法無疑是最先進(jìn)、最經(jīng)濟(jì)的方法。這一點(diǎn)已被國外多家公司的產(chǎn)業(yè)化實(shí)例所證明。冷心放肩微量提拉法是從泡生法技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展出來的新方法，在提拉方式、能量控制、溫度場設(shè)計(jì)等方面均較泡生法有明顯的改進(jìn)，具體體現(xiàn)在：冷心放肩保證了能夠生長大尺寸晶體，整個(gè)結(jié)晶過程晶向遺傳特性良好，保證材料的優(yōu)良品質(zhì)。通過高精度的能量控制配合微量提拉，使得在整個(gè)晶體生長過程中無明顯的熱擾動(dòng)，缺陷可能萌生的幾率較其它方法明顯降低。由于提拉速度降低，工藝時(shí)間較泡生法延長5%左右，單塊晶體成本增加600元左右。合理的溫度場設(shè)計(jì)使得高溫區(qū)內(nèi)材料壽命提高，大大降低了生產(chǎn)制造成本。與泡生法相比，僅此一項(xiàng)，每生產(chǎn)一塊晶體可節(jié)約1500-2500元人民幣。晶體尺寸大，材料的綜合利用率是泡生法的1.2倍以上。采用冷心放肩微量提拉法理論上可生長直徑大于300mm的藍(lán)寶石晶體。超聲振動(dòng)加工技術(shù)的原理及工藝特點(diǎn)國內(nèi)藍(lán)寶石晶體的加工，尤其是棒料的加工，一般采用的是切割后滾圓的工藝方法，加工成本高，精度低，原材料的利用率僅為15%左右，本項(xiàng)目采用超聲振動(dòng)加工技術(shù)，大大提高了材料的利用率和加工精度，材料的利用率可達(dá)35%，刀具壽命提高10倍，綜合加工成本降低40%，棒料的定向精度可達(dá)到±0.05o。技術(shù)原理如下：藍(lán)寶石棒材的超聲振動(dòng)磨削加工，是將超聲加工和磨削加工相結(jié)合的一種復(fù)合加工方法，它是在磨削加工藍(lán)寶石的同時(shí)，在磨削工作面上加17kHz~23kHz的高能超聲波，利用超聲波的高頻特征，使藍(lán)寶石材料在表面微層區(qū)域內(nèi)達(dá)到共振狀態(tài)，并在表面0-30微米范圍內(nèi)擊碎，并經(jīng)后續(xù)研磨去除，采用該方法可低成本、高質(zhì)量的制造出藍(lán)寶石棒材。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，其生產(chǎn)效率磨削方法效率約提高5倍；加工表面質(zhì)量好，表面粗糙度可達(dá)Ra0.3~0.9μm；加工成本低，一方面是由于降低了工具損耗，延長了工具使用壽命（比普通磨削方法約增加10倍），另一方面也是由于加工表面質(zhì)量好，縮短了后續(xù)的研磨拋光時(shí)間。為最大限度的發(fā)揮超聲振動(dòng)磨削技術(shù)，結(jié)合技術(shù)特點(diǎn)開發(fā)超聲振動(dòng)專用刀具，使用效果良好。超聲振動(dòng)磨削加工技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢如下：可利用傳統(tǒng)的機(jī)械加工設(shè)備，如磨床、銑床、鉆床等設(shè)備，只要將超聲振動(dòng)設(shè)備同機(jī)床的主軸有效的聯(lián)接即可已實(shí)現(xiàn)超聲振動(dòng)加工；設(shè)備使用方便，刀具簡單，可實(shí)現(xiàn)較方便的互換，刀具使用壽命大幅提高，使用成本降低10倍；加工效率是傳統(tǒng)磨削加工方法的5倍以上，加工后表面精度高，表面粗糙度可達(dá)Ra0.3~0.9μm；晶體棒料的加工后定向精度可達(dá)到±0.05o。采用超聲振動(dòng)磨削，材料的綜合利用率提高近25%，成本降低近40%。工藝成功率：大于95%。避免了由于傳統(tǒng)的切割、滾圓過程中出現(xiàn)的崩邊、表面損傷等問題，可實(shí)現(xiàn)單晶體加工制造單位質(zhì)量成本：低于1000元/Kg。2.6.4項(xiàng)目技術(shù)產(chǎn)業(yè)化成熟性分析：技術(shù)適用性、成熟性分析技術(shù)由中試過渡到產(chǎn)業(yè)化過程是單臺(tái)爐擴(kuò)大到多臺(tái)爐的過程，無技術(shù)難題和工藝障礙。泡生法已由國外多家公司驗(yàn)證，并正在實(shí)施產(chǎn)業(yè)化，本技術(shù)在其基礎(chǔ)上的改進(jìn)，具有較好的成熟性到適用性，目前公司已利用冷心放肩微量提拉法開始生產(chǎn)直徑為220-260mm的藍(lán)寶石晶體，成品率可達(dá)85%；利用超聲振動(dòng)結(jié)合磨削工藝生產(chǎn)藍(lán)寶石晶棒，藍(lán)寶石材料利用率可超過35%，產(chǎn)品已銷往臺(tái)灣和國內(nèi)多家企業(yè)。產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程分析產(chǎn)品制造成本相對較低—成本優(yōu)勢原材料來源充足，價(jià)格穩(wěn)定工藝穩(wěn)定、且全部由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性好管理工作到位后，成本可大幅度降低2.6.5曾經(jīng)承擔(dān)過的國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程項(xiàng)目情況公司承擔(dān)了2006年度國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程項(xiàng)目，2-7英寸半導(dǎo)體襯底晶圓及其關(guān)鍵設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化，并于2008年3月份通過國家發(fā)改委的產(chǎn)業(yè)化驗(yàn)收，項(xiàng)目驗(yàn)收結(jié)論如下：2008年3月10日，受國家發(fā)展改革委的委托，國防科工委科技與質(zhì)量司在北京主持召開了國家發(fā)展改革委軟件等信息產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)“LED用2-7英寸襯底晶圓及其專用設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目驗(yàn)收會(huì)。驗(yàn)收委員會(huì)聽取了項(xiàng)目建設(shè)單位關(guān)于產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目建設(shè)的工作總結(jié)報(bào)告、技術(shù)總結(jié)報(bào)告，審查了項(xiàng)目資金使用審計(jì)報(bào)告、項(xiàng)目產(chǎn)品的質(zhì)量檢測報(bào)告、項(xiàng)目建設(shè)環(huán)境影響、消防、勞動(dòng)安全、衛(wèi)生及職業(yè)病防護(hù)、檔案管理等各分項(xiàng)驗(yàn)收報(bào)告，依據(jù)國家發(fā)展改革委的批復(fù)內(nèi)容，經(jīng)討論形成驗(yàn)收意見如下：(1)該項(xiàng)目突破了Φ240-260mm藍(lán)寶石晶體生長技術(shù)、高效率加工技術(shù)、專用設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化制造技術(shù)等難題，實(shí)現(xiàn)了LED用2-7英寸襯底晶圓及其專用設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化，起到了示范工程作用；(2)項(xiàng)目承擔(dān)單位在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成了批復(fù)文件規(guī)定的產(chǎn)業(yè)化建設(shè)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了年產(chǎn)40噸Φ240-260mm藍(lán)寶石單晶及40臺(tái)專用生長設(shè)備的生產(chǎn)能力，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，現(xiàn)已銷售至多個(gè)國家和地區(qū)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，為相關(guān)行業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)；(3)國家發(fā)改委批復(fù)總投資額為5123萬元。根據(jù)黑龍江華盛會(huì)計(jì)師事務(wù)所提供的專項(xiàng)審計(jì)報(bào)告（黑華盛專審字[2008]第001號），項(xiàng)目建設(shè)完成總投資5669.9萬元。資金籌措方面：項(xiàng)目使用國家支持資金750萬元、哈爾濱市地方配套資金475萬元，企業(yè)自籌資金4444.9萬元，資金使用符合國家相關(guān)管理規(guī)定要求；(4)根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)屬地各級管理部門出具的分項(xiàng)驗(yàn)收文件，項(xiàng)目在建設(shè)過程中滿足了環(huán)鏡保護(hù)、消防、勞動(dòng)安全、衛(wèi)生及職業(yè)病防護(hù)、檔案管理等要求；項(xiàng)目建設(shè)管理規(guī)范。綜上，驗(yàn)收委員會(huì)認(rèn)為：該項(xiàng)目全面完成了批復(fù)的建設(shè)內(nèi)容，經(jīng)費(fèi)使用合理，驗(yàn)收材料齊備，同意通過驗(yàn)收。建議：完善產(chǎn)品系列，擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模2.6.6項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度分析本項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)化，對相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步將會(huì)帶來積極的意義，具體體現(xiàn)在：該項(xiàng)目的推廣應(yīng)用，可為我國新興的航空航天業(yè)提供關(guān)鍵的器件保障。很久以來，國內(nèi)大尺寸、多波段通透藍(lán)寶石窗口器件一直依賴進(jìn)口，在訂貨周期、保密、限制尺寸能力等多方面境外對我國進(jìn)行封鎖，嚴(yán)重影響了國內(nèi)航空制造、航天業(yè)的發(fā)展，已經(jīng)成為制約該領(lǐng)域發(fā)展的瓶頸，本項(xiàng)目的推廣實(shí)施，可大大改善國內(nèi)大尺寸、多波段通透藍(lán)寶石窗口的供貨保障能力，擺脫國際封鎖，完善自主能力，實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展。本項(xiàng)目實(shí)施，還可為LED產(chǎn)業(yè)提供必要的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性襯底材料支持我國目前LED產(chǎn)品的加工制造能力僅占全球總額的60%左右，這其中包含臺(tái)灣地區(qū)的占全球近50%的制造能力。目前高亮度、低成本是該產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流要求。本項(xiàng)目技術(shù)的推廣應(yīng)用，可以為困境中的國內(nèi)LED業(yè)提供強(qiáng)有力技術(shù)支持，為降低生產(chǎn)制造成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，完善產(chǎn)業(yè)鏈條，改善LED行業(yè)的產(chǎn)銷局面，將起到重要的推動(dòng)作用。該技術(shù)的推廣應(yīng)用，可為國內(nèi)相關(guān)光學(xué)加工企業(yè)制造廠擺脫困境，盤活、激活現(xiàn)有存量資產(chǎn)，成為新的國民經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，提供技術(shù)依托和市場保證。國內(nèi)有多家光學(xué)加工生產(chǎn)型企業(yè)，目前的生產(chǎn)狀況和市場要求之間差距較大，關(guān)鍵是光學(xué)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差、成本高、可制造窗口直徑小等問題，直接限制了其發(fā)展和與市場接軌，許多企業(yè)的生存問題顯得十分突出，本項(xiàng)目的推廣應(yīng)用，可在技術(shù)本質(zhì)上解決上述問題。該技術(shù)的推廣應(yīng)用，可帶動(dòng)微電子、軍工、航空航天、能源、通訊等一系列行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，縮短與國際先進(jìn)水平的差距，確立我國在相關(guān)行業(yè)的技術(shù)領(lǐng)先地位。該技術(shù)的推廣應(yīng)用，可降低材料加工制造成本，減少能源消耗，改善行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)狀態(tài)該技術(shù)的推廣應(yīng)用，可減少材料消耗、降低環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。2.7各項(xiàng)建設(shè)條件落實(shí)情況2.7.1基本條件落實(shí)情況項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)：哈爾濱市某某經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)海濱路6號，哈爾濱某某光電技術(shù)有限公司廠區(qū)院內(nèi)。項(xiàng)目建設(shè)是在企業(yè)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)廠房內(nèi)進(jìn)行，公司現(xiàn)有新建成廠房6300平方米，完全滿足本項(xiàng)目的需要。公司項(xiàng)目建設(shè)的土地、規(guī)劃已通過當(dāng)?shù)卣膶徟?，土建施工完成后獲得了廠房的房產(chǎn)證書。公司廠區(qū)正門距哈同高速公