启动前沿的8K超高清显示设备，本应呈现出细腻逼真的极致画面，却在画面快速切换时出现一丝不易察觉的拖影现象；操作配备顶级Micro-LED屏幕的高端设备，在高亮度场景下，屏幕边缘竟出现了轻微的光晕发散……这些看似不起眼的显示瑕疵，暗藏着先进显示半导体制造领域的重大技术挑战，因此吸引了广东工业大学师生团队的关注。
基于前期良好的合作，团队与大族半导体设备有限公司成功联合研发出激光巨量转移、激光修复、激光焊接等micro LED制造的关键装备。近期装备已经处于中试阶段，设备的成功研发大大降低microLED的制造成本，有望在不远的未来带来新一轮的消费级显示革命。
困难重重立志研发国产对准系统
在OLED、Mini LED等新型显示技术蓬勃发展的当下，先进显示半导体制造面临着定位偏差、检测滞后、运动控制失准等技术挑战，这些问题可能导致产品缺陷、损耗等严重后果。而当时，高精度的对准设备长期被日本、德国企业垄断，国内产线完全依赖进口，不仅采购成本高昂，维修调试还受制于外方工程师，国内市场尚无同类自主设备，技术壁垒严重制约着行业升级。
2014年，广工纳准创新团队在汤晖教授的带领下，于中国国际光电博览会上敏锐捕捉到这一“卡脖子”难题，立下研发国产对准系统的目标。尽管团队核心成员此前从未涉足过纳米级对准系统研发，面临着没有现成算法模型、缺乏精密光学元件调试经验等困难，外界质疑声不断，他们坚定破局的决心。
用时四年从“纸上样机”到“产线实用”
从无到有的研发征程荆棘密布。起初，团队连国外设备的参数都查不到，只能对着展会拍的模糊照片，一点点剖析机械结构、推导控制逻辑。前三个月，他们每天泡在各种文献里，整理出100多页国内外技术调研报告。
真正动手搭设备时，缺乏经验的他们处处碰壁：搭建调试平台花费月余却因精度偏差被推翻，编写的算法在实测中常因噪声失效……每个参数都需反复试错，为优化一个振动补偿系数，需在实验室连续做几十组对照实验，成员经常在实验室待到深夜。
团队成员、2023级机械工程博士黄成思感慨道：“在最艰苦的时候，为了优化一个参数我们连续死磕了一个月，中途好几次都想放弃了，但是对技术高峰的追求，让我们每次失败后都决定再来一次。”
2019年，团队研制出首台国产对准设备样机，在实验室测试中成功实现微米级对准精度，但在企业产线测试时遭遇“水土不服”。原来，实验室用的是完全水平的标准基板，而产线基板受传输震动、材料应力影响是凹凸不平的曲面，现有技术仅解决了“平面对准”，无法满足真实需求的“空间对准”。
痛定思痛后，团队投入空间对准技术攻关。通过研制纳米云台实时调平基板，配合宏微复合自动对焦，使设备在空间起伏时也能精确对准。从平面到空间、从单一对准到调平调焦一体化，团队用四年时间完成了从“纸上样机”到“产线实用”的蜕变，最终形成调平调焦对准系统，使国产设备在复杂工况下的对准精度稳定达到2微米级，追上了国际大厂水平。
把“高精度”刻入团队基因
团队学生负责人、2024级机械工程博士廖智燊说：“当我们决定研发国产高精度对准系统时，‘高精度’就是刻在团队基因里的关键词。”团队“纳准”之名既取自“纳米级精度对准”的技术核心，也暗含“海纳百川，唯准为锋”的攻关决心。“纳准” 团队的年轻人怀着“不服输”的劲头，因共同目标聚在一起：他们来自不同研究方向，有人擅长精密机械设计、有人专攻视觉算法、有人痴迷微纳传感，如同拼图般，各自带着不同技能，为同一目标努力。
指导老师汤晖教授长期专注于柔性机构与微纳定位系统、先进半导体芯片封装装备研究，在柔性机构、压电驱动、纳米定位平台、视觉检测、超精密运动控制等技术上研究经验丰富。他深知科技创新创业没有什么捷径，必须经历从创意到样机再到市场的多次迭代。正是因为这样，他从不给学生规定具体技术路线，而是引导他们先吃透核心难点，允许年轻人在方法论上“试错”，他笑言自己是“出题人”，解题的妙手藏在学生敢想敢试的头脑里。团队有着“传送带”文化，新成员能在师兄的手把手教导中感受到信任，融入团队。
在研发过程中，团队成员善于从自然中获取创新灵感。2022级机械工程博士贾英杰在观察到尺蠖生物的爬行运动时受到启发，模拟“爬虫生物”的步进式叠加运动原理，设计了仿生式“柔顺步进”驱动机构，最终使搭载新型尺蠖柔顺电机的设备在复杂工况下实现关键技术突破，这段经历成为团队融合基础创新的缩影。
为半导体装备国产化提供平台
高校科研实验室基础研究项目在完成结题后，不少先进理论与技术成果都处于“休眠”状态，如果不借助可行手段进行激活和催化，很难直接实现产业应用与推广。“纳准”团队在成果落地初期，就主动到企业研发车间与工程师们一起开展工作，及时摸清楚市场发展趋势，搞清楚真正的制造工艺，从而更加有针对性地研发出市场所需要的技术产品。目前该系统在半导体先进封装、光电子集成、MEMS器件制造及新型显示等领域展现出巨大市场前景，为高精度晶圆键合、先进封装工艺开发、微纳器件精准制备以及半导体装备国产化等重要应用领域提供了国产化平台。
依托学校省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室，团队的系统已从实验室走向生产线，在产线启动迭代升级，并且已与多家企业签订合作开发合同，相关技术也在对不同应用场景进行技术迁移。
文丨记者 陈亮
通讯员 戴妍 张志鹏 王宇涵
图丨通讯员供图
