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从重大科技基础设施群到顶尖创新平台,张江综合性国家科学中心正成为科技创新强大引擎
发布日期:2018-11-09   来源:上观新闻
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  11月2日凌晨4时,上海光源二期首条光束线站顺利出光。几天前,在李政道研究所第一次国际咨询委员会上,日本理论物理学家Yana Gida确认出任该所教授。半个多月前,华虹集团六厂的首批12英寸硅片进入工艺机台,开始28纳米芯片产品的制造流程。

  去年9月,张江实验室在上海成立。张江实验室是张江综合性国家科学中心迅速做强做实、做出影响的关键支撑,是推进科创中心建设有新作为的重要实践。到2030年,张江实验室将努力跻身世界一流国家实验室行列,发展成为全球规模最大、种类最全、综合能力最强的光子大科学设施集聚地。

  在张江这片科技创新热土上,从重大科技基础设施群到顶尖创新平台,再到集成电路产业的重大突破,张江综合性国家科学中心正成为上海建设有全球影响力的科创中心的强大引擎。

  全球最大钛宝石当“充电宝”

  从试运行至今近10年的上海光源,到今年4月开工建设的硬X射线自由电子激光装置,光子大科学设施集聚地,已成为上海的科学地标。

  解放日报·上观新闻记者日前来到海科路100号的“羲和激光大楼”探访,这里是上海超强超短激光实验装置10拍瓦激光系统的“新家”。尽管这里还在安装调试中,但一些重要装置都已“乔迁新居”,特别是地下室大厅新建的用户平台,已初具规模。记者在现场看到全球最大尺寸的优质钛宝石晶体,这是10拍瓦超强超短激光系统的核心关键材料之一,扮演了“充电宝”角色——将激光能量逐步提高放大。去年10月24日晚,中科院上海光机所和上海科技大学超强激光光源联合实验室传出喜讯,成功实现10拍瓦超强超短激光放大输出,这是目前已知的最高激光脉冲峰值功率,达到国际同类研究的领先水平。2018年诺贝尔物理学奖获得者穆鲁教授日前高度评价这一成果,认为中国在这一领域已取得世界最高水平,并且完全是自主研发完成。


全球最大尺寸的优质钛宝石晶体。

  上海超强超短激光实验装置集总控制系统负责人刘彦祺说,“羲和激光装置”2019年将向用户开放,这里不仅有一台10拍瓦超强超短激光系统,同时具备高重复频率的1拍瓦级激光输出束线,后者将实现1分钟甚至10秒钟打一发激光的高重复频率。三个用户实验终端,包括极端条件材料科学研究平台、超快亚原子物理研究平台、超快化学与大分子动力学研究平台也将建成,面向国内外高校、科研机构和企业开放。

  3公里激光装置位于地下30米

  告别上海超强超短激光实验装置,解放日报·上观新闻记者来到相距不远的集慧路248号,这里是硬X射线自由电子激光装置的5号工作井基地。作为国内迄今为止投资最大的国家重大科技基础设施项目,该装置今年4月27日开工建设,计划在2025年建成。与一般的建筑工地不同,这里没有想象中的尘土飞扬,一台高耸的铣槽机是工地上最大的“明星”。由于整个装置总长约3公里,位于地下30米深的隧道中,差不多有10层楼房那么高,铣槽机正是往地下开掘的利器。


硬X射线自由电子激光装置建设现场。上海科技大学提供

  来自上海科技大学的装置建筑安装总体副经理赵兵告诉记者,他们正在往地下90米处建造地下连续墙,这一工程已经过半。硬X射线自由电子激光装置项目由上海市与中国科学院紧密合作建设,项目法人单位为上海科技大学,共建单位为中科院上海应用物理研究所和中科院上海光机所。硬X射线自由电子激光具备超高的峰值亮度、超短的脉冲和极好的相干性,能提供的X射线峰值亮度比第三代同步辐射光源高10的9次方倍,将对微观世界的研究能力从拍“分子照片”提升到拍“分子电影”的水平。

  11月2日凌晨,上海光源二期线站工程硬X射线通用谱学线站,顺利完成首轮调试,在光束线出口铍窗处观测到了同步辐射光斑。这是上海光源二期线站工程开工建设以来一个重要的里程碑。上海光源现有13条光束线站投入运行,预计到2020年,将有近40条线站建成并向用户开放。

  李政道研究所开建三大平台

  眼下,在张江科学城孙桥科创中心内,由华人诺奖得主李政道担任名誉所长的“李所”同步开建暗物质与中微子、实验室天体物理、拓扑超导量子计算三大实验平台。其中,暗物质与中微子实验平台将建设30吨级的液氙粒子探测基础设施,实现对暗物质和中微子研究的世界最灵敏探测。

  而世界最强的头脑资源配置更是先行一步。经李政道研究所首任所长维尔切克教授多方联络,目前已有约20位国际顶尖的物理和天文学家加盟,组成李政道研究所国际咨询委员会,共同谋划“李所”建设与发展。诺贝尔物理学奖得主维尔切克自信地表示:“我会尽我最大的努力把李所打造为世界上最优秀的研究机构之一,力争没有‘之一’。”

  参照对世界科学发展有巨大影响的玻尔研究所,“李所”剑指世界知名的重大原始创新策源地、全球向往的顶尖科学精英集聚地、面向未来的中国青年才俊历练地,也是上海张江综合性国家科学中心的重要组成部分。维尔切克说:“我们希望借鉴全球知名研究机构和国家实验室,在李所营造一种自由探索的创新氛围,使各路人才的价值最大化。”

  田野变身国内最先进芯片厂

  半个多月前,一个启动按钮被按下,无人化洁净工厂的生产线上方,空中走行式无人搬送车,随即自动在天花板上沿着轨道快速移动……华虹集团六厂“华力二期”生产线的首批12英寸硅片进入工艺机台,开始了28纳米芯片产品的制造流程。

  这条12英寸集成电路流水线,是列入国家集成电路产业生产力布局规划中的重点芯片生产线,也是“十三五”期间上海市重大产业项目之一。20多个月前,这片大张江南延伸地块还是乡村田野,而今已变身为代表国内最先进水平的芯片制造工厂。总部位于张江的华虹集团党委书记、董事长张素心介绍,该线是国内同期建设的12英寸生产线中从开工到投产最快的项目,拥有目前国内12英寸生产线中最大的净化厂房。

  华力二期项目总投资387亿元,在市区两级政府全力支持下,这片与“张江硅谷”呼应的电子信息产业高地,实现“当年规划、当年启动、当年开工”。该生产线主要从事逻辑芯片生产,重点服务国内设计企业先进芯片制造,并满足部分事关国家信息安全的重点芯片制造需求。

  未来几年,将从目前的月产能1万片逐步爬坡到4万片,制造工艺也将提升一个规格达到14纳米。项目建成后,华虹集团的集成电路制造能力将覆盖0.5微米到14纳米的各工艺技术平台,制造规模进入全球前五位,工艺技术进入全球第一梯队。线上的芯片产品将覆盖移动通信、物联网、智能家居、云计算、CPU以及人工智能等各领域应用,进一步满足国内市场对中高端芯片产品需求,对我国集成电路产业自主可控、持续健康发展具有重要意义。