進入2023年,傳感器企業(yè)密集上市迎來了爆發(fā),僅上半年就已有9家傳感器企業(yè)上市。在近期這些上市或準備上市的傳感器企業(yè)中,大部分來自MEMS傳感器領(lǐng)域,譬如中芯集成、芯動聯(lián)科、高華科技、明皜傳感、歌爾微電子、矽??萍?、天箭慣性……MEMS傳感器企業(yè)幾乎占據(jù)半壁江山。
目前,MEMS技術(shù)已寫入國家“十四五”規(guī)劃等重要政策文件中,各地方政策對MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)扶持力度也非常大,上馬建設多條MEMS產(chǎn)線/中試線,中國傳感器產(chǎn)業(yè)迎來了蓬勃發(fā)展的春天,MEMS技術(shù)對傳感器產(chǎn)業(yè)的影響至關(guān)重要。
本文是3年前中國科學院院士尤政對我國傳感器產(chǎn)業(yè)的看法和評價,當時尤政院士已指出MEMS技術(shù)是傳感器重要的發(fā)展方向和趨勢,并建言我國大力發(fā)展MEMS產(chǎn)業(yè),其中提到的一些問題和矛盾如今依然尖銳。
專家檔案:尤政 ,中國工程院院士,華中科技大學校長,中國儀器儀表學會第九屆理事長,中國微米納米技術(shù)學會理事長,主要研究方向為微米納米技術(shù)、智能微系統(tǒng)技術(shù)及其應用。
《微納電子與智能制造》:您多年從事智能微系統(tǒng)與 MEMS 技術(shù)的基礎和應用研究 ,請跟大家分享一下您的研究成果和研究過程中的故事和體驗。
尤政院士:我們團隊是國內(nèi)最早的從事智能微系統(tǒng) 、MEMS 方面研究的團隊之一 ,在前沿科學問題、關(guān)鍵核心技術(shù)以及工程實踐方面都取得了一些創(chuàng)新成果。
(1)MEMS傳感器及微系統(tǒng)
創(chuàng)建了可擴展的高端 MEMS 器件加工平臺 ,解決了系列高端 MEMS 器件加工的難題,“面向典型器件的體硅 MEMS 加工平臺及其應用”于 2019 年獲高 等學校科學研究優(yōu)秀成果獎技術(shù)發(fā)明獎一等獎。
完成了 MEMS 繼電器、RF MEMS 開關(guān) ,用于環(huán)境感知的 MEMS 智能感知微系統(tǒng) ,惡劣環(huán)境下的 MEMS 高溫無線傳感微系統(tǒng) ,MEMS 掃描鏡及目標探測微系統(tǒng),微型 MEMS 儲能器件及能源微系統(tǒng)等。
其中超高過載自供電 MEMS 傳感器及集成微系統(tǒng)在國內(nèi)首次通過實測驗證,填補國內(nèi)空白,相關(guān)技術(shù)被國內(nèi)多家重點單位應用并產(chǎn)業(yè)化,“基于微納米技術(shù)的新型超級電容器及其實現(xiàn)”獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎。
(2)空間微系統(tǒng)及微納航天器
提出高精度姿態(tài)/軌道測量新方法并研制了MEMS磁敏感器、MIMU 慣性微系統(tǒng)、MEMS太陽敏感器 、納\皮型星敏感器等空間微系統(tǒng) ,相關(guān)成果填補了多項國內(nèi)空白,已在探月工程、高分專項等國家重大工程以及國內(nèi)外百余顆型號衛(wèi)星中得到應用推廣,并實現(xiàn)了出口歐、美、日等國。
在我國率先開展了微納航天器的技術(shù)創(chuàng)新與工程實踐 ,首次將三軸穩(wěn)定方式用于 25 kg 以下的微小衛(wèi)星,成功研制并運行了國內(nèi)第一顆納型衛(wèi)星 NS-1 衛(wèi)星,也是當時世界上在軌飛行的最小“輪控三軸穩(wěn)定衛(wèi)星”(2004 年)。
2015 年研制并發(fā)射了 NS-2(10 公斤量級)MEMS 技術(shù)試驗衛(wèi)星 ,成功開展了基于 MEMS 的空間微型化器組件試驗研究。NS-2 衛(wèi)星的有效載荷包括納型星敏感器 、低功耗 MEMS 太陽敏感器 、硅基 MEMS 陀螺 、MEMS 石英音叉陀螺 、MEMS 磁強計 、北斗- II/ GPS 接收機等自主研發(fā)的 MEMS 器件及微系統(tǒng)。
同時還成功研制并發(fā)射皮型 ZJ-1(100 克量級)MEMS 技術(shù)試驗衛(wèi)星,采用單板集成的綜合電子系統(tǒng),搭載試驗商用微型 CMOS 相機,MEMS 磁強計、新型商用電子元器件。
“先進空間光學敏感器技術(shù)”2012 年獲 國家技術(shù)發(fā)明二等獎“,先進 MEMS 衛(wèi)星設計制造關(guān) 鍵技術(shù)及應用”2019年獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎。
(3)生物檢測微系統(tǒng)方面
圍繞細胞分選檢測、生物分子檢測、人工聽覺微系統(tǒng)等方向,突破了高通量細胞圖形化、片上細胞聚焦分選、耳蝸內(nèi)聲電混合刺激、高時空分辨率相位差 分檢測等一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù) ,取得了一批原創(chuàng)性成果 ,研制了具有世界一流水平的高通量原位細胞多模式檢測系統(tǒng)、流式細胞儀、系列流 式細胞檢測芯片等檢測儀器 ,打破了相關(guān)領(lǐng)域國際 廠商的技術(shù)封鎖和壟斷。