《電子技術(shù)應(yīng)用》
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智能傳感器制造業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟:凝芯聚才,合作共贏,再創(chuàng)“徽”煌

2021-05-01
來源:與非網(wǎng)

  為貫徹落實中國制造2025、制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展、大數(shù)據(jù)等國家戰(zhàn)略,把握新一代信息技術(shù)深度調(diào)整戰(zhàn)略機(jī)遇期,提升智能傳感器產(chǎn)業(yè)核心競爭力,保障國家信息安全,2017年11月23日工業(yè)和信息化部按照《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》要求,結(jié)合《加快推進(jìn)傳感器及智能化儀器儀表產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃》,制定了《智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動指南(2017-2019年)》?!缎袆又改稀分С纸ㄔO(shè)國家及省級智能傳感器創(chuàng)新中心,依托基礎(chǔ)條件較好的科研院所和骨干企業(yè),以資金或知識產(chǎn)權(quán)入股形式合資設(shè)立獨立的法人主體,形成一批具有知識產(chǎn)權(quán)和核心競爭力的關(guān)鍵技術(shù)成功,培養(yǎng)一批復(fù)合型新人才骨干,核心器件設(shè)計與制造技術(shù)達(dá)到國際水平。

  作為中國三大傳感器研發(fā)制造基地之一,蚌埠擁有中國兵器工業(yè)第二一四研究所、希磁科技、北方芯動聯(lián)科等一批智能傳感器研發(fā)設(shè)計制造企業(yè),組建MEMS聯(lián)合工程實驗室等一批省級以上重大研發(fā)工程,成立了安徽省智能傳感器產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟。

  順勢而為,依托“安徽省智能傳感器制造業(yè)創(chuàng)新中心”平臺,2019年11月,由中國兵器工業(yè)第二一四研究所牽頭,聯(lián)合清華大學(xué)精密儀器系、上汽集團(tuán)技術(shù)中心、中科院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究院、安徽合力集團(tuán)公司、安徽芯動聯(lián)科微系統(tǒng)股份有限公司、合肥微納傳感技術(shù)有限公司、安徽奧弗醫(yī)療設(shè)備科技股份有限公司、安徽宏實自動化裝備有限公司、杭州熾橙數(shù)字科技有限公司等單位共同組建“智能傳感器制造業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟(中心)”。

  據(jù)智能傳感器制造業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟理事單位中國兵器工業(yè)第二一四研究所相關(guān)人士介紹,智能傳感器產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè),與集成電路產(chǎn)業(yè)相互支撐共同決定了國家的核心競爭力和國際地位。我國智能傳感器的研發(fā)體系中,各個研發(fā)機(jī)構(gòu)長期處于各自為政的情況,重復(fù)研究的情況屢見不鮮,不僅浪費了資源,也導(dǎo)致了新技術(shù)研發(fā)周期的延長,縮減了新技術(shù)能夠產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)和社會效益。創(chuàng)新聯(lián)盟的成立,可以匯聚各方資源,優(yōu)化資源配置,建立研發(fā)快速響應(yīng)機(jī)制,吸引國內(nèi)外的高端人才,最大限度的利用有限的資源產(chǎn)出最大的效益,加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作,從技術(shù)根源上徹底打破西方國家對我國智能傳感器領(lǐng)域的技術(shù)封鎖,對我國傳感器核心技術(shù)的發(fā)展起著巨大的推動作用,將進(jìn)一步提升安徽省乃至國家的智能傳感器創(chuàng)新能力,進(jìn)一步提升我國核心技術(shù)的國際競爭力,實現(xiàn)智能傳感器自主可控。

  智能傳感器制造業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟成立一年多來,取得了哪些重大進(jìn)展,芯思想研究院為此專程拜訪了聯(lián)盟,獲取了第一手的信息。

  創(chuàng)新聯(lián)盟自2019年成立以來,以中國兵器工業(yè)第二一四研究所為核心,依托該所6英寸0.5μm半導(dǎo)體工藝線、6英寸MEMS工藝線、光電器件工藝平臺、硅基太赫茲IMPATT(雪崩二極管)芯片工藝平臺、電子模塊及組件SMT(表面組裝技術(shù))工藝平臺、H級厚膜混合集成電路軍標(biāo)線、8寸LTCC生產(chǎn)線七大工藝平臺和工藝能力以及聯(lián)盟相關(guān)企業(yè)的設(shè)計能力,結(jié)合聯(lián)盟產(chǎn)業(yè)重心調(diào)整布局,將MEMS智能傳感器產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn),同時結(jié)合聯(lián)盟技術(shù)特色,確定了以高性能慣性器件、光通訊器件、紅外溫度傳感器、氣體傳感器、微流量傳感器、壓力傳感器等各類智能傳感器領(lǐng)域為重點產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。對標(biāo)國際先進(jìn)工藝,同時發(fā)揮自主創(chuàng)新能力,建立了四套特色MEMS體硅工藝體系,不斷提升聯(lián)盟MEMS研發(fā)能力以及產(chǎn)業(yè)化能力,著力打造國內(nèi)先進(jìn)的MEMS智能傳感器產(chǎn)業(yè)基地。

  一年多來,創(chuàng)新聯(lián)盟主要拓展五個領(lǐng)域應(yīng)用:

  一是人工智能領(lǐng)域、無人系統(tǒng)用高性能MEMS器件與組件:自主可控的MEMS慣性器件(陀螺儀、加速度計)與組件,在國內(nèi)高端MEMS慣性器件市場形成了絕對領(lǐng)先地位,可廣泛應(yīng)用于無人機(jī)、智能汽車領(lǐng)域;

  二是5G通訊及物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,包含MEMS光學(xué)元件、MEMS執(zhí)行器、射頻MEMS器件:現(xiàn)已開展了硅基濾波器、功分器、天線等產(chǎn)品開發(fā),相關(guān)產(chǎn)品具備產(chǎn)業(yè)化能力,依托5G通訊領(lǐng)域具有巨大市場前景,結(jié)合目前聯(lián)盟成熟的MEMS器件晶圓加工、封裝測試為一體化的工藝平臺,在提升我國光通信核心器件國產(chǎn)化水平的同時,搶先占領(lǐng)5G光通信領(lǐng)域戰(zhàn)略制高點;

  三是智能裝備用MEMS傳感器領(lǐng)域:主要應(yīng)用在工業(yè)監(jiān)控、智能移動終端、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域;

  四是高端醫(yī)療裝備領(lǐng)域:2020年新冠肺炎疫情突發(fā),應(yīng)對疫情的處置凸顯了加快補(bǔ)齊高端醫(yī)療裝備短板,加快核心技術(shù)攻關(guān),突破技術(shù)瓶頸,實現(xiàn)醫(yī)療裝備用核心器件自主可控;

  五是智能家居用MEMS器件領(lǐng)域:隨著物聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展,應(yīng)用于智能家居領(lǐng)域的氣體傳感器、陣列紅外溫度傳感器、壓力傳感器,聯(lián)合開發(fā)已實現(xiàn)6個產(chǎn)品系列。

  科技創(chuàng)新取得重大突破

  創(chuàng)新聯(lián)盟堅持產(chǎn)學(xué)研深度融合的技術(shù)創(chuàng)新體系,在智能傳感器技術(shù)領(lǐng)域新增省級及國家級重大科研項目近十項,涉及MEMS、EMCCD、SOC、微波毫米波、數(shù)模轉(zhuǎn)換、功率器件等多個技術(shù)領(lǐng)域,比如聯(lián)盟成員中國兵器工業(yè)第二一四研究所先后拿下多項國家及省部級重大科研項目,其中國家發(fā)改委“智能與新能源汽車核心芯片研制與產(chǎn)業(yè)化”項目,不僅可以將聯(lián)盟主要技術(shù)和產(chǎn)品向汽車領(lǐng)域拓展,同時將聯(lián)盟縱向科研開拓至國家發(fā)改委重點項目領(lǐng)域;與清華大學(xué)共同申報的“核高基”重大專項從“十三五”延續(xù)至“十四五”;與中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所合作的“數(shù)字診療裝備研發(fā)”專項,成功獲批科技部重點研發(fā)計劃。一年多來,聯(lián)盟成員單位授權(quán)發(fā)明專利30余項,發(fā)表核心期刊論文15篇。

  在關(guān)鍵技術(shù)方面,通過技術(shù)創(chuàng)新,培育核心技術(shù),依托核高基國家重大科技專項課題,攻克了一系列困擾MEMS產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù):比如6英寸SOI體硅MEMS工藝線在MEMS微結(jié)構(gòu)關(guān)鍵尺寸加工精度優(yōu)于0.3μm、重復(fù)性優(yōu)于0.5μm,加工垂直度優(yōu)于90°±0.1°;在EMCCD方面,以自主EMCCD器件為核心,完成了全國產(chǎn)化的、具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的EMCCD搜索與跟蹤系統(tǒng)研制,通過優(yōu)化組件結(jié)構(gòu),提升組件視頻圖像采集傳輸和視頻圖像處理的能力,使得EMCCD工藝開發(fā)和產(chǎn)品工程化取得長足發(fā)展;在LTCC器件方面,已具備完整的LTCC生產(chǎn)線和組封裝生產(chǎn)線,建立了多材料、多界面體系工藝、異形多空腔結(jié)構(gòu)、高密度集成、LTCC射頻器件、組件及微系統(tǒng)的制造工藝技術(shù)平臺,處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。

  在基礎(chǔ)技術(shù)方面,陀螺儀、加速度抗過載能力達(dá)到18500g以上,達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平;開發(fā)了高可靠硅硅直接鍵合、共晶鍵合、玻璃漿料鍵合、靜電鍵合和熱壓鍵合技術(shù),形成國內(nèi)最完整的鍵合工藝技術(shù),是國內(nèi)唯一的擁有兩次硅硅鍵合工藝的企業(yè);開發(fā)了不等高梳齒刻蝕技術(shù),達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平;完成了部分微系統(tǒng)3D先進(jìn)集成制造的單項工藝技術(shù)攻關(guān),為微系統(tǒng)產(chǎn)品研制與開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

  加快產(chǎn)業(yè)化發(fā)展腳步

  聯(lián)盟堅持“需求牽引、聚焦主業(yè)、解放思想、合作共贏”的方針,堅定不移對外合作,擴(kuò)大合作資源,鼓勵多渠道與聯(lián)盟內(nèi)以及聯(lián)盟外高校、科研院所、企業(yè)建立科研與產(chǎn)業(yè)合作,建立緊密地產(chǎn)業(yè)合作生態(tài)鏈。緊緊圍繞MEMS、傳感器等產(chǎn)業(yè),把推動MEMS器件產(chǎn)業(yè)化發(fā)展放到首要地位,力爭到2022年底,MEMS專業(yè)技術(shù)實現(xiàn)國家層面有站位、前沿領(lǐng)域有跟蹤、產(chǎn)業(yè)發(fā)展有作為,實現(xiàn)聯(lián)盟快速高質(zhì)量發(fā)展。

  以中國兵器工業(yè)第二一四研究所的6英寸MEMS工藝平臺、6英寸0.5μm半導(dǎo)體等工藝平臺為基礎(chǔ),形成六大產(chǎn)品方向:

 ?。?)MEMS慣性器件:與聯(lián)盟成員單位芯動聯(lián)科公司聯(lián)合設(shè)計、共同研制,已形成9款MEMS陀螺,7款MEMS加速度計,5款微慣性測量模塊等系列化貨架產(chǎn)品,核心指標(biāo)完成覆蓋國外同類產(chǎn)品,可應(yīng)用在無人機(jī)姿態(tài)測量,智能機(jī)器人輔助導(dǎo)航,橋梁健康檢測診斷等領(lǐng)域。

  (2)光MEMS器件:與聯(lián)盟成員單位中科米微公司聯(lián)合設(shè)計、共同研制了包括可調(diào)諧光衰減器、光開關(guān)、可調(diào)諧光濾波器在內(nèi)的9款光MEMSM微鏡系列產(chǎn)品,3款MEMS掃描鏡,“十四五”期間將圍繞光通訊,光傳感,光顯示,激光雷達(dá)等領(lǐng)域加大系列產(chǎn)品合作開發(fā);

 ?。?)MEMS紅外溫度傳感器:通過與聯(lián)盟成員單位合肥微納公司和蘇州容啟公司間聯(lián)合設(shè)計、共同研制,當(dāng)前已形成單元式與陣列式兩大類三種MEMS溫度傳感器產(chǎn)品,其中陣列式溫度傳感器具有靈活度高,同時具備測試移動目標(biāo)的優(yōu)點,“十四五”將重點圍繞智能家居、醫(yī)療健康等行業(yè)加大產(chǎn)品迭代與產(chǎn)業(yè)化;

 ?。?)MEMS氣體傳感器:與聯(lián)盟成員單位合肥微納公司聯(lián)合設(shè)計、共同研制,突破了復(fù)合介質(zhì)薄膜應(yīng)力匹配、難熔金屬高精度圖形化工藝,實現(xiàn)了國產(chǎn)化,主要檢測CO、VOC、NO等氣體,“十四五”將突破三位立體加熱臺的成套批生產(chǎn)工藝,進(jìn)一步降低傳感器功耗,提升傳感器性能;

  (5)MEMS微流量傳感器:聯(lián)合相關(guān)企業(yè)研制攻關(guān)MEMS微流量傳感器,用于噴墨打印機(jī)領(lǐng)域,目前國內(nèi)還是瓶頸。該項技術(shù)的突破成功將以創(chuàng)新的MEMS技術(shù)引領(lǐng)噴墨打印產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型,將為紡織、封裝、印刷電子等工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域帶來新的市場機(jī)遇。

 ?。?)MEMS壓力傳感器:研制攻關(guān)6款壓力傳感器,產(chǎn)品通過SOI工藝制作MEMS壓力傳感器敏感芯片,將敏感芯片經(jīng)金屬隔離充液封裝而成的壓力芯體以及配合專用ASIC芯片調(diào)理完成的各類變送器產(chǎn)品,主要應(yīng)用于航空航天、艦載船舶、石油化工等領(lǐng)域,在研的微壓力傳感器,將廣泛應(yīng)用于未來醫(yī)用健康領(lǐng)域。

  創(chuàng)新聯(lián)盟工作要創(chuàng)新

  “十四五”期間要建成創(chuàng)新能力國內(nèi)領(lǐng)先的“智能傳感器制造業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟(中心)”,孵化一批產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)高新技術(shù)企業(yè),部分技術(shù)和產(chǎn)品達(dá)到國際領(lǐng)先水平,引領(lǐng)安徽省成為集研發(fā)、制造、服務(wù)等于一體的具有國際競爭力、國內(nèi)領(lǐng)先的智能傳感器產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)。

  “十四五”期間將進(jìn)一步加快聯(lián)盟內(nèi)科技成果轉(zhuǎn)化和軍民融合發(fā)展,發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢,推動科技與市場、資本的有效結(jié)合,借鑒微系統(tǒng)所探索成立基金管理平臺公司的成功經(jīng)驗,聯(lián)盟以中國兵器工業(yè)第二一四研究所為主聯(lián)合省市地方政府、中兵投資以及產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)共同發(fā)起成立產(chǎn)業(yè)基金。該基金圍繞MEMS產(chǎn)業(yè)鏈上下游研發(fā)設(shè)計、原材料生產(chǎn)、設(shè)備制造、晶圓加工、封裝測試等領(lǐng)域的投資,尤其關(guān)注聯(lián)盟在MEMS主流產(chǎn)品方向具有技術(shù)優(yōu)勢的設(shè)計公司。

  “十四五”期間將由聯(lián)盟牽頭,整合各成員單位優(yōu)勢資源,聯(lián)合申報包括發(fā)改委、工信部、科技部等在內(nèi)的科技創(chuàng)新項目,提升聯(lián)盟在行業(yè)內(nèi)的影響力。

  “十四五”期間將優(yōu)先對聯(lián)盟成員單位開放中國兵器工業(yè)第二一四研究所現(xiàn)有的七大工藝平臺,組織制訂聯(lián)盟成員間落地項目成果轉(zhuǎn)化優(yōu)惠政策,為聯(lián)盟產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。


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