【儀表網(wǎng) 儀表產(chǎn)業(yè)】MEMS的大優(yōu)勢是可以利用微電子技術(shù)將傳感器、執(zhí)行器和處理電路集成在一起構(gòu)成單片集成傳感器或系統(tǒng)，更可以實現(xiàn)傳感器芯片的大規(guī)模批量制造，已廣泛用于信息、汽車、消費、工控等領(lǐng)域，并成為競爭的戰(zhàn)略制高點。
今年以來，我國包括代工業(yè)務(wù)在內(nèi)的芯片產(chǎn)業(yè)面臨著市場挑戰(zhàn)，同時也迎來了更大的發(fā)展機遇，傳感器作為信息感知的基礎(chǔ)芯片也是如此。面對可能存在的供應(yīng)鏈風(fēng)險，國內(nèi)企業(yè)開始著手構(gòu)建穩(wěn)定的國內(nèi)供應(yīng)鏈，改變傳感器受制于人的被動局面。
我們一定要抓住國產(chǎn)傳感器需求迫切的機遇，采取必要的措施，大力推進我國MEMS傳感器的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，提升傳感器芯片的自主創(chuàng)新能力。
MEMS傳感器具有個性化、分散化特點
集成電路發(fā)展迅速的原因是標準化，晶體管是其核心，制造圍繞標準單元晶體管進行，產(chǎn)品是即插即用的標準集成電路，技術(shù)發(fā)展可通過摩爾定律清晰預(yù)測。令人遺憾的是，MEMS傳感器的特點是個性化的：一是沒有像晶體管那樣功能強大的標準單元，制造呈現(xiàn)個性化；二是沒有像CPU和存儲器市場那么大的標準產(chǎn)品，產(chǎn)品呈現(xiàn)個性化。因此，其發(fā)展速度遠低于業(yè)界的預(yù)測。
盡管MEMS傳感器個性化特點影響了其發(fā)展速度，但卻有利于我國實現(xiàn)跨越發(fā)展。主要體現(xiàn)在兩方面：一是制造個性化還沒有形成通用制造流程，技術(shù)更新?lián)Q代緩慢，對工藝設(shè)備要求遠低于集成電路的要求，有利于我國實現(xiàn)制造突破；二是產(chǎn)品個性化帶來的是細分市場，產(chǎn)品形態(tài)與客戶高度關(guān)聯(lián)，單一公司難以壟斷，有利于我國發(fā)揮本土優(yōu)勢實現(xiàn)應(yīng)用突破。
設(shè)立以產(chǎn)業(yè)化為導(dǎo)向的MEMS傳感器專項
我國還沒有為傳感器專門制訂過科技計劃，盡管在許多國家科技計劃中包含傳感器的內(nèi)容，但基本都屬于從屬地位，沒有得到足夠的重視，發(fā)展速度遠不盡如人意，使得國內(nèi)市場一直被國外產(chǎn)品壟斷。另一方面，國產(chǎn)傳感器的落后也使得國內(nèi)用戶大多不選用國貨，進一步拉大了國產(chǎn)傳感器與國外產(chǎn)品差距，造成了產(chǎn)品越?jīng)]人用越不行的惡性循環(huán)。目前的芯片供應(yīng)鏈形勢，給許多國內(nèi)傳感器用戶帶來了空前的危機感，有了構(gòu)建國內(nèi)穩(wěn)定供應(yīng)鏈的迫切需求。
因此，應(yīng)該搶抓機遇，針對MEMS傳感器的特點，盡快設(shè)立以產(chǎn)業(yè)化為導(dǎo)向的MEMS傳感器專項，全力構(gòu)建MEMS傳感器制造體系，扶植有特色的MEMS傳感器企業(yè)做大做強，提升國產(chǎn)傳感器的市場占有率，提升傳感器芯片自主能力，改變嚴重受制于人的局面。
二次開發(fā)集成電路產(chǎn)線 構(gòu)建MEMS傳感器制造體系
MEMS傳感器制造從本質(zhì)上講是基于微電子技術(shù)，但與集成電路又有很大不同，因此，不能直接將常規(guī)集成電路產(chǎn)線用來制造傳感器芯片。集成電路芯片制造的核心是晶體管，制造工藝為平面工藝，關(guān)注的主要是電性能。
MEMS傳感器芯片制造的核心是微機械結(jié)構(gòu)，需要進行三維微機械結(jié)構(gòu)加工，除了要關(guān)注電性能外，更要關(guān)注機械和力學(xué)等性能。而且，微機械結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)個性化，還沒有一種像晶體管那樣功能強大的標準微機械結(jié)構(gòu)。不過微機械結(jié)構(gòu)的尺寸一般都在微米量級，對工藝設(shè)備的要求遠低于集成電路，通常的集成電路產(chǎn)線經(jīng)過二次工藝開發(fā)，都能滿足MEMS傳感器的制造需求。
因此，可通過MEMS傳感器專項支持，選擇合適的集成電路產(chǎn)線，進行二次工藝開發(fā)，打造出適應(yīng)MEMS傳感器個性化制造需求的量產(chǎn)線。
由于MEMS傳感器芯片需求量遠小于集成電路芯片，而且轉(zhuǎn)產(chǎn)MEMS傳感器芯片投入大，為提高集成電路芯片廠轉(zhuǎn)產(chǎn)MEMS傳感器芯片的積極性，應(yīng)對MEMS傳感器芯片量產(chǎn)線給予資金支持和稅收優(yōu)惠。同時，選擇合適科研機構(gòu)，建立MEMS傳感器芯片研發(fā)平臺，用于MEMS傳感器前期開發(fā)樣品研制，建立MEMS傳感器中試平臺，用于MEMS傳感器產(chǎn)品開發(fā)量產(chǎn)工藝驗證，全力構(gòu)建出我國MEMS傳感器制造體系。
發(fā)揮本土優(yōu)勢 做大做強企業(yè)
MEMS傳感器呈現(xiàn)出小批量多品種的個性化特色，不同的傳感器產(chǎn)品形態(tài)有明顯的不同，即使是同一種傳感器，使用場合不同其產(chǎn)品形態(tài)也有明顯的不同。例如，僅汽車壓力傳感器就有進氣壓力傳感器、機油壓力傳感器、剎車壓力傳感器、變速箱壓力傳感器、燃油箱蒸汽壓力傳感器、高壓共軌壓力傳感器等，其產(chǎn)品形態(tài)與應(yīng)用場合密切相關(guān)，是典型的用戶關(guān)聯(lián)產(chǎn)品。
用戶關(guān)聯(lián)產(chǎn)品的市場營銷需要與用戶密切互動，這可充分發(fā)揮本土企業(yè)與用戶溝通便利、進行定制半定制保姆式服務(wù)等優(yōu)勢，使本土企業(yè)在與國外公司競爭中處于有利地位。
因此，MEMS傳感器專項可選擇一些用戶關(guān)聯(lián)度高、市場規(guī)模大和存在供應(yīng)鏈風(fēng)險的產(chǎn)品，如汽車傳感器、儀器儀表傳感器和量大面廣的消費傳感器等，扶植有優(yōu)勢的MEMS傳感器企業(yè)進行產(chǎn)品研發(fā)，在MEMS傳感器量產(chǎn)線實現(xiàn)量產(chǎn)，提高國產(chǎn)傳感器的市場占有率，做大做強本土MEMS傳感器企業(yè)。
完善我國MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)鏈
MEMS傳感器的產(chǎn)業(yè)鏈包括用戶、產(chǎn)品公司和制造體系。由于MEMS傳感器的個性化特點，其產(chǎn)品開發(fā)必須與用戶密切結(jié)合，用戶是其產(chǎn)業(yè)鏈中的一個重要環(huán)節(jié)；產(chǎn)品公司根據(jù)用戶需求，進行MEMS傳感器產(chǎn)品開發(fā)；由于MEMS傳感器的制造涉及芯片加工，工藝線投入大，一般產(chǎn)品公司可通過共享來完成。這三個環(huán)節(jié)密切聯(lián)系在一起，產(chǎn)品公司可實現(xiàn)MEMS傳感器的大規(guī)模銷售。
因此，通過MEMS傳感器專項的實施，可將我國MEMS傳感器的大用戶、有優(yōu)勢的MEMS傳感器產(chǎn)品公司和研發(fā)量產(chǎn)線組織在一起，針對大用戶的產(chǎn)品需求，進行相應(yīng)的產(chǎn)品研發(fā)和應(yīng)用驗證，并在集成電路產(chǎn)線進行二次工藝開發(fā)，實現(xiàn)傳感器大規(guī)模量產(chǎn)，打造出我國MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)鏈，提升國產(chǎn)傳感器的市場占有率，解決傳感器芯片受制于人的問題。
MEMS傳感器的產(chǎn)業(yè)化離不開集成電路企業(yè)的參與，2010年我國有集成電路企業(yè)開始參與MEMS制造。產(chǎn)業(yè)鏈上下游開展產(chǎn)學(xué)研用合作，進行了打造MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)鏈的初步嘗試，建立了用戶、產(chǎn)品公司和量產(chǎn)線的有機聯(lián)系，取得了好的效果。目前在無錫華潤上華科技有限公司建立的MEMS傳感器量產(chǎn)線，代工產(chǎn)品涉及汽車壓力傳感器、麥克風(fēng)和紅外傳感器等產(chǎn)品，代工客戶數(shù)超過30家，客戶包括主板上市企業(yè)和科創(chuàng)板上市企業(yè)，客戶MEMS麥克風(fēng)的市場份額處在世界前幾位，支持了一批MEMS產(chǎn)品公司的發(fā)展。
特別是疫情發(fā)生后，無錫華潤上華科技有限公司參加了工信部組織的紅外額溫槍聯(lián)合會戰(zhàn)，不到3個月的時間為抗擊疫情提供了超過3700萬只紅外傳感器芯片，有的代工客戶還是國務(wù)院應(yīng)對病毒肺炎疫情聯(lián)防聯(lián)控機制(醫(yī)療物資保障組)重點防控物資任務(wù)調(diào)撥單位，建立的量產(chǎn)線在抗擊疫情的關(guān)鍵時刻發(fā)揮了重要作用。
作者王躍林，供職于中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
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