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谷传感器 中国传感谷,为万物制造“五官”

发布时间:2024-10-07 04:10:05

中国传感谷,为万物制造“五官”

6月12日,在安徽北方微电子研究院集团有限公司,技术人员在生产MEMS晶圆。徐旻昊摄

晶圆检测现场。徐旻昊摄

晶圆自动化生产现场。徐旻昊摄

在安徽北方微电子研究院集团有限公司,工作人员正在生产晶圆。徐旻昊摄

传感器相当于人类五官的延伸,让万物有了“眼睛”“耳朵”“鼻子”,变得更加智能。小到通信家电,大到航空航天,传感器的应用无处不在。

近年来,安徽省抢抓人工智能发展机遇,着力构建“一核两地多点”的产业布局,力争建设成为具有全国乃至全球影响力的人工智能科技创新策源地和新兴产业聚集地。

蚌埠市作为省内唯一的集成电路和MEMS晶圆生产线所在地,正全力推进中国传感谷建设,构建自主可控的芯体和传感器技术体系,已成为安徽省人工智能产业布局的重要一环。

四十余年沉淀“独门绝技”

一片指甲盖大小的传感器,通过把磁场、电流、温度等影响因素转换为电信号,从而助力设备的驱动,在新能源发电、新能源汽车等领域随处可见它的身影。

走进蚌埠市龙子湖畔边的安徽北方微电子研究院集团有限公司(以下简称北方微电子研究院),展厅内部陈列着一张张晶圆片,每个晶圆上都有非常精巧的内部结构。

“公司打造了多个自主的MEMS(微机电系统)工艺平台,以微纳制造工艺为核心,把传感器技术和微机电系统技术集成在一起,就能研制出MEMS传感器。”安徽北方微电子研究院集团有限公司党委书记、董事长陈丙根在集成电路领域深耕多年,“MEMS传感器的芯片制造工艺是个手艺活儿,可以说是公司的‘独门绝技’,而这也是智能传感器的底座。”

“做芯片难的不是设计,而是将设计图纸变为现实。”陈丙根介绍,传统半导体工艺是平面工艺,而MEMS芯片工艺是立体工艺,有多层结构,要一层层堆叠,精度要求高且结构复杂,同时还要有可靠性和一致性,便于生产制造。

安徽北方微电子研究院集团有限公司成立于2022年,以中国兵器工业第二一四研究所(以下简称“214所”)为主体单位,由华鑫智感等9家参控股公司组成。

成立虽晚,起步却早。早在1979年,214所就开始探索微电子技术研制领域。如今的北方微电子研究院已汇集40余年的技术积淀,建设有国内先进的6英寸MEMS体硅工艺中试研发平台,拥有国内领先、国际先进的完全自主知识产权的4套完整的MEMS工艺体系。

好“手艺”,带来好产品。“最近公司发布了2款导航级高精度MEMS惯性传感器、6个系列的MEMS压力传感器等,产品还在不断升级迭代。”陈丙根告诉记者,研制的产品还为“神舟”“嫦娥”等多项国家航天重点工程的“问天之旅”提供有力保障。

有了硬核工艺,也就有了发展的底气。依托214所多年从事微电子技术研制的技术、人才等积淀,2021年,在省级支持下,蚌埠启动建设中国传感谷,与位于合肥的“中国声谷”、芜湖的“中国视谷”并称安徽人工智能产业“三谷”。

星火燃起燎原之势

按照“一谷三园”产业集群总体布局,中国传感谷设立“一谷”即中国(蚌埠)传感谷,“三园”即传感谷MEMS核心器件产业园、传感谷科技孵化园、传感谷中央创新园,致力打造自主可控芯体最多、传感器种类最全、产值超千亿的产业集群。

安徽希磁科技股份有限公司(以下简称希磁科技)是谷内其中一家企业,专注磁性传感器及磁性传感器芯片设计、研发、生产以及销售。

6月11日,记者来到希磁科技生产车间内,透过窗户看到三条贴片机产线正高速运转。

“基于TMR(隧道磁阻)技术,公司进行磁性传感器的研发和生产,已研制出电流传感器、角度传感器、位移传感器等产品。”安徽希磁科技股份有限公司总经理办公室主任赵乾阳介绍,凭借对磁传感技术的掌握及创新,公司正为新能源汽车、智能电网等行业提供解决方案。

传感器在生活中是如何应用的?赵乾阳举了个例子,新能源汽车的行驶离不开电流传感器,它可以检测汽车充放电的电流,利用电磁感应原理的开环电流传感器对充放电电流进行过流保护,提高汽车电池的使用效率。还能实时采集动力电池组中每块电池的电压和温度,充放电电流及电池包总电压,防止电池发生过充或过放现象。

“在蚌埠,能切切实实体会到当地对企业创新、企业发展的重视,不管是厂房还是其他发展需求,园区服务的响应速度非常快,让企业发展无后顾之忧。”赵乾阳感慨。

除了希磁科技,芯动联科、有家硅光、依爱消防、双环电子等一批行业领军企业纷纷落子蚌埠。目前,中国传感谷已初步形成设计、制造、封装、筛选、测试及模块与系统集成应用等全产业链发展的生态体系。集聚智能传感产业相关企业200余家,其中高新技术企业50家,省级以上专精特新企业17家,覆盖产业上下游各个环节。

传感世界支撑智能未来

随着人工智能、物联网等技术的迅猛发展,新一轮技术革命即将到来,智能传感及相关产业将迎来巨大的发展机遇。作为中国三大传感器研发制造基地之一,蚌埠正依托现有基础,聚力打造千亿级智能传感全产业链集群,形成国内一流、世界知名的智能传感器集聚区。

发展并不是一蹴而就的,当下传感谷的发展仍面临产业规模偏小、优势发挥不充分、融资能力不强、资金投入不足、人才引育不易的发展问题。

政策犹如及时雨,为产业发展“输气补血”。近日,安徽出台《关于支持中国传感谷发展若干政策》(以下简称《若干政策》),内容涉及加大投入、创新发展、人才引育等五个方面,用真金白银支持中国传感谷发展。

突出“四链”融合。《若干政策》涉及资金投入、创新发展、人才引育、上市融资和海外发展五个方面,紧扣产业链部署创新链、人才链和资金链,全方位加快产业生态构建。突出产业需求。传感器产业是技术密集型产业,对人才和技术的需求较其他产业更加迫切,为此政策着重设计安排人才引育、技术攻关等支持,相关举措占整个政策近一半,把握了产业发展的重点方向和薄弱环节。

突出省市联动。《若干政策》既涵盖省级层面存量政策引导,也有市级层面政策综合支持,有利于发挥政策叠加效应,通过省市政策协同推动中国传感谷建设加快落地见效。

省科技厅人工智能专班工作组副组长吴锐表示,《若干政策》将推动以蚌埠中国传感谷为核心集聚区的智能传感器产业发展,加快中国传感谷建设,加速MEMS智能传感器重点领域和产业链关键环节的科技攻关,吸引更多上下游企业入驻传感谷,深入推进创新链、产业链、资金链、人才链深度融合。(鹿嘉惠)

中国经济向前“进”丨小小传感器如何撬动整条产业链发展大杠杆

进取,代表着努力上进,立志有所作为,这也正是中国经济表现出来的“精气神”。今年以来,新兴产业加速成长壮大,各地以科技创新引领产业创新,积极培育和发展新质生产力。

一季度,全国装备制造业增加值同比增长7.6%,高于全部规上工业平均水平1.5个百分点,其中,电子行业增加值增长了13%,新一代信息技术产业等战略性新兴产业增势良好。

传感器,是新一代信息技术产业里的“神经元”,也是物联网最重要的“元器件”之一。河南郑州此前开始布局传感器产业,今年一季度以来,产业发展步伐明显加快。

小小传感器

带来300亿年产值

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不久前,记者来到了位于郑州的这个全球最大的客车舱门生产车间,发现这里的机械臂干起活来一点也不机械——柔性流水线上送来的舱门铝板各式各样,有2000多款,并且不按套路出牌,但机械臂始终都能做到精准作业。而这一切,离不开这样一个智能视觉传感器,作业效率和准确度“进了好几个台阶”。

新场景催生新需求。在郑州这个智能传感器实验室里,记者看到,科研团队正在加紧研发一款柔性触觉传感器,它还有个名字叫“电子皮肤”,可以用到人形机器人上。在刚刚过去的一季度里,科研小组做出了一件新的样品。

记者在现场进行了体验,发现手指不同位置的压力以及温度都能被检测出来,哪怕是羽毛轻轻拂过,传感器也都马上有反应。汉威智能传感器实验室研发总监熊作平解释,小区域上集成了100个传感点,灵敏度很高,响应速度也很快,大概在1毫秒左右。

在郑州智能传感谷,记者转了一圈发现,一边是科研机构加快研发新产品,一边是企业在智能化改造过程中需要用到大量传感器。在智能传感谷里,这样迷你的供需对接会随时举办。

智能传感谷只是郑州传感器产业的集聚区之一,目前,郑州拥有约3000家传感器相关上下游企业,年产值达到300亿元。

在郑州市工业和信息化局的办公室里,记者看到一张图。郑州市工业和信息化局电子信息产业办公室主任王永军说,西边聚集的高校智库,为传感器产业提供新材料、信息技术等方面的支撑;分布在东边的新能源整车厂和智能终端厂商等,则为传感器产业提供大量的应用场景,“一西一东”的支撑作用明显,“过去传感器产业的基础优势不太明显,所以希望通过后天的努力,进一步引进、整合资源,使传感器产业更进一步。”

最新数据显示,今年一季度,郑州工业战略性新兴产业增加值同比增长16.9%,其中,新一代信息技术产业增加值增长达到21.2%。

用“河南烩菜”的方式

打造新型研究院

三年前,在郑州所有传感器企业中,能研发制造高端传感器的企业不到1500家;但在今天,这个数字翻了一番,扩展到了3000多家。记者同时还关注到这样一个指标:同样是三年时间里,郑州新增的各类传感器相关科研机构超过50家。这一家家新的研发机构,给这一片产业带来了什么样的新变化?

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记者来到河南省智能传感器产业研究院时,在现场留意到一个有意思的细节:尽管大家身着同一种工服,但仔细看,名牌上的一排小字却不尽相同,有的是传感器企业的,有的是大学的,有的是物联网公司的,还有行业协会的。他们同在一个研究院里工作,这样的研发新模式,也有人把它叫作“河南烩菜式的研究院”。

河南省智能传感器产业研究院工程师王栋说:“确实跟俺们河南烩菜一样,很多料,很多人,有豆腐,有粉条,每个人的职责不一样,功能不一样,但是又发挥各自的优势,最终和谐地在这个锅里组合到一起。”

“咱河南讲究一个‘中’,就是把各种菜慢慢炖,调和到一个非常好的味道。我们这里也是各取所长、跨界合作、不断磨合,最终将成果最大化、市场价值最大化。”郑州炜盛电子科技有限公司研发人员田雨这样说。

研发人员告诉记者,在过去很长一段时间里,传感器的迭代速度慢,研发周期长,随着传感器越来越智能,涉及的学科越来越多,越来越交叉,光靠一家来做研发,研发周期就会被进一步拉长,产品量产可能就会变得遥遥无期。

河南省智能传感器产业研究院副院长陈海永说:“其实是市场的需求决定了我们要去探索烩菜式的研发机构。就像我们一季度完成研发的这个激光气体传感器,它涉及光路、结构、电路、工艺这些方面,还有程序算法等等,我们就集合不同的人来做不同的部分,来更好满足市场需求。”

中国传感器与物联网产业联盟副理事长任红军向记者表示,借助各方面力量,最终实现“一升一降”,比如把设备的灵敏度从百万分之一提升到十亿分之一,同时还把产品价格从200多万元降到100万元以内,打开更大的市场空间。

一条共享产线背后

对于郑州的传感器产业来说,“烩菜式研究院”解决了人才、技术的问题,眼下,他们又在酝酿打造一个“更好的厨房”,让传感器相关企业可以有更好的环境进行创新,驱动产业持续发展壮大。

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当记者来到这里时,这片工地上正在加紧进行挖土和打桩。在刚刚过去的一季度里,这个产业园的整体建设进度达到30%。不久以后,一个面积51000平方米的高等级车间将拔地而起,一条全新的传感器产线将在这里运行。

郑州高新产业投资集团副总经理罗永嘉说,以前普通的传感器,大概是指甲盖大小,新的产线上了之后,会做到米粒大小甚至更小,而且功能会更多,平均利润也会上升20%左右。

更为特别的是,这条全新的产线将是河南传感器行业第一条共享产线,100多套高端精密制造设备将通过产业联盟的方式实现共享、共用,为各个传感器企业提供中试以及小批量制造服务。

郑州高新投资控股集团董事长马世光告诉记者:“每个企业自己建不划算,而且维护成本很高,所以我们就想,那做成一个公共平台、一个共享产线,让所有的企业都来用,来这里做研发、做小批量生产,来降低他们的创新成本。”

随着新产线的规划和建设,一批致力于科技成果快速转化的新型科研机构也随之而来。这家研究院在今年一季度加速开启技术转化业务。

郑州中科集成电路与系统应用研究院产业化处负责人贾凯说:“我们主要聚焦关键性技术研发、新产品开发、产线运营,依托我们自身的优势,能够让这里的传感器企业更好地跟上全球的研发节奏。”

郑州高新区智能传感器产业链链长王德敏告诉记者,新产线不光承载着企业所需的公共服务,同时也是当地产业发展的一块磁石,吸引着传感器产业链上下游加速向这里汇聚,从而释放出更大的协同效应,“这个产线的建成,对于我们整个产业链来说是个后盾。我们说,不进就会退,有进才有机会。我们这个产业要往上走,就必须保持住不断突破自己的进取心。”

进取态势突出!

新兴产业不断向前

传感器以及电子信息产业,只是中国经济的一个缩影。目前,各地在做好传统产业技术改造升级的同时,都在加快培育新兴产业和未来产业,做大做强新质生产力。因为这是中国经济转型和高质量发展的最大动力,也是最好的抓手。

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今年一季度,国家推出的新一轮大规模设备更新改造带动了装备制造业快速发展,特别是高技术制造业投资同比实现两位数以上增长,显著提升了工业企业的劳动生产效率。

在江苏苏州高新区,这家专做新型电力装备的企业,一季度订单同比大幅增长超过51%。今年以来,储能市场大爆发,让企业的新订单源源不断。为了应对不断增长的业务量,生产线持续上新,18套自主研发的新设备在不久前正式“上岗”。

“每个订单要求都不一样,如何既保证成本、又能高效响应客户需求,我们不断对产线进行技术升级,现在的新产线,换一次产品型号,时间从原来的3天压缩到现在1小时之内,带动生产效率提高了30%。”苏州高新区精控能源生产总监余小平说。

这家位于北京的汽车工厂不久前正式投入运行,专业实验室和生产车间紧密相连,进一步提高整车从研发到上市的平均速度。在浙江,这家民营航天企业用造汽车的方式造卫星,加快布局自己的全球首个商业卫星星座。

在黑龙江,这家新材料企业在一季度加大研发,将玻璃原片进行高精度加工,现在出产的新型柔性玻璃盖仅有0.03毫米厚,相当于一张打印纸厚度的三分之一,企业的订单已经排到今年三季度。黑龙江锦泰光电科技有限公司总经理王俊强说:“未来我们打算把下游产业带过来,形成产品链以及整机的组装链。”

一季度,新技术、新产品以及新商业模式不断涌现,国家统计局不久前透露的信息显示,“三新经济”在GDP中的占比每年以1个百分点的速度在增加,不断塑造中国经济的发展新动能、新优势。

中国社会科学院工业经济研究所研究员贺俊说,在一季度工业表现中,特别是以装备和电子信息为代表的先进制造业,进取态势更加强劲,新产业和新技术突破的速度以及产业化的步伐进一步加快,战略性新兴产业在工业中的比重进一步提升,工业整体效率和竞争力进一步提高,表明工业在国民经济中的“压舱石”作用更加稳固,新型工业化的基础更加坚实。

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责任编辑:刘波

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