我國MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)化面臨著什么樣的問題？

　　【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(shí)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(fèi)、工控等領(lǐng)域，并成為競爭的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。
 

　　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(shí)也迎來了更大的發(fā)展機(jī)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(xiǎn)，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(jī)遇，采取必要的措施，大力推進(jìn)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(gè)性化、分散化特點(diǎn)
 

　　集成電路發(fā)展迅速的原因是標(biāo)準(zhǔn)化，晶體管是其核心，制造圍繞標(biāo)準(zhǔn)單元晶體管進(jìn)行，產(chǎn)品是即插即用的標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)是個(gè)性化的：一是沒有像晶體管那樣功能強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)單元，制造呈現(xiàn)個(gè)性化；二是沒有像CPU和存儲器市場那么大的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，產(chǎn)品呈現(xiàn)個(gè)性化。因此，其發(fā)展速度遠(yuǎn)低于業(yè)界的預(yù)測。
 

　　盡管MEMS傳感器個(gè)性化特點(diǎn)影響了其發(fā)展速度，但卻有利于我國實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展。主要體現(xiàn)在兩方面：一是制造個(gè)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(yuǎn)低于集成電路的要求，有利于我國實(shí)現(xiàn)制造突破；二是產(chǎn)品個(gè)性化帶來的是細(xì)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(shí)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(xiàng)
 

　　我國還沒有為傳感器專門制訂過科技計(jì)劃，盡管在許多國家科技計(jì)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(yuǎn)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(jìn)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(jī)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(jī)遇，針對MEMS傳感器的特點(diǎn)，盡快設(shè)立以產(chǎn)業(yè)化為導(dǎo)向的MEMS傳感器專項(xiàng)，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(qiáng)，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(yán)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(jī)械結(jié)構(gòu)，需要進(jìn)行三維微機(jī)械結(jié)構(gòu)加工，除了要關(guān)注電性能外，更要關(guān)注機(jī)械和力學(xué)等性能。而且，微機(jī)械結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)個(gè)性化，還沒有一種像晶體管那樣功能強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)微機(jī)械結(jié)構(gòu)。不過微機(jī)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(yuǎn)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(xiàng)支持，選擇合適的集成電路產(chǎn)線，進(jìn)行二次工藝開發(fā)，打造出適應(yīng)MEMS傳感器個(gè)性化制造需求的量產(chǎn)線。
 

　　由于MEMS傳感器芯片需求量遠(yuǎn)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(shí)，選擇合適科研機(jī)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(yàn)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(qiáng)企業(yè)
 

　　MEMS傳感器呈現(xiàn)出小批量多品種的個(gè)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(jìn)氣壓力傳感器、機(jī)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(jìn)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(xiàng)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(xiǎn)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(fèi)傳感器等，扶植有優(yōu)勢的MEMS傳感器企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)，在MEMS傳感器量產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，提高國產(chǎn)傳感器的市場占有率，做大做強(qiáng)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(gè)性化特點(diǎn)，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(gè)重要環(huán)節(jié)；產(chǎn)品公司根據(jù)用戶需求，進(jìn)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(gè)環(huán)節(jié)密切聯(lián)系在一起，產(chǎn)品公司可實(shí)現(xiàn)MEMS傳感器的大規(guī)模銷售。
 

　　因此，通過MEMS傳感器專項(xiàng)的實(shí)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(jìn)行相應(yīng)的產(chǎn)品研發(fā)和應(yīng)用驗(yàn)證，并在集成電路產(chǎn)線進(jìn)行二次工藝開發(fā)，實(shí)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(jìn)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(jī)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(gè)月的時(shí)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(jī)制(醫(yī)療物資保障組)重點(diǎn)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(shí)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