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园区动态|浏阳高新区:“小纽扣”撬动“中部芯谷”崛起

▲长沙晚报报道

一颗直径不过五六毫米的“小纽扣”,可以非常精确地把压力数据转化为电子信号,传送到你想要的接收处理终端,比如有车一族熟知的ESP(车身电子稳定系统),就必须用到这种“小纽扣”传感器。长期以来,这类核心技术和高端传感器市场基本上被欧美日企业一统江湖。

2019年,垄断的坚冰开始消融。1月16日,国内首条具有完全自主知识产权的压敏芯片生产线在浏阳高新区正式启用。

“第一批产品成功下线,试用情况良好!”2月26日,在湖南启泰传感科技有限公司,董事长王国秋拿起一盒“小纽扣”,自信地告诉记者:“和西方发达国家同类产品相比,不敢说超越,至少可以说同属第一方阵。”

▲浏阳高新区湖南启泰传感科技有限公司生产大楼,工作人员在超净车间进行芯片生产和检测。

研发

十年磨一剑,数学教授的“中国芯”

1963年出生的王国秋,还有另外一重身份:湖南师大数学与统计学院教授、博导。在湖南师大读的数学专业,又在国防科大学习、工作十几年后,转业回母校教数学,研究的却是传感器技术,王国秋笑称这是“业余爱好”。

跨行的“业余爱好”缘于对“中国芯”的满腔热情。何况,达·芬奇也说过,数学是一切科学的基础。

“在集成电路和微机电系统(MEMS)这块,我们国家的基础非常薄弱,上世纪六十年代,欧美日就开始起步,而我们当时却被耽误了。”王国秋说,这一耽误就落后了二三十年。

2000年,国家出台了一系列政策扶持集成电路产业发展,掀起了一股集成电路投资热。

看到机遇来了,王国秋与人合伙成立了一家叫“中芯”的数字技术公司,并于2003年研制出我国第一片具有完全自主知识产权的数字图像与视频压缩编码解码芯片。彼时,DVD进入千家万户,但解码芯片全部要从国外进口,每一台DVD得付几美元的专利技术使用费。

唯有创新才不会受制于人。2006年,王国秋带着在中芯公司赚的“第一桶金”——200万元,成立湖南启泰传感科技有限公司,把研究重心转向应用更为广泛的压敏芯片,并决定走产业化道路。

从“中芯”到“启泰”,延续了王国秋真挚的家国情怀。“为什么叫启泰?我们的英文是CHNTEK,中国技术,听起来就是启泰嘛。”

然而,压敏芯片的研制难度远超王国秋的预料。

“你问我做了多少次实验?哪里记得清啊!只记得烧坏的基底材料,就是这种‘小纽扣’,一箩筐一箩筐的。”

“要买材料、买设备、做实验,200万元很快就没了,还欠下了一屁股债,过年都有人上门讨债。”……

王国秋坦承,面对各种困境,自己也有过几近崩溃、差点放弃的时刻,“还好,最终挺过来了。”

2013年,压敏芯片关键技术的“堡垒”终于被攻克。

落户

“确认过眼神”,园区投资代建厂房

启泰传感和浏阳高新区的“联姻”,是一段温馨的故事。

“经过几次接触,就像谈恋爱,情投意合。”王国秋说,2015年,他带着技术和科研团队来到以智能制造为主导产业的浏阳高新区,双方签下了落户协议。次年3月,占地100亩的启泰传感物联网产业园项目奠基。

事实证明,对双方而言,都是“确认过眼神,遇上对的人”。

王国秋不能忘记,因为投资方的资金比约定时间来得晚,浏阳高新区决策层毅然拍板“开绿灯”,投入4000万元代建厂房,帮助企业渡过难关。“园区垫资为企业建厂,以前没有先例,的确没想到!”他说,自己到过不少地方,浏阳相关部门和园区为企业提供的“保姆式”服务尤其令人印象深刻。

解决了后顾之忧,王国秋带领团队全力以赴加紧工艺研发和生产线设计。

在集成电路行业里,设备、材料、设计、生产、测试、封装六个部分构成上下游产业链,一般一个企业只攻其一。而王国秋的压敏芯片线,因为涉高压、涉高温,基底材料并非普通硅基,而是特种金属,大小也并非标准规格,所以无法直接购买使用现有的设备,复制成熟的硅工艺,从材料、设备到技术、工艺,无人可以提供完全配套的体系,必须自己研发,自给自足。

“攻克关键技术花了7年时间,研发核心生产工艺和联合研发关键设备又花了3年。”王国秋感慨道,启泰传感很多工艺、技术完全靠自主攻关。目前,启泰传感已申报发明专利11个、实用与外观专利6个,掌握了大量的制程核心工艺。

除夕前一天,王国秋在微信朋友圈发布了“产线已通”的喜讯。他告诉记者,第一批产品于1月16日正式下线,并于1月29日在消防水压物联网系统中投入使用,即在消防栓内放置压敏传感芯片,储水及水压情况可实时反馈给消防部门、小区业主,这将杜绝火灾现场频频无水可用的困境。

产品表现如何?王国秋用了“性能卓越”四个字来表述。“国外同类产品一套得五六千元,我们两千元就可以拿下来。”

前景

“小纽扣”大市场,年产值可超150亿元

启泰传感物联网产业园位于浏阳高新区永裕北路,产业园内矗立着几栋灰色的建筑,办公楼和厂区看上去都很安静。

只有走进生产大楼,才能感受到只争朝夕而又有条不紊的氛围。从北京某研究院来启泰传感就职的魏小林,是公司总工程师,他带记者“全副武装”,从一楼的十多个辅助设施间,到二楼2000平方米的“超净车间”,逐一参观,并进行了现场科普。

一楼的辅助设施间均无人值守,只有芯片基底预加工车间有一名员工在放料,二楼的“超净车间”也仅有几名工程师在监测数据。魏小林介绍,压敏芯片是技术密集型产品,公司生产线有40多个环节,绝大部分流程都是自动化。

辅助设施间是为“超净车间”提供环境保障和材料、水、气等配套服务的。“压敏芯片对生产环境要求极为苛刻,1立方英尺(约合0.028立方米)空间中直径大于0.5微米的灰尘颗粒不能超过100个,比医院手术室的洁净要求还要高得多;用于清洗的水纯净到不能喝,因为除了H2O,没有别的成分。”魏小林解释说,如果基底材料上附着杂质,就会导致芯片膜层结合不牢固,影响芯片性能和寿命。

一根小拇指粗、看似不锈钢的金属条,放进高精密数控机床中,1分钟后就成了一颗颗光滑锃亮的“小纽扣”——这就是芯片的基底。经过研磨、抛光等预处理之后,这些基底会被送到楼上的“超净车间”,经过自动分拣、清洗、沉积、光刻、测试等诸多流程,再封装成传感器。

一颗颗待封装的“小纽扣”,细看发现正面有一些花纹。魏小林说,如果放在500倍的显微镜下,就能看到其中布满着密密麻麻的电路。

据介绍,压敏传感芯片生产线拉通后,还需经过3个月的良率爬坡期,以确保良率在90%以上。之后,再经过3个月测试,确保无质量问题,预计今年8月可以大批量生产。

压敏芯片可应用于军工和轨道交通、民用汽车、消防、智慧城市、石油化工等领域,不同领域对于传感器的要求不同,价格也不同,低的不过几十上百元,高的则几千上万元。

“预计今年可生产压敏芯片50万颗,封装成传感器后,产值在5亿元以上。第一期设计的年产能是600万颗压敏芯片,下半年二期也将启动建设,建成后可年产压敏芯片2000万颗,封装成传感器,年产值将超过150亿元。”王国秋表示,对比进口产品,启泰传感不仅在价格方面有优势,在服务方面更有优势,可根据要求定制化生产。

目前,启泰传感专注于智慧城市和交通轨道领域,并已收到轨道交通、消防等领域客户的订单。下一步,将进军汽车智能传感领域,这是一个巨大的市场。

现场连线

记者:启泰传感项目即将量产,这对于浏阳高新区意味着什么?

浏阳高新区党工委书记喻辉:启泰传感是浏阳高新区高质量发展过程中引进的一个重要项目,今年我们准备申报湖南省“5个100”项目,园区将按照“入规—申报高新技术企业—上市”的路径来推动启泰做大做强。我们将坚持新发展理念,瞄准高质量发展总目标,聚焦“产业项目建设年”和“营商环境优化年”两大主题,全力构筑产业、创新、人才、政策等多链融通的产业生态,形成集群发展,全力打造全国一流的“中部芯谷”,全面建设智造高地、产业新城、创业福地、生态园区。

项目名片

启泰传感物联网产业园项目是湖南省重点项目。经过十多年的努力,启泰传感攻克了MEMS(微机电系统)传感器中关键的核心技术和工艺,填补了国内的空白,使得具有自主知识产权的高端传感器得以大规模产业化。今年1月,公司建设的国内首条压敏传感芯片生产线成功通线,预计今年8月份可实现量产。二期达产后,可年产压敏传感芯片2000万颗,封装成传感器年产值将超过150亿元。

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