文/本刊記者 段永利

廣東賽區(qū)

廣州奧松電子股份有限公司

傳感器是物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G等新一代信息技術(shù)的感知基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)來(lái)源，但目前國(guó)內(nèi)90%的傳感器芯片依賴進(jìn)口，高端傳感器芯片更是幾乎全部依賴進(jìn)口，嚴(yán)重制約了中國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也限制了尖端科技的發(fā)展。

廣州奧松電子股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“奧松電子”）是MEMS領(lǐng)域集芯片設(shè)計(jì)、芯片制造、封裝測(cè)試、終端應(yīng)用為一體的智能傳感器全產(chǎn)業(yè)鏈（簡(jiǎn)稱MEMS IDM）國(guó)家專精特新“小巨人”企業(yè)，擁有粵港澳大灣區(qū)先進(jìn)制程傳感器芯片制造和封裝測(cè)試量產(chǎn)線，已研發(fā)的30多個(gè)系列產(chǎn)品在產(chǎn)品尺寸、性能、封裝工藝等各方面達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)替代，緩解了國(guó)內(nèi)傳感器嚴(yán)重缺“芯”的局面。

勇于擔(dān)當(dāng) “啃”最難啃的硬骨頭

奧松電子高度重視自主研發(fā)能力，成立伊始，公司便成立了研發(fā)中心，目前擁有一支近200名工程師的專職研發(fā)團(tuán)隊(duì)，近五年來(lái)年均研發(fā)經(jīng)費(fèi)投入占營(yíng)業(yè)收入總額的20%以上，近三年累計(jì)研發(fā)出了30多項(xiàng)新產(chǎn)品。

然而，2020年突如其來(lái)的新冠肺炎疫情打亂了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的步伐。疫情當(dāng)下，美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家采取了嚴(yán)重的技術(shù)封鎖，限制多項(xiàng)傳感器相關(guān)技術(shù)的出口。而我國(guó)生產(chǎn)呼吸機(jī)、麻醉機(jī)的關(guān)鍵傳感器長(zhǎng)期全部依賴進(jìn)口，面對(duì)來(lái)勢(shì)洶洶的疫情，國(guó)內(nèi)核心關(guān)鍵傳感器一度短缺，嚴(yán)重限制了疫情期間必需品呼吸機(jī)、麻醉機(jī)的產(chǎn)能。

緊急關(guān)頭，奧松電子集全公司之力成立了醫(yī)用傳感器攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，在復(fù)工復(fù)產(chǎn)極為艱難的情況下，調(diào)配所有資源攻克新型醫(yī)療用微型差壓傳感器的研制。

創(chuàng)新不是一件容易的事，奧松電子遇到不止一道難關(guān)。

醫(yī)療用微型差壓傳感器作為方艙醫(yī)院的核心，要保證方艙7天每天24小時(shí)產(chǎn)生負(fù)壓效果，阻隔污染區(qū)與潔凈區(qū)，牢牢鎖住病毒不擴(kuò)散，需要檢50帕下的差壓。而一只蝴蝶煽動(dòng)翅膀就可以帶來(lái)150帕的壓力變動(dòng)，這一研究在當(dāng)時(shí)是世界級(jí)技術(shù)難題；關(guān)鍵傳感部件需要MEMS特色半導(dǎo)體生產(chǎn)線作為支撐，而國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，研發(fā)技術(shù)和制備工藝條件均受到國(guó)外的技術(shù)封鎖與行政限制，組建智能傳感器的核心芯片生產(chǎn)線在國(guó)內(nèi)還是一片空白；在微型差壓傳感器的實(shí)際研發(fā)過(guò)程中，奧松電子研制出的首批差壓傳感器芯片在0至50帕小量程卻無(wú)法滿足6毫伏以上的電壓變化量，靈敏度低，如何在不增加核心芯片尺寸的前提下能盡快投入到當(dāng)時(shí)的醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用中，如何把項(xiàng)目研究及量產(chǎn)的成本控制在預(yù)期的范圍內(nèi)？

創(chuàng)新方法 攻克“卡脖子”難題

難題當(dāng)前，方法為先。

面對(duì)項(xiàng)目中的難題，公司創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)查詢了發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)專利182項(xiàng)，均在125帕以上量程。在沒(méi)有研究材料參考的情況下，如何快速突破技術(shù)研發(fā)出50帕以下的微差壓傳感器是首要攻克的難關(guān)？

公司董事長(zhǎng)兼首席技術(shù)專家張賓親自主持該項(xiàng)目的研發(fā)，邀請(qǐng)半導(dǎo)體芯片專家進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)。經(jīng)過(guò)多次開(kāi)會(huì)討論，最終借助“IFR最終理想解”的方法，將要實(shí)現(xiàn)的最終目標(biāo)、理想結(jié)果、所需資源、存在的障礙一一列出，并分析避免障礙所需的條件，形成初步的概念方案。然后再利用功能分析法、因果鏈分析法，通過(guò)以往產(chǎn)品大量工藝驗(yàn)證數(shù)據(jù)，分析生產(chǎn)過(guò)程中添加材料的分量和順序、刻蝕的方法等因素對(duì)產(chǎn)品結(jié)果的趨勢(shì)分析，找到影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵問(wèn)題：懸膜膜厚過(guò)厚、工藝制程深寬比不足、電阻間距大、電阻溫度系數(shù)低、電阻鍍膜不均勻、垂直刻蝕精度差，并將電阻間距大、懸膜厚度過(guò)厚、工藝制程深寬比不足三個(gè)問(wèn)題定位為最核心的問(wèn)題，為未來(lái)項(xiàng)目研究的重要評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。

至于MEMS工藝難題，奧松電子之前多次與國(guó)內(nèi)外專家交流學(xué)習(xí)，建成了先進(jìn)的MEMS半導(dǎo)體智能傳感器特色芯片生產(chǎn)線，已涵蓋晶圓清洗、宣圖光刻膠、顯影、干法刻蝕、晶圓拋光、晶圓切割、封裝等工藝流程。隨著研發(fā)產(chǎn)品類型的不斷擴(kuò)充，還在陸續(xù)購(gòu)買不同的工藝設(shè)備，努力打造出國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的MEMS半導(dǎo)體傳感器集成電路全產(chǎn)業(yè)鏈。這也為微型差壓傳感器項(xiàng)目的研發(fā)提供了必要的工藝實(shí)踐條件。

為了解決工藝過(guò)程中懸膜厚度過(guò)厚、電阻間距大等工藝難點(diǎn)，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)先后利用九屏幕、資源分析、STC算子、物理矛盾等創(chuàng)新方法進(jìn)行分析，得出27種理論解決方案，然后邀請(qǐng)集成電路半導(dǎo)體行業(yè)專家，對(duì)這些概念方案從可行性、可靠性、成本三個(gè)維度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)得到7個(gè)最終實(shí)施方案。

經(jīng)過(guò)實(shí)際工藝過(guò)程的試驗(yàn)，形成了最終方案。團(tuán)隊(duì)采用DRIE深硅刻蝕工藝，優(yōu)化光刻版圖，增加復(fù)合基底，調(diào)整參數(shù)進(jìn)行流片，由此得到的微型差壓傳感器在0至50帕量程內(nèi)可精準(zhǔn)檢測(cè)出6毫伏以上電壓的變化量，尺寸縮小40%以上，成本相比進(jìn)口產(chǎn)品減少20%，徹底打破了國(guó)外對(duì)我國(guó)醫(yī)用傳感器的技術(shù)壟斷。該產(chǎn)品經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的不斷改進(jìn)研究，終于打破國(guó)外技術(shù)壟斷，實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)，目前在國(guó)內(nèi)多所醫(yī)院的醫(yī)用設(shè)備中已成功應(yīng)用，解決了呼吸機(jī)等醫(yī)療設(shè)備中缺少關(guān)鍵零部件的問(wèn)題。

通過(guò)創(chuàng)新方法的運(yùn)用，奧松電子啟動(dòng)了8英寸MEMS特色芯片生產(chǎn)線的建設(shè)，多款MEMS智能傳感器芯片均屬于科技前沿的產(chǎn)品，可面向全國(guó)提供全方位服務(wù)的一站式MEMS特色芯片解決方案。其中，奧松電子研發(fā)的溫濕度傳感器、氣體流量傳感器、液體流量傳感器、差壓傳感器、氣體傳感器、氧氣傳感器、水蒸氣傳感器、二氧化碳傳感器、PM2.5傳感器、X射線傳感器均已成功進(jìn)行成果轉(zhuǎn)化，為粵港澳大灣區(qū)發(fā)展智慧醫(yī)療、新能源汽車、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、智慧安防、智能家電等新一代信息技術(shù)領(lǐng)域提供了硬件技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)口，緩解我國(guó)智能傳感器關(guān)鍵技術(shù)被“卡脖子”的現(xiàn)狀，保障國(guó)家關(guān)鍵零部件供應(yīng)鏈安全。

創(chuàng)新理念 構(gòu)建全新管理模式

在當(dāng)今復(fù)雜的國(guó)際環(huán)境下，集成電路技術(shù)進(jìn)一步受到限制和封鎖，作為智能傳感器全產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，奧松電子的創(chuàng)新步伐一刻沒(méi)有松懈。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行技術(shù)探討

公司每年邀請(qǐng)創(chuàng)新方法專家對(duì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行多次專題培訓(xùn)，通過(guò)創(chuàng)新方法培訓(xùn)，進(jìn)一步增強(qiáng)了企業(yè)科研人員對(duì)TRIZ理論的深刻認(rèn)識(shí)，助力公司不斷增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，加快產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)更大效率的創(chuàng)新和突破。為提高全體科研人員的創(chuàng)新意識(shí)和熱情，公司還制訂科研創(chuàng)新獎(jiǎng)勵(lì)制度，鼓勵(lì)公司員工利用現(xiàn)有平臺(tái)和技術(shù)資料，開(kāi)展創(chuàng)新性研究并申請(qǐng)專利。2022年以來(lái)，公司已開(kāi)發(fā)20多個(gè)研發(fā)項(xiàng)目，申請(qǐng)50多項(xiàng)專利，其中發(fā)明專利25項(xiàng)。通過(guò)獎(jiǎng)勵(lì)制度的實(shí)施，幾年間，奧松電子的傳感器研發(fā)速度得到快速增長(zhǎng)，已有幾十款新產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。

此外，奧松電子還非常重視高端人才的引進(jìn)，目前已獲批建立了“博士后科研工作站”，積極引進(jìn)博士人才，為公司產(chǎn)品研究提供新的思路和方向。公司還組建了廣東省科技專家工作站，通過(guò)產(chǎn)學(xué)研合作方式，以項(xiàng)目為紐帶，聚集業(yè)界專家開(kāi)展共同研發(fā)，開(kāi)發(fā)出更多科技含量更高、市場(chǎng)前景更為廣闊的智能傳感器，促進(jìn)更多理論研究成果的轉(zhuǎn)化。

奧松電子以提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品與服務(wù)為己任，憑借產(chǎn)品性能可靠、測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，先后榮獲“國(guó)家專精特新小巨人”“高新技術(shù)企業(yè)”“廣東省科技專家工作站”“廣東省MEMS傳感器工程技術(shù)研究中心”“物聯(lián)之星”年度評(píng)選之最有影響力物聯(lián)網(wǎng)傳感企業(yè)獎(jiǎng)等榮譽(yù)稱號(hào)。2022年中國(guó)創(chuàng)新方法大賽全國(guó)總決賽期間，奧松電子的“基于TRIZ為主的多方法融合的一種新型醫(yī)療用微型差壓傳感器的研制”參賽項(xiàng)目榮獲一等獎(jiǎng)的殊榮。

奧松電子優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量，結(jié)束了我國(guó)溫濕度測(cè)量核心元件完全依賴進(jìn)口的歷史。公司高性價(jià)比的產(chǎn)品贏得國(guó)內(nèi)外廣大客戶的認(rèn)可與信賴，客戶群體涵蓋國(guó)內(nèi)外一線家電品牌，部分產(chǎn)品遠(yuǎn)銷日韓、東南亞、南亞、歐美等國(guó)家和地區(qū)。