湖南启泰:打造智能制造中国芯

湖南省工业和信息化厅 gxt.hunan.gov.cn 时间:2020年11月19日 08:28 【字体:
  

    2020长沙网络安全·智能制造大会将于11月28至30日在长沙国际会展中心举行,大会以“创新引领 智造未来”为主题,充分展示长沙在网络安全、智能制造方面的成就,吸引更多相关企业落地长沙。在大会召开前,笔者走进位于浏阳高新区的湖南启泰传感科技有限公司,探寻这座“智慧工厂”的“智造”魅力。

    十五年磨一剑

    数学教授带队攻克“中国芯”

    据中国信通院数据显示,近年来我国传感器市场规模保持较快增长,近5年均保持两位数的增长率。

    但遗憾的是,由于国内芯片技术起步晚,因此传感器芯片的市场几乎被外国企业所垄断,这也导致国内厂商每年为采购芯片都要付出大量资金。不过,也有很多企业成功打破垄断,在传感器芯片领域取得不俗的成绩,湖南启泰便是其中之一。

    在启泰公司大厅,摆放着消防栓和消防水压监测系统,数据实时更新在大屏幕上。在消防栓内放置压敏传感芯片——一颗直径不过五六毫米的“小纽扣”,它可以非常精确地把压力数据转化为电子信号,将消防栓内储水及水压情况实时反馈给消防部门和业主。

    不要小看这枚小小的芯片,将它放在100倍的显微镜下,就能看到其中布满着密密麻麻的电路。

    芯片是传感器最核心部件,我国MEMS(即微机械微电子系统)传感金属基压敏芯片的自给率不足0.5%,中国也一直是高端传感器的进口大国。

    1963年出生的王国秋,是公司的创立者、掌舵人,还是湖南师范大学数学与统计学院教授、博士生导师。研究数学的他却选择攻克和专业毫不相关的传感器技术,坚持15年持续研发,攻克了MEMS传感器中芯片关键技术,把口中戏称的“业余爱好”做出了世界级水准,首次实现了具有中国自主知识产权的高端传感器芯片大规模产业化,其技术达到世界领先水平,价格较进口产品也有一定的优势,填补了国内产线空白,打破国外对我国高端压力传感器金属基芯片技术的封锁。

    根据王国秋介绍,该芯片可完全替代进口芯片,相比市场上同类型芯片,启泰的芯片还具有诸多优点,不仅测量精度更高,而且价格还比国外同类产品便宜,也正是基于上述两点优势,目前启泰已经接到国内大公司的订单,成绩斐然。

    上下游全贯通

    突破芯片“卡脖子”技术

    在启泰金属基底压敏芯片生产线上,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,几十秒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。

    一楼的辅助设施间均无人值守,二楼2000平方米的“超净车间”也仅有几名工程师在监测数据。该生产线有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,一立方英尺空间中直径大于0.25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H_2O,没有别的元素。”王国秋介绍,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。

    据介绍,压敏传感芯片生产线拉通后,经过了9个月的良率爬坡期,目前良率93%以上。之后,再经过大量、长时间的实测,才能确保芯片的品质无问题。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,高的则高达数千上万元。

    在集成电路行业里,设备、材料、设计、生产、测试、封装这六个部分构成上下游产业链,企业间各负其责,一般一个企业只做其中一块。

    值得一提的是,启泰的技术100%自主研发,工艺100%自主研发,光刻机等核心设备与国内厂家联合研制,基材、靶材和光刻胶等辅材均是与国内厂家联合研发。启泰几乎建立了一个产业生态圈。

    王国秋不无骄傲地说:“作为芯片从业者,不希望在任何环节被任何人卡脖子。”

    “我们在国内是唯一的一条工厂化金属基底压敏芯片生产线,我们希望在未来的3到5年以内,启泰公司在国内该领域把握第一名,在国际上有较强的竞争力,改变中国传感器产业不大也不强的面貌。”王国秋坚定地说道。 目前,公司正在规划专为汽车产业研发的第二条金属基压敏芯片生产线,生产线达产后,将年产压敏芯片3000万颗,生产水平达到工业4.0的标准。

    企业名片

    湖南启泰信息技术有限公司成立于2006年3月,于2015年11月入驻浏阳高新技术产业开发区,并变更成立湖南启泰传感科技有限公司,是一家专业从事金属薄膜压力芯片及精密传感器的研发生产和销售的现代高科技企业。

    启泰传感物联网产业园项目落户浏阳高新区,于2016年启动建设,占地100亩,总投资10亿元,分两期建设。第一期投资5亿元,占地35亩,一期建成后年产压敏芯片600万颗,封装成传感器后,年产值10亿元以上;第二期扩产后,年产压敏芯片3000万颗,封装成传感器或制成应用系统后,年产值超过50亿元以上。



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