□湘声报记者寻晓燕
从长沙往东沿杭长高速行车40多公里,就到了浏阳经开区(高新区)启泰传感物联网产业园,国内首条具有完全自主知识产权的压敏传感芯片生产线就在这里。
压敏传感芯片的技术和市场,曾长期被日本、英国、德国、瑞士等国企业占据,国内自足率不到1%。浏阳市政协委员、湖南师范大学教授王国秋带领团队潜心钻研10余年,攻克了“国产芯”生产全流程的难题,填补了这一领域工厂化生产线的国内空白。
王国秋
从兴趣爱好到专业研究
芯片是半导体元件产品的统称,王国秋团队专攻的压力传感器属于模拟集成电路的一种。压敏传感芯片广泛应用于工程机械、轨道交通、汽车、消防、智慧城市、石油化工、航空航天等领域。
“什么叫压力敏感?打个简单比方,通过你的手指触摸,即可测出多大的力。”王国秋指着办公桌上一颗直径不过五六毫米的纽扣式压敏芯片介绍,这粒压敏芯片可以非常精确地把压力数据转换为电信号,传送到接收处理终端,这是压力传感器的关键。它有多关键?比如高铁的刹车系统如果缺失了测压的传感器,整个高铁都动不了。
“全球传感器种类多达2.6万多种,而中国能做的只有6000多种,其中能做好的更是屈指可数。产业发展需求巨大,但国内又做不好,我想去突破这个壁垒。”在部队工作过16年的王国秋时时怀有使命感,在担任湖南师范大学数学与统计学院教授、博士生导师期间,面对国内军民两用的需求和国外技术的封锁,他开始将芯片作为兴趣爱好进行研究,并一头扎了进去。
在集成电路行业里,设备、材料、设计、生产、测试、封装这6个部分构成上下游产业链,企业间各负其责,协调发展,一个企业一般只做其中一块。为了全流程不被“卡脖子”,王国秋把芯片生产全流程的难题一并攻克了,每一个环节都由他和团队自主完成,2019年1月建成的这条压敏传感芯片生产线,完全自主且高标准。
压敏芯片生产车间
“纽扣式”压敏芯片
10余年艰难突破
王国秋是“中国芯”的较早研制者,曾获得军队科技进步一等奖和二等奖,主持过4项国家级集成电路项目,湖南省政府曾给他记一等功。
2000年,国务院出台《鼓励软件和集成电路产业发展若干政策》等一系列政策,扶持集成电路产业发展。深受鼓舞的王国秋与人合伙成立了一家数字技术公司,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。
2006年,王国秋成立湖南启泰传感科技有限公司并落户浏阳,把研究重心转向应用更为广泛的压敏传感芯片。他打出了“不管企业是否实现盈利,也一定要研发出不依赖于进口的‘中国芯’,在产品价格与质量上与国外竞争”的口号,并决定走产业化道路。
在实验室默默钻研了7年,王国秋团队终于在2013年攻破了压敏传感芯片的关键技术堡垒。
为了实现全产业链自主的梦想,王国秋还要对材料、工艺、设备等一一攻关。因为涉高压、涉高温,基底材料并非普通硅基,而是特种金属,无法直接购买使用现有的设备,无人可以提供完全配套的体系。王国秋带着设计图满世界跑,一一攻克了这些难题。
随后,又花了3年时间,王国秋研发了核心生产工艺和联合研发关键设备,终于实现了诸多工艺、技术完全靠自主攻关,并申报了多个发明专利及实用与外观专利,掌握了大量制程核心工艺。
“做研发,过程中任何环节卡住了,前面的功夫就都白做了。做工艺设计,思路一不对,全盘又得重新调整改进。你要尝试去走成千上万条路,直到行得通。整个研发期间,资金的筹措也是一大难题。”王国秋坦言,做芯片10多年真的非常艰难,面对各种困境,自认为抗压能力强的他,也有过几近崩溃的时刻,但从未想过放弃。每次放弃几天,又鼓足干劲加油干。
让“中国芯”更好进入市场
“你知道一台小汽车需要多少个传感芯片吗?至少几十个。”王国秋说,压敏传感芯片市场广阔,目前主要运用于四大领域:交通领域,包括汽车、轨道交通等,还有就是智慧城市、油气和石化、特种行业。
“买船租船,不如自己造船,一定要先有自己的核心产品,才能集中资源将产业做大做强。”王国秋说。
今年6月,王国秋自主研发的液压传感器装配线实现了量产,这意味着将可以解决长沙乃至全国工程机械产业的液压传感器配套需求。如今公司第一期工程坐拥6000多平方米、洁净度达100级的压敏芯片厂,每年将生产600万颗芯片和200万支传感器,年产值可达10亿元;待二期项目完工后,年产值可达50亿元。王国秋对于市场前景信心满满,他认为本土传感器产业的发展大有可为。
“国内的应用厂家能容忍进口产品的高价格,但不接受国产产品的价格。”王国秋坦言,有了自主核心技术的国产芯片厂家,目前进入市场并不容易。他呼吁国内应用厂家拉一把发展初期阶段的“中国芯”,未来可携手发展。