启泰“传感中国芯”的湖南担当

——解读中国首条压力传感芯片量产线背后的故事

■ 李 治

(刊载于《湖南日报》2021年12月1日10版)
#中国科技##传感器#
不久前,在国家智能传感器创新中心等单位主办的第二届中国智能传感大会上,湖南启泰传感科技有限公司(简称:“启泰公司”或“启泰”)被评为“2021感知领航年度杰出创新企业(成长型企业组,全国总共三家)”,公司董事长兼总经理王国秋被评为“2021感知领航八大标杆人物之一”。作为唯一代表,为湖南捧回行业盛会的最高荣誉。

传感器是物联网、大数据、人工智能、智能制造等新一代信息技术的感知基础和数据来源,已经成为推动数字经济转型升级与高质量发展的关键基础与重要引擎。

从人类社会发展趋势表明,传感器的需求量将随着经济和科技进步而水涨船高。《第三次工业革命》和《零边际成本社会》作者杰里米·里夫金甚至曾大胆猜想,“2030 年,全球应用的传感器数量将从 2013 年的 35 亿个突飞猛进到超过 100 万亿个,人与自然环境通过传感器紧密相连。”

近些年来,随着国际产业竞争格局的变化,全球万亿级传感器产业格局重新洗牌。这为智能传感器国产化带来新的挑战与机遇。

制造业正朝着数字化、智能化的方向转型,传感器的大量使用将是传统制造业实现高质量发展的必然选择,这为传感器企业的发展提供了前所未有的机会。

王国秋介绍,在工业控制、石油石化、采油炼油、航空航天、城市管网监测、工程机械、汽车等领域,压力传感器使用非常广泛。如一辆传统燃油汽车上面,压力传感器超过20颗。在未来发展中,压力传感器会趋向微型化、内置化、数字化、网络化方向发展。

产业竞争为传感器打开巨大的市场机会,正是检验企业技术真功夫的关键时刻。

“我不能说启泰的产品超过了欧美国家,但至少不会逊色。”启泰公司所在的长沙是工程机械之都,全球50强中,有4家在此地。

长沙工程机械产业规模全国第一,但液压传感器作为关键零部件还长期依赖进口。两年前,启泰量产线通线,长沙乃至全国工程机械产业的液压传感器配套需求均可实现自主可控。

经过对产品的严格筛查,启泰公司今年已是本土三一集团、中联重科、山河智能等工程机械巨头的合格供应商。

沈阳国仪检测技术有限公司等业内权威机构的抽查检测结果表明,由工程机械类客户单位送检的启泰传感器,各项指标均达到优良水平。大部分指标甚至高于国外一流企业的产品。

王国秋提到一件趣事,一家企业在对启泰公司产品的反复测试中,发现其各项性能指标好得超乎预期。怀疑启泰特意挑好的送检。有一次搞了个突然袭击,派人直接上门,找到库房挑了一些刚出产的产品去测试。结果发现,性能指标和之前的测试完全一致。

【自主可控】 传感器虽小作用大

在我国民用市场完全空白的金属基MEMS压敏芯片领域翩翩起舞,开启自主可控的全新技术时代,启泰公司凭什么这么牛?其技术产业化的价值到底有多大?

早些年,我国对传感器的发展有很大的争议。很多人认为传感器非常重要,需要国家加大力度来支持。但也有一种声音说,传感器单体价值不高,发展起来非常难,中国没有必要去做,用国际上现成的产品就好。美其名曰,产业分工。

王国秋介绍,我国自己能够生产的传感器敏感芯片占据份额不到10%。比如压敏金属基芯片,国产率不到0.5%。国内民品市场国产芯片,在启泰量产之前,颗粒无收。

“没有传感器,什么设备的能力都发挥不出来。所以传感器单个价值不大,但作用巨大。” 王国秋说,我国去年起加大对传感器研发的支持力度。但这种支持多从研究型出发,忽略了产业型。而产业化主要靠各种设备、工艺来保障。如果在特种工艺和设备上没有投入的话,产业化不可能有结果。

王国秋说,传感器敏感芯片生产线不像一般的集成电路产线那样具有通用性,一条传感器敏感芯片线,往往只能做很少种类的产品。比如说做温度传感器的产线不能做压力传感器,反之亦然。

“尽管单条线3到5亿元的投资看起来不大,但是由于传感器的种类太多,要把这两三万种传感器敏感芯片都做全,这个投资也是一个巨大的数额。”王国秋表示,传感器敏感芯片短期内完全自主可控有困难,有些传感器芯片不花10-20年时间是做不好的。

创新不是空喊口号,没有速成法,不经过长期积累是无法创新的。

基于科学预见和科学家情怀,启泰在压力传感器产业化这条道路进行了长期的艰辛探索。

启泰作为一个民营企业,在国家早期没有一分钱的投入下,在这个“高技术门槛、高资金门槛、高人才门槛”的微机电领域,以不管企业是否实现盈利,也一定要研发出“传感中国芯”,在产品价格与质量上与国外竞争的目标。凭借着满腔热诚和湖南人“吃得苦、霸得蛮、耐得烦”的秉性,王国秋最终坚持了下来。

在“十四五”开局之年,国家已将微机电系统作为集成电路的特色工艺纳入到了“十四五”前沿攻关技术领域,“传感中国芯”真正迎来了发展的春天。

【研发历程】 这把剑磨了十五年

压力传感器的核心技术是敏感芯片,从相关技术的研发到量产,王国秋这把剑磨了15年。

王国秋是从事“中国芯”较早的一批科研人员。早年在国防科技大学工作,后任湖南师范大学数学与统计学院教授、博士生导师。曾获得全军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,湖南省政府曾给其记一等功。

2006年,王国秋研究重心转向应用广泛的压敏芯片和传感器,并决定走产业化道路。但是,压敏芯片的研制难度远超王国秋的预料。实验数不胜数,纽扣般大小的基底材料一箩筐、一箩筐的被烧坏。仅从2019年通线开始,调试工艺和设备用的芯片就消耗了1.9万颗。

但他的投入几近痴迷,这些年心无旁骛,没有做过其他投资。别说不赚快钱做房地产,连自己的住房都一直没有买,股票从没开过户。

研发是有风险的,因为一旦卡在一个环节上过不去,意味着前面的所有投入都白费。

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

2013年,符合国际主流技术的压敏芯片关键技术终于破冰。这不是简单地重复国外的技术,而是一场颠覆性原创,研发了全新的功能材料和电路布局。

2016年开始建量产中试线,2019年,启泰的一条规范的高标准金属基压敏芯片生产线建成,从材料、核心技术、关键工艺和设备,到厂房的设计、芯片检测、封装均由启泰团队自主完成。

这是国内第一条量产线,也是目前唯一的一条。

自此,启泰攻克了“传感中国芯”生产全流程的难题,填补了我国规模化生产线的空白。

长沙市工程机械协会常务副会长兼秘书长吴京生说,启泰生产的芯片,是中国目前很少几类能与国际先进同类芯片相PK的芯片产品,是真正填补市场空白的具有核心竞争力的技术产品。

通线的喜悦实在是太短暂。还没有来得及好好休息一下,意料之中的“拦路虎”很快又出现了。芯片产线最麻烦的是良率、产能双爬坡,启泰生产线的第一批下线产品合格率不到20%。于是,启泰人开始了艰苦的良率爬坡。

所谓的良率爬坡,就是攻克产线里几十套生产工艺,任何一套工艺没有攻克,生产就会在这个环节停摆。例如,在光刻环节,由于进口的光刻胶不适合金属基底,启泰人硬是“跨界”配置出了自己的光刻胶,定制出了自己的光刻机。没有专用光刻机,生产效率是不可能提升的,产品的品质更无法保证。在产线建设中,由于芯片的基底不是硅材,由此导致传统的设备失效,这样的学费交了许多。如研磨机也是由国内知名厂商定制的,但它达不到对粗糙度的要求,第一台研磨机就交了学费。

又是一年半时间的努力,在产线上喂了1.9万颗基底,启泰产品现在的良率终于稳定在95%上下。

“在这个行业里面,95%良率是目前的天花板了。”王国秋自豪地说。

产能爬坡也在同步进行。启泰第一条线的设计产能是每年600万颗。目前正在根据市场的需求,逐步释放产能。

不久的将来,启泰首条线每年可生产600万颗金属基压敏芯片和数百万支传感器,年产值可达10亿元。

【湖南力量】 “三个高地”生力军

11月28日上午,中国共产党湖南省第十二次代表大会在省人民会堂胜利闭幕。

在全面落实“三高四新”战略定位和使命任务,为全面建设富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化新湖南而努力奋斗的历史号角声中,启泰正加快启动第二条生产线的建设。产品专门针对新能源汽车,年产值将达到50亿元,可填补我国汽车传感器这类芯片领域产线的空白。

今年的省政府工作报告明确提出,要重点抓好十大技术攻关项目。其中列出的“湘潭大学碳基生物等先进传感器件项目”提到,湘潭大学、启泰传感等正在研制的传感器,突破碳基场效应晶体管传感器和我国工程机械、汽车产业液压装备发展的高性能压力传感器关键瓶颈技术,实现液压装备金属基薄膜压力传感器芯片产业化,建设液压装备压力传感器封装生产线,实现进口替代,提升我省工程机械关键核心零部件配套能力。

不久前,建设银行给予启泰传感授信1.39亿元,第一笔款项8000万元已到账。这些资金主要用于芯片产能的建设上。

建行浏阳支行行长章卓说,建行以服务全省全面落实“三高四新”战略定位和使命任务、增强服务国家建设能力为己任,今年以来,通过“五大行动”已对重点高科技型企业实现了走访的全覆盖。“对湖南十大攻关项目启泰的支持,得益于省行浓厚的创新氛围和创新实力。在省行直接指导下,我们通过产品创新,克服了公司处于初创期在融资上的系列限制,成功实现授信,这在金融支持科技企业发展上有较强的示范意义。基于启泰在传感器领域的核心地位,我们会长期合作而不仅仅是微风拂面式的短期支持。”

11月中旬,中国安全应急产业大会创投交易会发布项目评审结果,启泰公司“智慧消防物联网监测系统”入选为50大优秀项目之一,项目的核心支撑点就是启泰芯片在低压领域的重大突破。在国际上,这类芯片的最低测压只能到1MPa。而启泰芯片的最低测压可以到0.2MPa,将测量能力下探了两个数量级。

此前,长沙银行对启泰的预授信高达20亿元,积极支持启泰传感进军智慧消防领域。

今年5月29日,湖南省传感器产业促进会第一次会员大会在长沙召开,王国秋当选第一届会长。

湖南省传感器产业促进会的成立,是传感器产业发展的一座里程碑。

在启泰等行业龙头企业带动下,促进会将加快传感器关键核心技术攻关,攻克关键技术,发挥传感器产业促进会引领、规范、协调、服务的重大作用,未来将引导全省人工智能与传感器产业快速健康发展,助力湖南省打造成为传感器产业强省,为建设现代化新湖南贡献力量。

“传感器核心是敏感芯片,在相当长的时间内敏感芯片还是我国的短板。”展望未来,王国秋表示将继续攻坚克难,为我国制造业屹立于世界民族之林,为湖南全面落实“三高四新”战略定位和使命任务,作出新的应有贡献!

【罗平公安交警大队2022年元旦节两公布一提示】
2022年元旦节即将来临,为确保元旦节期间罗平辖区道路平安畅通,积极创造良好的道路交通出行环境,保障元旦节期间全县道路交通总体形势平稳。罗平县公安局交通警察大队现将全县元旦节期间天气预警、交通流预判、施工路段、危险路段、事故多发点段及安全出行须知等作出如下公布及提示。
一、天气预警
2022年元旦节放假时间
从1月1日(星期六)至1月3日(星期一)放假3天

见图一
二、交通流预判
2022年元旦节期间道路交通易拥堵时段为:2021年12月31日至2022年1月4日;易堵路段:罗乃线、新九线、江召辅道。
2022年元旦节期间,人流、车流相对集中,辖区各大风景区游客有所增加,城区道路交通流量也将有所上升。
(一)城区绕行预案:
1、南北走向车辆,在九龙大道、云贵路上下班时间、学生上、放学、收放假时间出现拥堵现象,横穿这两条道路的机动车驾驶人可选择从“324”线绕行。
2、文笔路、振兴街、龙门街、云贵路等中心城区道路,由于前往购物的人流、车流较大,请前往购物的驾驶人将车辆按顺序停放到停车泊位内,没有停车泊位的不得将车辆随意停放,以免造成交通拥堵。需横穿上述道路的驾驶人可通过鲁布革大道、万峰路及腊山路绕行。
(二)省道及旅游景区绕行预案:
1、普鲁线方向,弯道较多,过往车辆请减速慢行、谨慎驾驶,需从普鲁线驶往曲靖的车辆可选择江召路行驶。
2、九龙瀑布封闭施工不对外开放,请游客提前做好行程安排。
三、道路概况
(一)道路危险点段
1.曲靖市罗平县大水井乡大水井村委会金歹村路段
隐患情况:该路段路面连续急弯、下坡、水泥墩损毁、进入村庄有车辆行人出入,缺少提示牌。
2.曲靖市罗平县大水井乡大水井村委会河沟槽子路段至吊井坡路段
隐患情况:该路段丁字路口多,村庄、单位入口、下坡路段缺少提示牌、减速梗,并且连续急弯、下坡、水泥墩损毁、缺少提示牌。
3.曲靖市罗平县旧屋基乡法湾小寨丫口至小补懂村路段
隐患情况:该路段急弯、临崖路段无防护装置。
4.曲靖市罗平县阿岗镇旧庄科水库至张家凹村路段
隐患情况:急弯、临崖、防护栏不全、相关标志标牌不全。
5.曲靖市罗平县腊山街道学田至普妥路段
隐患情况:路面与农地落差大,无安全防护栏
6.曲靖市罗平县长底乡把左村委会把左小学路段
隐患情况:临崖、路基悬空。
(二)道路施工点段(说明具体施工位置、施工时段、竣工时间等基本情况,同时报送不少于3张反映该路段施工等隐患情况的现场图片。)

(三)道路交通事故多发点段
1. 华叶大道与G324国道交岔口发生事故23起,造成1人死亡;
2. 永康路与万峰路交岔口发生事故47起,造成0人死亡;
3. G324线K2274+900米石灰窑村路口发生交通事故10起,造成3人死亡。
4.罗平县板桥镇324国道金鸡村与品德村十字路口发生事故28起,造成3人死亡。
5.桐林路与罗雄大道交岔口发生事故21起,造成0人死亡。
6.金塘路与桐林路交岔口事故13起,造成0人死亡。

四、安全出行提示
1、疫情尚未结束,请大家做好个人防护,按要求佩戴口罩,及时进行通风消毒;根据当前疫情,请出行人员及时了解目的地疫情防护措施,及时做好各项登记,提前进行核酸检测,出示行程码等;规划好出行路线,注意天气变化,尽量避开高峰时段出行,确保行车安全。
2、节日期间,亲朋聚会活动较多,在欢聚的同时,请互相提醒:酒后不开车,开车不饮酒;开车切记要佩带好安全带,骑摩托车戴好安全头盔。
3、节日期间驾车出行,请保持平和心态,不强行超车、强行会车,不随意变更车道或在车流中穿梭抢行。如遇道路流量大,发生交通拥堵时,请耐心等待,依次排队通行,切莫占用应急车道,以免影响救援车辆通过。
4、密切关注天气变化,尽量避免雨雪雾等恶劣天气行车,遇大雨雪团雾等恶劣天气,做好防滑措施,要及时开启示廓灯和雾灯,降低车速,增大车距,注意观察道路情况,遇情况提前采取减速措施,避免紧急制动、紧急转向,以防车辆侧滑发生危险。
5、应急车道是“生命通道”。节日期间交通流量增大,交警提示,如遇道路拥堵,请耐心等待,依次排队通行,切莫占用应急车道,以免影响应急救援车辆通过。
6、节假日驾车出行,请合理安排休息时间,确保睡眠充分,连续驾驶不超过4小时,停车休息不少于20分钟。若感觉困倦、状态不佳,请选择安全地点停车休息,切莫疲劳驾驶。
罗平公安交警交通违法举报和报警服务电话:110 0874-8212395

#建筑设计##VE##建筑报告#

从1998年开始,就从 "如何有效利用VE方法 "的角度出发,在各参与企业中讨论 "如何有效拓展VE方法 "的主题。以 "VE的基础知识 "为出发点,与会者(主要是参与企业的VE负责人)根据自己的实践经验提出了一些可能存在的问题,并探讨了解决这些问题的方法。编制了一份核对表,以帮助回答在实际开展VE活动的过程中,VE实施程序的每个阶段究竟应该做什么的问题。
本报告的内容最初是在1999年作为一个研究小组的报告发表的,现在经过修订,于2008年发表,以反映过去9年变化,并使其尽可能与当前形势相关。

"如何更有效地实施VE活动,以引进和扩大这些活动?在本报告中,用 "熟练 "一词来表达这样的问题:"在引进和扩大VE活动时,如何能更有效地实施VE活动?

以参加研究小组的公司中相对较大的问题为例,试图把它们的每个方面作为一个单一的VE对象来组织和解决。通过编写这份文件,研讨会的参与者获得了大量的VE知识。希望这份文件能够帮助教育和启迪他们公司的参与者。

撰写和编辑:富士达公司工程总部VE推广部

建筑VE的实际应用

2008年研究小组成员

原田均和峰田裕士(小原建设),安川诚一和瀧稔(Meiko建设),大岩淳(日东建设)。

荻野裕一(须山建设),都筑久男(近藤组),鬼头靖敏(Metal Techno 神户)。

上田刚 (基土木设计事务所), 丰田政幸 (Union), 高田和郎(大津铁工)

伊藤重生(兄弟不动产),伊藤荣基(伊藤公司),松田节夫,川上雄史(富士达)。

日本价值工程协会

成立于1965年专注VE等管理技术领域的行业协会,1980年归入日本经济产业省,2011年归入日本内阁府。协会一直助力丰田,三菱,日立等大企业的成长。

在华三大业务

1.在华日企的技术支持和认证。

2.中国头部企业的支持。服务华为,中兴,OPPO,TCL,远景能源,安克创新,宁德时代,浙江商业集团等知名企业。

3.中日产业合作。


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