國(guó)內(nèi)芯片企業(yè)應(yīng)考

測(cè)溫設(shè)備的井噴式需求增長(zhǎng)導(dǎo)致上百家企業(yè)涌入這個(gè)醫(yī)療器械市場(chǎng)，形成價(jià)格暴漲、質(zhì)量不保的“市場(chǎng)亂象”，造成這種狀況的根本原因是測(cè)溫槍核心部件紅外熱電堆溫度傳感器的缺貨。據(jù)了解，國(guó)內(nèi)手持式測(cè)溫儀的熱電堆紅外傳感器主要來(lái)自德國(guó)海曼、日本石塚、瑞士泰科、比利時(shí)邁來(lái)芯以及我國(guó)臺(tái)灣的眾智、上海微技術(shù)工業(yè)研究院、上海燁映等公司。上海微技術(shù)工業(yè)研究院副總經(jīng)理王旭洪在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)表示，由于價(jià)格高、出貨量有限且部分產(chǎn)品出口到中國(guó)受限制等原因，國(guó)外紅外熱電堆溫度傳感器不能滿足國(guó)內(nèi)需求。因此，這次疫情給國(guó)內(nèi)傳感器企業(yè)帶來(lái)了一次大考。他告訴記者，紅外傳感器芯片采用MEMS工藝，它對(duì)線寬沒(méi)有過(guò)多要求，但對(duì)設(shè)備卻有特殊要求?！凹t外傳感器芯片生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵步驟是深硅刻蝕，因?yàn)楹馁M(fèi)時(shí)間，且不易在短時(shí)間內(nèi)擴(kuò)產(chǎn)，因此，影響芯片產(chǎn)量。由于投放到市場(chǎng)的芯片數(shù)量太少，所以出現(xiàn)一芯難求、價(jià)格暴漲的現(xiàn)象也就不足為怪了。”王旭洪表示。

與手持測(cè)溫儀相比，雖然自動(dòng)體溫篩查系統(tǒng)也是供不應(yīng)求，但是其核心的紅外熱成像芯片的供應(yīng)情況就要好很多了。武漢高芯科技有限公司市場(chǎng)總監(jiān)王海艷告訴記者,非制冷紅外熱成像技術(shù)是典型的軍民兩用技術(shù)，長(zhǎng)期以來(lái)受到以美國(guó)為首的西方國(guó)家封鎖禁運(yùn)。近年來(lái)，隨著高德紅外、大立科技等國(guó)內(nèi)企業(yè)推出自主研發(fā)的紅外熱成像探測(cè)器，我國(guó)才打破西方封鎖，逐步發(fā)展起我們自己的民族紅外產(chǎn)業(yè)。

浙江大立科技股份有限公司副總經(jīng)理范奇在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)表示，紅外焦平面探測(cè)器是熱成像系統(tǒng)的核心部件，是探測(cè)、識(shí)別和分析物體紅外信息的關(guān)鍵。非制冷紅外焦平面探測(cè)器是以微機(jī)電技術(shù)(MEMS)制備的熱傳感器為基礎(chǔ)，將物體紅外熱輻射信號(hào)轉(zhuǎn)換成可供人眼視覺(jué)分辨的圖像的高技術(shù)產(chǎn)品，是紅外熱成像系統(tǒng)的核心和難點(diǎn)。歐美的非制冷探測(cè)器技術(shù)和產(chǎn)品至今仍對(duì)中國(guó)國(guó)內(nèi)實(shí)施嚴(yán)格的禁運(yùn)措施。唯一能對(duì)國(guó)內(nèi)出口的法國(guó)也通過(guò)“最終用戶許可”等制度限制使用。近十年，通過(guò)工信部“核高基”等專項(xiàng)的支持，非制冷紅外熱成像探測(cè)器已實(shí)現(xiàn)了從跟跑到并跑領(lǐng)跑的歷史性跨越?！按舜我咔榉揽剡^(guò)程中，國(guó)內(nèi)非制冷紅外焦平面探測(cè)器基本以國(guó)內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)品為主?！狈镀嬲f(shuō)。

門檻不低，需要技術(shù)積累

采訪過(guò)程中記者了解到，手持測(cè)溫儀用紅外熱電堆溫度傳感芯片和人們熟知的集成電路制造有很大差別，雖然它們有80%的工藝是相同的，但剩下20%不同的地方往往會(huì)成為其大規(guī)模生產(chǎn)的瓶頸。丁輝文告訴記者，熱電堆紅外傳感器結(jié)構(gòu)精細(xì)、設(shè)計(jì)嚴(yán)格。整套工序需要120多個(gè)步驟、38臺(tái)主要設(shè)備。熱電堆紅外傳感器的采用MEMS工藝制造，有一定的門檻，這個(gè)門檻體現(xiàn)在，它是設(shè)計(jì)和工藝緊密結(jié)合的產(chǎn)物，即一個(gè)產(chǎn)品一套工藝，互換性不強(qiáng)，工藝的可移植性比較差導(dǎo)致它的生產(chǎn)不能輕易從一條線換到另外一條線。因此，如果只有設(shè)計(jì)能力，沒(méi)有工藝與之配合，是不太容易做好的。要批量生產(chǎn)熱電堆紅外傳感器，并且要保證很高的良率，就需要穩(wěn)定成熟的MEMS產(chǎn)線做支撐，同時(shí)這條線有一定的放量能力。在國(guó)外，MEMS芯片做得比較好的都是I D M企業(yè)，即有自己的生產(chǎn)線，比如博世、ST?！澳壳?，國(guó)內(nèi)MEMS的代工線并不多，尤其好的代工線并不多?！倍≥x文表示，“另外，熱電堆紅外傳感器對(duì)封裝也有一些特殊要求，傳統(tǒng)封裝廠認(rèn)為熱電堆紅外傳感器采用的TO封裝并不是很難，但是若要質(zhì)量穩(wěn)定，并且生產(chǎn)規(guī)模大的時(shí)候，封裝過(guò)程同樣會(huì)出現(xiàn)技術(shù)問(wèn)題，若不解決，產(chǎn)品性能仍然不能得到保證?！?

杭州晶華微電子有限公司總經(jīng)理羅偉紹博士介紹，紅外測(cè)溫信號(hào)處理芯片作為紅外測(cè)溫儀的核心部件，ADC的精度與穩(wěn)定性，直接關(guān)系到測(cè)量的準(zhǔn)確性。紅外測(cè)溫信號(hào)處理芯片與紅外熱電堆傳感器的適配校準(zhǔn)是紅外測(cè)溫方案的關(guān)鍵。市面上不同廠家的紅外傳感器性能參數(shù)不一致，需要分別設(shè)計(jì)軟件校準(zhǔn)方案。大量實(shí)踐表明：對(duì)傳感器信號(hào)和環(huán)境溫度補(bǔ)償?shù)能浖惴ǖ膬?yōu)劣，也顯著影響測(cè)量的準(zhǔn)確度和一致性，這需要多年的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)與臨床驗(yàn)證積累。紅外測(cè)溫信號(hào)處理芯片產(chǎn)能還受限于晶圓廠、封測(cè)廠的產(chǎn)能，若他們的庫(kù)存和復(fù)工率不足的話，會(huì)直接影響到下游芯片廠商的生產(chǎn)。為此，羅偉紹建議國(guó)家相關(guān)部門加大對(duì)供應(yīng)鏈重要原材料、零配件的監(jiān)測(cè)監(jiān)管，確保成熟穩(wěn)定的紅外測(cè)溫芯片產(chǎn)能，真正有實(shí)力的生產(chǎn)廠家才能夠“有米下鍋”，待企業(yè)產(chǎn)能穩(wěn)定、市場(chǎng)穩(wěn)定后，價(jià)格畸高和缺貨現(xiàn)象就能得到有效遏制。

紅外熱成像芯片行業(yè)同樣具有較高的準(zhǔn)入門檻。范奇告訴記者，紅外熱成像芯片是綜合了集成電路技術(shù)、敏感材料技術(shù)、MEMS技術(shù)等光、機(jī)、電多學(xué)科的集成技術(shù)，其設(shè)計(jì)及制造難度非常高，這也是為何全世界掌握該技術(shù)的公司較少的重要原因。非制冷紅外焦平面芯片的制造對(duì)微橋設(shè)計(jì)與微加工工藝技術(shù)、焦平面批量生產(chǎn)、真空封裝、焦平面測(cè)試技術(shù)、可靠性技術(shù)等環(huán)節(jié)都要求極高，要求具備成熟的工藝技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和基礎(chǔ)條件。武漢高芯科技有限公司市場(chǎng)總監(jiān)王海艷對(duì)記者說(shuō)，紅外熱成像芯片整個(gè)工藝都需要在半導(dǎo)體制程潔凈廠房里完成，這對(duì)廠商的考驗(yàn)可想而知，一般的小企業(yè)是不具備這個(gè)能力的。