为什么是蚌埠?
掉一个车轮,汽车还能开?
前段时间,比亚迪发布了一项新技术,让国内外厂商感到吃惊不已。
比亚迪将其命名为“云辇稳定系统”。
如何让汽车三个车轮也能高速奔驰?
其实原理很简单,就是通过合理分配三个轮子载荷分布以及对车身的姿态进行实时、精准的控制。
但要实现这个原理,却很难,而且必须得依靠一个东西:
传感器。
只有实时准确地汇集车辆信息,并瞬间回馈调整,才能实现车身系统的稳定。
如今,传感器在科技、工业产品上的应用极为广泛,可以说是无时不用、无处不用,大到火箭、坦克、飞机、汽车,小到手机、电饭煲、洗碗机,包括现在炙手可热的“物联网”,要想实现“管、控、营”一体化,就必须依靠传感器。
日本工商界早就评价说,谁支配了传感器,谁就能支配了新时代。
在几十年前,日本就把传感器列为十大科技之首。
美国、德国等工业强国也将传感器列为未来重大科技项目。
小小的传感器,毫不夸张地说,是“国之重器”。
传感器可以说是现代科技产品最关键、最基本的硬件之一。
而在此基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域——MEMS(Micro-Electro Mechanical System),中文名为微型电子机械系统或者微系统,已成为世界瞩目的重大科技领域之一,一般集成于一块或多块芯片上,具有广阔的应用前景。
MEMS传感器系统原理图
MEMS传感器的尺寸一般在1μm~1mm之间(头发直径约50μm),属于典型的尖端高科技技术。
如果把芯片比作智能设备的“大脑”,那么MEMS传感技术更类似于智能设备的“五官”。
《流浪地球2》中,那个无所不能的MOSS,正是凭借强大的MEMS传感技术,通过摄像头的图像传感器和麦克风的声音传感器,从自然界获取数据,和人类进行无障碍交流。
《流浪地球2》中的MOSS
传感器被科研人员戏称为“电五官”,大致经历了三个发展阶段:结构型传感器(始于20世纪50年代)、固体传感器(始于20世纪70年代)、智能传感器(始于20世纪末)。
MEMS产业链示意图
随着芯片技术的发展和完善,集成化、微型化、低功耗、高性能、智能化成为传感器的整体发展趋势,而MEMS传感器就是这一趋势下的重要技术展现。
由于MEMS传感器能极大增强智能设备的智能化程度。
所以,越是智能化设备,使用MEMS的数量就越多。
比如,2G时代,手机使用的MEMS数量仅为区区3颗,但到了5G时代,手机内置的MEMS数量已超过20颗。
再拿汽车行业来说,传统汽车一般使用MEMS的数量仅为20颗。
但主打“智能化”的新能源车,如果MEMS的数量少于300颗,都不好意思和人打招呼。
特斯拉汽车使用MEMS的数量则超过了500颗。
在物联网时代,MEMS处于整个物联网的最底层,是医疗设备、工业设备、汽车电子、消费类电子等领域数据采集的重要入口。
MEMS器件目前被广泛应用于消费电子、汽车电子、工业与通讯、生物与医疗等行业,5G通信、人工智能、移动互联网(智慧城市、智慧医疗、智慧安防)、光电通信、工业自动控制等领域都离不开。
MEMS主要产品类型
估计有人想问,MEMS的市场空间到底有多大,我国又在此处于什么样的地位呢?
根据世界权威半导体市场研究机构Yole Development发布的研究预测,全球MEMS行业市场规模将从2020年的121亿美元增长至2026年的约182亿美元,年均复合增长率为6.1%。
其中,在通讯、生物医疗、工业汽车及消费电子领域的增长最为迅速。
全球MEMS压力传感器市场规模
很显然,这是个令人垂涎的超千亿级全球市场,而且市场还随着智能化领域的发展不断增大。
不过,中国在MEMS领域的起步要晚于西方国家。
国际市场上,MEMS芯片制造行业已形成较为稳定的市场竞争格局。
如意法半导体(STMicroelectronics)、TELEDYNE DALSA、瑞典Silex、索尼(SONY)、X-FAB等巨头,合计占据着超过65%的市场份额,并长期占据垄断地位。
MEMS产业不仅仅是经济问题,更是事关国家安全与科技实力的重要命脉。
MEMS产业链全景图
压力,也是动力。
2016年,我国发布《“十三五”国家科技创新规划》,提出要开展MEMS传感器的研发,提高自主研发能力,开展工业传感器核心器件、智能仪器仪表、传感器集成应用等技术攻关。
随后,我国又陆续发布《智能传感器产业三年行动指南(2017-2019)》《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划(2018-2020)》等一系列政策。
部分首先看到MEMS前景的省市,如安徽、广州、上海等地,也出台了相关政策,吸引MEMS传感器相关企业在当地落户。
2016-2019年,国内三年间该产业年复合增速高达18.56%,产值已近千亿元人民币,占全球MEMS传感器市场规模的比重为13%。
排在全球第三位。
我国MEMS压力传感器产业市场增速
近年来,蚌埠抢抓发展机遇,将智能传感器产业作为首位产业之一,以“一谷三园多点”战略布局,全力打造自主可控、芯体最多、传感器种类最全、产值超千亿的传感产业集群,形成国内一流、世界知名的中国(蚌埠)传感谷。现已成为智能传感器领域产业集聚最快、最具增长潜力的“产业新星”。
可能有人好奇,我国在MEMS领域有多个城市,为何偏偏是蚌埠能脱颖而出呢?
先是,得天时地利。
蚌埠地处淮河流域,是皖北地区的中心城市,不仅是京沪铁路上重要的交通枢纽城市,还是安徽的老工业基地,制造业门类齐全。
蚌埠交通大通道规划示意图
蚌埠科技底蕴深厚。
比如,2022年,蚌埠中建材玻璃新材料研究总院自主研发的30微米柔性可折叠玻璃与北斗系统、5G芯片、白鹤滩水电站等,一起入选中国十年来重大工程和标志性成果。
中国建材工程蚌埠玻璃设计院
这种30微米的柔性玻璃仅有A4纸三分之一厚度,薄如蝉翼,随意弯折却不破损不变形,产品良率达到全球领先水平,可应用在折叠手机、笔记本等多产品领域。
柔性可折叠玻璃
更是,后天发力所为。
蚌埠很早便是全国三大传感器产业基地之一。
蚌埠抓住MEMS产业的机遇,时不我待,推动发展。
如今,任何科技产业的发展都已不再适合“单打独斗”,必定是以产业集聚、产业融合的方式形成合力。
蚌埠发展MEMS产业的“秘密武器”,就是围绕智能传感器产业,建设了安徽省人工智能产业“三谷”之一——中国(蚌埠)传感谷。
中国(蚌埠)传感谷
依托华东光电集成器件研究所等一批智能传感器研发设计制造企业,蚌埠“传感谷”产业园建设了MEMS联合工程实验室等一批省级以上重大研发平台,形成了智能传感器设计、制造、测试、封装和应用的完整产业体系,成为安徽省唯一同时拥有集成电路及多条MEMS晶圆生产线的城市。
“传感谷”内,聚集了北方微电子研究院、芯动联科、希磁科技、禹芯半导体等一批行业领军企业,形成了带动上下游超百亿产值的完整产业链条。
能吸引这么多MEMS领域的“江湖大侠”进“谷”,蚌埠也是花了一番心思的。
打造最优的产业环境。
为了吸引MEMS领域的头部企业入驻,蚌埠首先建设了智能传感器生产线与8英寸MEMS晶圆制造线两大公共示范线,为入驻企业提供高端的芯片设计、工艺验证、晶圆制造、封装测试等全链条服务。
为了方便企业入驻,蚌埠各级部门提供了“线上提、马上办,线下访、用心办”的“一站式”服务体系;企业任何需求和困难,自己不用等,不用跑,由包保干部立即帮助解决,创造令企业舒心的营商环境。
中国(蚌埠)传感谷是蚌埠市政府最为重视的产业集群项目
同时,蚌埠市政府加强与基金公司合作,拟组建200亿元产业发展基金,目前,已组建4支基金,规模达31亿元。
这些企业看中蚌埠,更因蚌埠本身是科教大市,拥有安徽财经大学、蚌埠医学院、安徽科技学院、蚌埠学院等多所高等院校,解除了企业人才瓶颈的后顾之忧。
不仅如此,蚌埠市还提供优厚的扶持政策,进一步加大对智能传感器产业的扶持力度,助推产业集群高质量发展。
在这些政策和措施吸引下,国内有二十多家MEMS产业链重点企业落户到中国(蚌埠)传感谷,共同交出了令人满意的“成绩单”。
最早入驻的芯动联科,是一家高性能硅基MEMS传感器芯片研发设计企业,其MEMS惯性传感器主要性能指标达到国际先进水平,并实现批量化应用,其MEMS陀螺仪的性能代表国内同类器件的最高水平。
园区内,应用于新能源发电、新能源汽车领域的磁传感器制造型企业希磁科技,于2022年被引入。
入驻后,仅用4个月时间,希磁科技就跑出了从开工到投产的“加速度”,销售收入超7亿元,更带动多家上下游企业落户蚌埠。
蚌埠希磁科技有限公司员工在查看设备运转情况
这些MEMS企业加盟蚌埠“传感谷”,不仅带来产值的飞速增长,也促进了我国MEMS研发实力的增强。
园区先后组建了国家发改委微电子机械系统(MEMS)国家地方联合工程实验室、安徽省智能传感器制造业创新中心、安徽省MEMS核心器件产业创新中心、安徽省集成电路及特种器件封装工程技术研究中心等22家省级以上研发平台以及长三角智能传感器产业创新联盟。
正因为蚌埠在智能传感器产业发展的实力和“江湖地位”,眼下,第五届中国(蚌埠)MEMS智能传感器产业发展大会即将举行。
第四届MEMS智能传感器产业发展大会首批入驻单位签约仪式
这个在蚌埠已连续举办的行业盛会,不仅搭建了MEMS领域的信息共享、资源集聚的平台,更促进了国内MEMS产业的高质量发展。
马克思在《机器、自然力和科学的应用》一书中写道:
火药炸碎了骑士阶层,指南针打开了世界市场,印刷术推动了思潮传播,最终是科学推动了新世界到来。
MEMS产业或许只是人类科技树进化的微小片段,却是汇聚人类智慧与科技的结晶。
在科技光辉的照耀下,未来或将会在淮河之滨以最璀璨的方式降临。
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