C919大型客機(jī)是我國首次按照國際通行適航標(biāo)準(zhǔn)自行研制、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的噴氣式干線客機(jī),在2007年立項,并于2017年首飛。資料顯示,C919的國產(chǎn)化率大概在5~6成,其中,航電、電氣系統(tǒng)60%需要進(jìn)口,航空發(fā)動機(jī)則是100%依賴進(jìn)口。
在C919上,多項國產(chǎn)高科技獲得突破,舉個例子,在傳感器領(lǐng)域,國產(chǎn)舵面測量系統(tǒng)首次應(yīng)用在國產(chǎn)大飛機(jī)上,該飛控舵面測量系統(tǒng)采用最新多節(jié)點姿態(tài)解算傳感技術(shù),核心是具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)高精度軸角傳感器。
2020年,據(jù)中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會傳感器分會等四家中國傳感器產(chǎn)業(yè)權(quán)威機(jī)構(gòu)聯(lián)合發(fā)布的《中國傳感器(技術(shù)、產(chǎn)業(yè))發(fā)展藍(lán)皮書》顯示,“國內(nèi)中高端傳感器進(jìn)口占比達(dá) 80%,傳感器芯片進(jìn)口更是達(dá)90%,國產(chǎn)化缺口巨大”,中國傳感器產(chǎn)業(yè)“卡脖子”現(xiàn)象嚴(yán)重,亟需重視。
2021年,“十四五”規(guī)劃發(fā)布,傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展被寫入規(guī)劃中,將傳感器與高端芯片、操作系統(tǒng)、人工智能關(guān)鍵算法并列,作為我國建設(shè)數(shù)字經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵領(lǐng)域;將智能傳感器重要制造技術(shù)——MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))工藝,寫入【科技前沿領(lǐng)域攻關(guān)】技術(shù)項目中。
▲來源:“十四五”規(guī)劃
近幾年,我國傳感器產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展,多項技術(shù)取得突破。據(jù)中國傳感器產(chǎn)業(yè)專家郭源生教授介紹“我國傳感器進(jìn)口比例正在同比例下降,目前約67%左右依賴進(jìn)口。但如果從國產(chǎn)傳感器創(chuàng)新能力來看,目前還沒有顯現(xiàn)出來或者說仍有較大的提升空間。”
然而,高科技產(chǎn)業(yè)的突破并非一蹴而就的,中國傳感器科技的發(fā)展,也基于過去數(shù)十年來國產(chǎn)傳感器技術(shù)發(fā)展的積累。
譬如上文中,C919大飛機(jī)用到的國產(chǎn)舵面測量系統(tǒng)和高精度軸角傳感器,來自于無錫北微傳感,北微傳感成立于2010年,在中國微電子專家王陽元院士的支持下成立。北微傳感是北大微電子的縮寫,北京大學(xué)微電子學(xué)系最早可以追溯到1956年,由著名物理學(xué)家黃昆院士領(lǐng)導(dǎo)創(chuàng)建的我國第一個半導(dǎo)體專業(yè)。
除了舵面測量系統(tǒng)和軸角傳感器,北微傳感的高精度傾角傳感器也應(yīng)用在C919飛機(jī)生產(chǎn)組裝過程中,用于測量地基變化、溫度變化以及工裝骨架的應(yīng)力變化等信息。北微傳感的高精度傾角傳感器打破了國外壟斷、填補(bǔ)國內(nèi)空白,全球首枚成功入軌的液氧甲烷火箭——朱雀二號遙二液氧甲烷運載火箭,也應(yīng)用了北微傳感的高精度傾角傳感器。
15年積累,多項傳感器技術(shù)突破,國內(nèi)領(lǐng)先的MEMS研發(fā)平臺,中國物聯(lián)網(wǎng)&傳感器產(chǎn)業(yè)高地
現(xiàn)代科學(xué)中,任何一種高科技技術(shù)的突破,依賴于產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)力。北微傳感所處的無錫,正是中國物聯(lián)網(wǎng)&傳感器產(chǎn)業(yè)高地。
2023年,九三學(xué)社江蘇省委提出“關(guān)于加快推進(jìn)智能傳感系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展的提案”,江蘇省工信廳回復(fù)函中,細(xì)數(shù)近年來江蘇省在傳感器產(chǎn)業(yè)獲得的成就,特別提到:
“在微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)芯片設(shè)計、集成封裝及數(shù)據(jù)融合、傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點研發(fā)等領(lǐng)域具有比較優(yōu)勢,我省企業(yè)自主研發(fā)設(shè)計的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、超低功耗無線傾角傳感器、光通信無源芯片等產(chǎn)品打破國外壟斷、填補(bǔ)國內(nèi)空白。無錫美新半導(dǎo)體加速度、磁傳感等MEMS傳感器件技術(shù)水平均進(jìn)入國際先進(jìn)行列。蘇州明皓科技是全球除德州儀器外,唯一掌握MEMS與CMOS集成工藝的傳感器生產(chǎn)企業(yè),常州森薩塔科技全球領(lǐng)先研發(fā)機(jī)構(gòu),其車用壓力傳感器的技術(shù)水平和市場占有率均處于全球第一。”
其中,特別提及的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、超低功耗無線傾角傳感器、光通信無源芯片等打破國外壟斷、填補(bǔ)國內(nèi)空白的產(chǎn)品,即來自于無錫傳感器產(chǎn)業(yè)鏈的突破。
譬如,光通信無源芯片的突破,由上海交通大學(xué)無錫光子芯片研究院建設(shè)的國內(nèi)首條光子芯片中試線在今年9月份宣布正式啟用,預(yù)計年產(chǎn)能達(dá)10000片晶圓,標(biāo)志著我國光子芯片步入產(chǎn)業(yè)化快車道——該成果獲得新華網(wǎng)、央視網(wǎng)廣泛報道和業(yè)界關(guān)注。
光芯片是一種集成光學(xué)器件和電子器件功能的微型芯片,通過電光轉(zhuǎn)換實現(xiàn)高速信息傳輸,該條光子芯片中試線的投入使用,將推動量子計算機(jī)、通用光子處理器、三維光互連芯片和高精密飛秒激光直寫機(jī)等變革性技術(shù)落地轉(zhuǎn)化,加速打造以光子芯片底層技術(shù)為驅(qū)動,帶動量子計算、人工智能、光通信、光互連、激光雷達(dá)(LiDAR)、成像與顯示、智能傳感等新一代光子科技產(chǎn)業(yè)集群的發(fā)展。
資料顯示,2023年,無錫智能傳感器核心企業(yè)達(dá)到93家,共實現(xiàn)營業(yè)收入286.7億元、同比增長8.8%,涵蓋傳感器研發(fā)、設(shè)計、制造、封測、模組系統(tǒng)、軟件算法等全產(chǎn)業(yè)鏈條。
無錫為什么能取得眾多傳感器技術(shù)的突破?
以MEMS芯片產(chǎn)線為例,智能傳感器的核心制造技術(shù)依賴于MEMS工藝,MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))工藝也被十四五規(guī)劃寫入【科技前沿領(lǐng)域攻關(guān)】技術(shù)項目中。
在無錫,華潤上華、海辰半導(dǎo)體等企業(yè)已具備從中試到規(guī)模量產(chǎn)的全鏈條MEMS芯片生產(chǎn)服務(wù)能力,此外,無錫還具有先進(jìn)感知研發(fā)中心、泰爾實驗室等MEMS特色工藝研發(fā)平臺。
華潤上華是華潤微電子旗下從事開放式晶圓代工業(yè)務(wù)的專業(yè)公司,華潤微是中國半導(dǎo)體MEMS十強(qiáng)企業(yè),據(jù)2023年最新數(shù)據(jù)顯示,華潤微MEMS傳感器等器件銷售額位列中國第二,僅次于歌爾微。相關(guān)信息參看《2024年度最新中國MEMS 10強(qiáng)企業(yè)名單公布!》
華潤微擁有3條6英寸線,其中MEMS產(chǎn)線是國內(nèi)規(guī)模最大的與CMOS生產(chǎn)線兼容的MEMS傳感器量產(chǎn)生產(chǎn)線,具有國內(nèi)領(lǐng)先水平的 MEMS 表面和體硅加工技術(shù),用于制造壓力、硅麥克風(fēng)、光電、溫濕度等MEMS傳感器。此外,華潤微電子8吋MEMS的3000片/月產(chǎn)能擴(kuò)充已經(jīng)完成,并投入使用。光電及MEMS麥克風(fēng)工藝平臺從6英寸升級到8英寸。
MEMS產(chǎn)線/中試線的建設(shè),對拉動地方智能傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義,這也是近幾年中國高度重視傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展下,各地方紛紛建設(shè)MEMS中試線/量產(chǎn)線盛況的原因。
與無錫臨近的城市常州,也在2015年提出打造“中國國際傳感谷”,建設(shè)傳感小鎮(zhèn),但由于常州并沒有建設(shè)支撐MEMS傳感器發(fā)展的核心研發(fā)中試平臺,而成為一個普通的招商產(chǎn)業(yè)園,現(xiàn)在已經(jīng)鮮為人知了。
無錫傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,與地方前瞻性的正確政策相關(guān),是多年發(fā)展積累下厚積薄發(fā)的突破。
無錫被認(rèn)為是中國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)軔地和示范市,有“物聯(lián)網(wǎng)之都”的美譽,無錫亦是中國智能傳感器產(chǎn)業(yè)高地。早在2009年,時任總理視察無錫時提出在無錫建立“感知中國”中心,同年11月國家批準(zhǔn)建設(shè)“無錫國家傳感網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū)”——這是我國唯一的國家級傳感網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū)。
此后,無錫聚焦物聯(lián)網(wǎng)及傳感器產(chǎn)業(yè),圍繞上下游打造了一條完善的產(chǎn)業(yè)鏈。
2016年開始,無錫舉辦世界物聯(lián)網(wǎng)博覽會,如今已連續(xù)成功舉辦八屆,累計參與國家和地區(qū)超50個,參會和觀展的人數(shù)突破110萬人,簽約和帶動落地的重大項目近1000項,新增物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域投資額超3000億元。
2022年至今,無錫提出聚焦智能傳感器、車聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“一感兩網(wǎng)”,發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)。
據(jù)介紹,目前無錫已聚集物聯(lián)網(wǎng)及傳感器各領(lǐng)域企業(yè)超3500家,產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)企業(yè)培育成績突出,包括專精特新“小巨人”企業(yè)60家、制造業(yè)單項冠軍13家,江蘇省級隱形冠軍和專精特新中小企業(yè)76家,上市企業(yè)83家。
值得一提的是,來自無錫的華潤微和美新半導(dǎo)體,連續(xù)多年進(jìn)入“中國半導(dǎo)體MEMS十強(qiáng)企業(yè)”名單,該名單由中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會MEMS分會根據(jù)行業(yè)季度統(tǒng)計報表及各地方協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)評選出,是目前國內(nèi)最權(quán)威的MEMS企業(yè)排名,某種程度上代表現(xiàn)在中國MEMS領(lǐng)域?qū)嵙ψ顝?qiáng)的10家頭部企業(yè)。
在中國MEMS十強(qiáng)中,僅有4家MEMS傳感器企業(yè)是IDM公司——擁有自主的MEMS芯片產(chǎn)線,而華潤微、美新半導(dǎo)體正是其中2家——可見無錫MEMS智能傳感器產(chǎn)業(yè)鏈的完整及自主研發(fā)能力的強(qiáng)悍。
據(jù)我國權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu)賽迪顧問在今年5月份發(fā)布的《2024中國MEMS產(chǎn)業(yè)發(fā)展與十大高質(zhì)量傳感器園區(qū)報告》顯示,無錫國家高新區(qū)連續(xù)多年進(jìn)入中國MEMS傳感器十大園區(qū)名單,并且連續(xù)三年蟬聯(lián)全國第三。
15年持續(xù)在物聯(lián)網(wǎng)及傳感器領(lǐng)域的投入和積累,是無錫今天物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)全面繁榮的基礎(chǔ)。
▲來源:賽迪顧問
物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)值4511.6億元,不容忽視的中國芯片第二城!推動無錫建設(shè)中國物聯(lián)網(wǎng)傳感器產(chǎn)業(yè)高地
現(xiàn)代高科技產(chǎn)業(yè)是多學(xué)科交融的 ,智能傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等與集成電路芯片產(chǎn)業(yè)息息相關(guān)。
如果說中國芯片第一城是那個城市?那么業(yè)內(nèi)人士必然脫口而出——上海!
那么,中國芯片第二城呢?
許多人不知道,那就是無錫。
統(tǒng)計資料顯示,2023年無錫集成電路規(guī)上產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值達(dá)到2400億,居江蘇省第一、全國第二,其中,設(shè)計、制造、封測“核心三業(yè)”規(guī)模約占全省1/2、全國1/8。無錫是全國唯一擁有集成電路全產(chǎn)業(yè)鏈的地級市:
設(shè)計環(huán)節(jié),無錫坐擁卓勝微、中科芯、湯谷智能等一大批掌握核心技術(shù)的頭部公司;制造環(huán)節(jié),全省10大晶圓制造企業(yè)有7家都在無錫,包括SK海力士、華潤微電子、華虹半導(dǎo)體、海辰半導(dǎo)體、江陰新順、中微晶圓和東晨電子;封測環(huán)節(jié),全省10大企業(yè)有4家在無錫,包括長電科技、全訊射頻、海太半導(dǎo)體和盛合晶微……
其中,華潤微電子是中國半導(dǎo)體MEMS十強(qiáng)企業(yè),海辰半導(dǎo)體擁有HV CMOS、CIS(圖像傳感器)、BCDMOS、LOGIC、eNVM、MEMS制造能力,工藝節(jié)點從90納米到350納米。華虹半導(dǎo)體是中國最大的特色工藝晶圓代工廠,是國內(nèi)多家頭部傳感器企業(yè)主要的傳感器芯片代工商,其客戶包括中國第二大圖像傳感器企業(yè)格科微,中國最大的MEMS聲學(xué)傳感器芯片企業(yè)敏芯股份等公司。
中國第一塊6英寸芯片,即誕生在無錫。
1986年,無錫華晶集團(tuán)(原742廠)生產(chǎn)了我國首片6英寸晶圓,在中國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期,許多微電子人才來自無錫,因此,無錫也被許多媒體稱為中國集成電路產(chǎn)業(yè)的“黃埔軍校”。
2002年,華潤集團(tuán)收購華晶集團(tuán),改組形成今天的華潤微電子,從事晶圓代工及制造業(yè)務(wù)。
上世紀(jì)60年代的無錫江南無線電器材廠,是無錫集成電路領(lǐng)軍企業(yè)華晶和華潤微的前身。
2006年,無錫開始進(jìn)行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級,結(jié)合無錫在集成電路領(lǐng)域的優(yōu)勢,無錫前瞻性的注意到集成電路產(chǎn)業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的聯(lián)系,以及未來物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?jié)摿Γ瑳Q定發(fā)展微納傳感網(wǎng)產(chǎn)業(yè),并建立國內(nèi)第一座“微納傳感國際創(chuàng)新園”——這可以說是如今中國遍地開花的傳感器產(chǎn)業(yè)園的雛形。
傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的核心感知器件,而MEMS等芯片技術(shù)則是智能傳感器的核心制造工藝,無錫以具有優(yōu)勢的集成電路基礎(chǔ),打造中國物聯(lián)網(wǎng)&傳感器產(chǎn)業(yè)高地。
2023年,無錫物聯(lián)網(wǎng)全口徑產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)4511.6億元、同比增長13.2%,無錫鎖定智能傳感器、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)“一感兩網(wǎng)”三大領(lǐng)域。具體來看,智能傳感器產(chǎn)業(yè)鏈營收286.7億元、同比增長8.8%,車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈營收233.9億元,同比增長18.65%,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈營收388.9億元、同比增長18.1%。
在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,無錫建設(shè)了全國首個國家級車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)區(qū),聚焦C-V2X技術(shù)路徑,推進(jìn)C-V2X規(guī)模覆蓋,江蘇(無錫)國家級車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)區(qū)建設(shè)邁入深水區(qū),2024年成功入選全國首批智能網(wǎng)聯(lián)汽車“車路云一體化”應(yīng)用試點城市,有望成為全國城市級建設(shè)運營的標(biāo)桿。
結(jié)語
C919大飛機(jī)作為“工業(yè)明珠”,涉及高科技技術(shù)眾多、產(chǎn)業(yè)鏈遍布全球,有資深專家認(rèn)為,世界上沒有任何一個國家能夠單獨憑一國之力建造大型客機(jī),可見大飛機(jī)制造難度之高。
隨著我國科技的發(fā)展,近幾年C919大飛機(jī)、航空母艦等眾多國之重器工程落地,這依賴于我國過去數(shù)十年來的技術(shù)積累。
無錫作為我國物聯(lián)網(wǎng)及傳感器產(chǎn)業(yè)高地,歷經(jīng)15年的積累,在深厚的集成電路基礎(chǔ)上發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè),才獲得今天眾多突破性的傳感器技術(shù)成果,支撐我國大飛機(jī)、火箭等國之重器的建設(shè)。
隨著我國的產(chǎn)業(yè)升級,未來無錫等“耐心型”城市將在我國傳感器等科技產(chǎn)業(yè)上發(fā)揮更重要作用。
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