本文是《微納電子與智能制造》對(duì)中國工程院院士、清華大學(xué)副校長尤政的訪談,尤政院士是中國MEMS領(lǐng)域?qū)<抑械膶<遥瑸橹袊鴤鞲衅魇聵I(yè)做了不少開拓性的工作。
文中主要講述智能微系統(tǒng)與MEMS 技術(shù)發(fā)展的重要?dú)v程和產(chǎn)業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài),主要的研究成果,技術(shù)發(fā)展的瓶頸和挑戰(zhàn),及其未來的發(fā)展趨勢(shì),并對(duì)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同合作以及人才培養(yǎng)和評(píng)價(jià)等方面提出建議。
看看我國院士怎么評(píng)價(jià)中國的傳感器產(chǎn)業(yè)。
專家檔案
尤政,中國工程院院士,華中科技大學(xué)校長,現(xiàn)任中國科協(xié)副主席、教育部科技委常務(wù)副主任、國務(wù)院學(xué)位委員會(huì)儀器學(xué)科評(píng)議組召集人、中國儀器儀表學(xué)會(huì)理事長、中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)副理事長等職務(wù),主要學(xué)術(shù)方向?yàn)橹悄芪⑾到y(tǒng)及其在空間應(yīng)用。在我國率先開展了微納航天器的技術(shù)創(chuàng)新及其工程實(shí)踐,為我國空間微系統(tǒng)與微衛(wèi)星的科技進(jìn)步做出了重要貢獻(xiàn);突破了多項(xiàng)核心技術(shù),研制了微型MEMS儲(chǔ)能器件及能源微系統(tǒng)、MEMS太陽敏感器、微/納型星敏感器、MEMS開關(guān)/繼電器、MEMS掃描鏡及探測(cè)微系統(tǒng)等一系列具有國際先進(jìn)水平的器件與微系統(tǒng),且多種產(chǎn)品已經(jīng)在航空、航天等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。
《微納電子與智能制造》:您多年從事智能微系統(tǒng)與MEMS 技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究 ,請(qǐng)跟大家分享一下您的研究成果和研究過程中的故事和體驗(yàn)。
尤政院士:我們團(tuán)隊(duì)是國內(nèi)最早的從事智能微系統(tǒng)、MEMS 方面研究的團(tuán)隊(duì)之一 ,在前沿科學(xué)問題、關(guān)鍵核心技術(shù)以及工程實(shí)踐方面都取得了一些創(chuàng)新成果。
(1)MEMS傳感器及微系統(tǒng)
創(chuàng)建了可擴(kuò)展的高端MEMS 器件加工平臺(tái) ,解決了系列高端MEMS 器件加工的難題,“面向典型器件的體硅 MEMS 加工平臺(tái)及其應(yīng)用”于 2019 年獲高 等學(xué)校科學(xué)研究優(yōu)秀成果獎(jiǎng)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
完成了MEMS 繼電器、RF MEMS 開關(guān) ,用于環(huán)境感知的 MEMS 智能感知微系統(tǒng) ,惡劣環(huán)境下的 MEMS 高溫?zé)o線傳感微系統(tǒng) ,MEMS 掃描鏡及目標(biāo)探測(cè)微系統(tǒng),微型 MEMS 儲(chǔ)能器件及能源微系統(tǒng)等。
其中超高過載自供電MEMS 傳感器及集成微系統(tǒng)在國內(nèi)首次通過實(shí)測(cè)驗(yàn)證,填補(bǔ)國內(nèi)空白,相關(guān)技術(shù)被國內(nèi)多家重點(diǎn)單位應(yīng)用并產(chǎn)業(yè)化,“基于微納米技術(shù)的新型超級(jí)電容器及其實(shí)現(xiàn)”獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。
(2)空間微系統(tǒng)及微納航天器
提出高精度姿態(tài)/軌道測(cè)量新方法并研制了MEMS磁敏感器、MIMU 慣性微系統(tǒng)、MEMS太陽敏感器 、納\皮型星敏感器等空間微系統(tǒng) ,相關(guān)成果填補(bǔ)了多項(xiàng)國內(nèi)空白,已在探月工程、高分專項(xiàng)等國家重大工程以及國內(nèi)外百余顆型號(hào)衛(wèi)星中得到應(yīng)用推廣,并實(shí)現(xiàn)了出口歐、美、日等國。
在我國率先開展了微納航天器的技術(shù)創(chuàng)新與工程實(shí)踐 ,首次將三軸穩(wěn)定方式用于25 kg 以下的微小衛(wèi)星,成功研制并運(yùn)行了國內(nèi)第一顆納型衛(wèi)星 NS-1 衛(wèi)星,也是當(dāng)時(shí)世界上在軌飛行的最小“輪控三軸穩(wěn)定衛(wèi)星”(2004 年)。
2015 年研制并發(fā)射了 NS-2(10 公斤量級(jí))MEMS 技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星 ,成功開展了基于 MEMS 的空間微型化器組件試驗(yàn)研究。NS-2 衛(wèi)星的有效載荷包括納型星敏感器 、低功耗 MEMS 太陽敏感器 、硅基 MEMS 陀螺 、MEMS 石英音叉陀螺 、MEMS 磁強(qiáng)計(jì) 、北斗- II/ GPS 接收機(jī)等自主研發(fā)的 MEMS 器件及微系統(tǒng)。
同時(shí)還成功研制并發(fā)射皮型ZJ-1(100 克量級(jí))MEMS 技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星,采用單板集成的綜合電子系統(tǒng),搭載試驗(yàn)商用微型 CMOS 相機(jī),MEMS 磁強(qiáng)計(jì)、新型商用電子元器件。
“先進(jìn)空間光學(xué)敏感器技術(shù)”2012 年獲 國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)“,先進(jìn) MEMS 衛(wèi)星設(shè)計(jì)制造關(guān) 鍵技術(shù)及應(yīng)用”2019年獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。
(3)生物檢測(cè)微系統(tǒng)方面
圍繞細(xì)胞分選檢測(cè)、生物分子檢測(cè)、人工聽覺微系統(tǒng)等方向,突破了高通量細(xì)胞圖形化、片上細(xì)胞聚焦分選、耳蝸內(nèi)聲電混合刺激、高時(shí)空分辨率相位差分檢測(cè)等一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù),取得了一批原創(chuàng)性成果,研制了具有世界一流水平的高通量原位細(xì)胞多模式檢測(cè)系統(tǒng)、流式細(xì)胞儀、系列流式細(xì)胞檢測(cè)芯片等檢測(cè)儀器,打破了相關(guān)領(lǐng)域國際廠商的技術(shù)封鎖和壟斷。
總之,面向國家安全和醫(yī)療健康領(lǐng)域的重大需求,經(jīng)過多年持續(xù)的努力,我們?nèi)〉靡幌盗芯哂袊H先進(jìn)水平的科研成果,部分技術(shù)處于國際領(lǐng)先地位,其中多項(xiàng)核心技術(shù)尚屬國際首創(chuàng)。