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。

当万亿产业的盛宴开启

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。

规模量产，打造高端压敏芯片

实际上，我们每个普通人可能都接触过压敏芯片，菜市场商贩使用的电子秤就有压敏芯片，不少家庭中存放的电子体重秤也有压敏芯片，这一类型的压敏芯片属于低端产品，它无法精准测量高强度的压力，因而难以用于工业场景。但在智能制造时代，以压敏芯片为代表的功能性芯片被大量应用，据中国信通院数据显示，近年来我国传感器市场规模保持较快增长，近5年均保持两位数的增长率。

遗憾的是，由于国内芯片技术起步晚，因此传感器敏感芯片的市场几乎被外国企业所垄断，这也导致国内厂商每年为采购芯片都要付出大量资金。长沙被誉为中国工程机械之都，三一、中联等人们耳熟能详的企业就是此类芯片使用“大户”。不仅是生产线采集数据需要使用压敏芯片，吊车、泵车等拳头产品都需要使用大量压敏芯片。“过去，它们使用的几乎都是国外品牌，如今大量的启泰生产的芯片已经用于其产品上。”湖南启泰信息技术有限公司负责人说。

据了解，启泰传感的技术100%自主研发，工艺100%自主研发，光刻机等核心设备与国内厂家联合研制，基材、靶材和光刻胶等辅材均是与国内厂家联合研发。启泰传感几乎建立了一个完整的产业生态圈。其科研团队攻克了异质膜成膜关键技术，研发了全套生产工艺，定制了90%的生产设备，建立了唯一一条工厂化规模生产的金属基压敏芯片生产线，在产业化层面完全实行了国产替代。目前，启泰传感正在规划专为汽车产业研发的第二条金属基压敏芯片生产线，生产线达产后，将年产压敏芯片3000万颗，生产水平达到工业4.0的标准。

“国产替代进口不能只依靠情怀，还得有实打实的硬实力。”湖南启泰信息技术有限公司负责人表示，启泰产品要被三一、中联等制造厂商认可首先就得具备国外品牌同等性能，这些制造厂商内部会对芯片进行几十道性能测试，只有完全通过才会使用启泰的产品。而使用“国产”替代“进口”的好处显而易见，不仅采购成本具备优势，交货周期也从过去的几个月甚至一年，变成了一个星期甚至几天，更不会因为各种原因，突然告知中断交货。

“作为芯片从业者，不希望在任何环节被任何人卡脖子。我们在国内是唯一的一条工厂化金属基底压敏芯片生产线，希望在未来的3到5年以内，启泰公司在国际上拥有较强的竞争力，改变中国传感器产业不大也不强的面貌。”启泰传感董事长兼总经理王国秋曾这样说。

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。

可穿戴设备打开柔性压力传感器新世界

近日，西安电子科技大学机电工程学院高立波副教授最新研究成果“Stretchable and Anti-Impact Iontronic Pressure Sensor with Ultrabroad-linear Range for Biophysical Monitoring and Deep Learning-aided Knee-Rehabilitation”，被《Nature》（自然）旗下唯一工程类期刊、仪器仪表领域顶刊《Microsystems & Nanoengineering》收录（DOI：10.1038/s41378-021-00318-2）。所指导的博士生徐洪成为第一作者，高立波副教授与王卫东教授为通讯作者，这是学校首次以第一作者和第一通讯作者单位在该期刊发表论文，该论文的发表极大地提升了西电在本领域的国际影响力。

通过与中国科学院深圳先进技术研究院等单位的深度合作，高立波副教授系统探讨了用于印刷电子器件的墨水加工策略、影响参数以及先进应用等，相关成果以“2D Materials Inks Toward Smart Flexible Electronics”为题（DOI：10.1016/j.mattod.2021.08.010）发表在国际顶级期刊《Materials Today》（影响因子31.041）。高立波副教授的研究成果连续发表在国际著名期刊上，是西安电子科技大学机电工程学院近年来人才培养的成果展现。

可延展压力传感器在人体生理信息监测、运动健康等方面受到广泛关注，但是兼顾传感器高灵敏度、宽响应范围和可延展性以适应人体动作大变形下（例如跌倒、撞击等）的检测在柔性可穿戴器件领域一直具有挑战。对此，课题组通过岛桥布局和可变形电互连，实现了一种可延展的离电式电容压力传感器分布阵列，使得整个器件可在大拉伸应变下服役。同时由于传感器的宽响应范围，实现了从低压到高压的静态和动态响应。最后，结合深度学习实现了对术后膝盖姿态的智能监测。该工作有望将柔性压力传感器在可穿戴电子、智慧医疗领域开创一条新的道路。更为重要的是，课题组在此基础上进一步进行了技术革新，已能实现更高器件集成度、更小尺寸以及更为稳定的性能。

印刷电子是一项非常贴近实用的新兴技术，已经在电极阵列、微流控应用、传感器和微电子器件等领域出露峥嵘。印刷电子技术是将不同功能的纳米材料制备成印刷墨水，以打印的形式在基底上成型，因此墨水的制备加工显得尤为重要。高立波副教授对用于印刷电子器件的墨水加工策略、影响参数、以及先进应用进行了系统的研究。课题组现已实现对柔性混合可延展电子器件加工的关键技术突破。

文章来源： 湖南日报，红网，中国日报网