传感器“匠人”张宾:用近20年,走出MEMS智能传感器国产替代之路

传感器视界 2023-05-25
2637 字丨阅读本文需 7 分钟

传感器圆的、方的,形状各异,有拇指般小的,也有掌心般大的。封装下藏着各种元件、电路的“小小世界”,让张宾一直痴迷着。这就是让他研究了将近20年的东西,也伴他一路披荆斩棘,成为技术领跑者,带领自己所创立的“奥松电子”走出MEMS智能传感器国产替代之路,绽放光芒。

所有人都能放弃,我不能

经常有人问张宾:“什么是热爱?”张宾不善言辞,说话前总要顿一顿,再开口,以一种低沉深思的语气。他的话像他的为人一样温和朴实,陈述多、描述少、用词精准,却稍显干硬。但有一个问题他不需要想就能脱口而出——“为什么在传感器行业坚持这么多年?”“因为热爱技术。”那么,什么是热爱?如果是小时候的张宾来回答,他会说:“热爱就是尽可能地收集。”

张宾的父母都是机械制造厂里的技术工人,而张宾更喜欢电子产品。上世纪80年代,电子产品刚刚进入普通人家,张宾接触到的第一个物件是液晶电子表,表盘很小,同学们大多人手一只,然后是收音机、电视机……他收集一切能接触到的电子产品,将它们拆解,对着书研究,搞清楚其中的工作原理。

现在,张宾用奥松电子的生产线,能把手表的体积“缩小”到千分之一,并实现它的全部功能。为了建立这条MEMS 特色半导体芯片生产线,张宾耗尽了公司10年利润,赌上了他6年的人生,他对热爱的诠释变成:“如果不赚钱,你还要干一件事情,这就叫热爱。”

我国传感器产业起步晚,发展缓慢,20年前张宾刚刚踏入这个行业时,国内传感器几乎百分之百依赖进口,除了温度传感器,其他两万多种传感器都不能自主研制。彼时,刚毕业的张宾在一家上市公司研发湿度传感器,可是项目被中止了。他的一位朋友觉得可惜,以张宾对电子技术的痴迷劲儿,他相信张宾能够做出来,于是出资鼓励张宾继续坚持。张宾成功了,湿度传感器成为广州奥松电子有限公司的第一件产品。

公司赶上中国加入世界贸易组织的春风,有几年时间,订单大量从国外飞进来,产品不愁销路。然而,在2010年,国外传感器制造技术全面升级,而奥松当时采用的还是传统的陶瓷电路做传感器基板,产品在体积、性能、价格等方面都处于劣势。

张宾前往国外交流学习,他在纳米加工平台看到多种不同高端设备在传感器上的应用,例如刻蚀机、光刻机等。他深受震撼,意识到在半导体行业,传统的机械加工技术已经走到了尽头,利用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器才是将来的发展趋势。

“必须转型!”可是,搭建一条这样的生产线,奥松没有经验,也没有地方可以学,国内在这一领域还是一片空白,一个车间上百台设备,它们彼此的功能、兼容性都需要逐步摸索。这是一件需要重资产、高投入、长时间的事情,没有哪个企业能轻易做出决定。

张宾决定投入以往所有的收益搭建生产线,一些股东果不其然提出反对,张宾把他们的股份收购回来,让他们退出。研发人员也想退出,“当你每天一睁眼就是失败,一年365天都是失败,给你再多的钱,可能都不能抚慰你这颗心,做研发,失败就是生活的常态。”金钱、语言在失败面前都显得无力。6年间,公司面临资金困境、人员流失严重,张宾每天早上8点开始工作,直到晚上12点,“所有人都能放弃,但是我不能。”他不断地调试设备,研究它们的功能、结构,对其进行改装。几千次失败过后,最终,2016年,奥松建成了属于自己的智能化生产线。

科研事虽难,做则必成

为推动科技成果落地生“金”,科研中的张宾是忘我的、完全投入的。2016年,“奥松电子”建成了属于自己的MEMS半导体智能传感器芯片生产线。“攻克‘卡脖子’难题,转化科研成果,我们花了8年时间。”他谈到。

“团队跟着我没日没夜研究学习,逐项攻关各个难题。”眨眼间5年过去了,但黎明前的黑暗总是最难熬的,2015年在生产线的搭建进入关键时期,设备故障频发、关键工艺研发陷困、部分研发人员离开……他说:“问题接踵而来,那段艰难的日子让我刻骨铭心。”

“必须落地!”张宾拿出了“拼命三郎”的干劲钻研工艺、改造设备,一次次总结经验、一次次重头再来,这让他经常处于超负荷的工作状态。抱着“咬定青山不放松”的信念,终于他带领团队成功克服MEMS器件中各种结构与材料的加工问题,生产线设备得以高效协同作业。张宾坦言,“科研就像跑马拉松,要一次次战胜倦怠、消极、怀疑,坚定信心,才能迎来最终胜利。”

曾经,对气体传感器了解不深的他,在2020年新冠肺炎疫 情暴发之初,决心自主研发国产氧气传感器。他在研发过程中发现,“国际上的氧气传感器响应速度只需15秒左右,而我们初期制作的成品需要1分钟。”为缩短4倍差距的响应速度,张宾迎难而上,实验中每个环节都经过了数百次的尝试和论证,最终用物理气相沉积法找到合适材料与工艺,“我们研发的氧气传感器响应时间少于10秒,品质与可靠性均优于国外产品。”

MEMS技术(即微机电技术)推动传感器向体积更小、精度更高、寿命更长、能耗更低的方向发展。多年来,张宾一直工作在国产MEMS智能传感器研制第一线,带领团队不断探索、精益求精,研发的多款MEMS智能传感器芯片实现了国产替代,产品在智能家电、智慧医疗、工业自动化、新能源汽车等领域的前沿技术中得到了广泛应用,一定程度上缓解了国内传感器严重“缺芯”的局面。

2020年,张宾主持粤港澳大湾区首条6英寸MEMS半导体智能传感器芯片生产线率先建成,克服了设计复杂、施工难度高、施工管理要求高等难题,成功量产出湿度、流量、气体、风速、光电等传感器芯片,保障国家关键零部件供应链的安全。

持续创新,面向未来

十年以来,奥松电子不断取得新突破:2012年,成功研发国内首台冷镜式露点仪,成为“中国计量科学研究院”首个符合湿度校准标准的国内企业;2015年,成功打造国内领先MEMS半导体传感器集成电路全产业链;2020年,粤港澳大湾区首条6英寸MEMS半导体智能传感器产线成功投产……

2020年,全球发生新冠疫 情,国内呼吸机等医疗设备所需的氧气传感器、流量传感器、差压传感器需求量呈现几何倍数的增长。张宾率领团队,加班加点三个多月,开展技术攻坚,成功研发关键传感器并实现量产,解决了当时呼吸机等医疗设备缺少关键零部件的问题。多年来,奥松电子陆续获得国家专精特新“小巨人”企业、高新技术企业、广东省专精特新“小巨人”企业等称号,张宾也先后被评为广东“最美科技工作者”、广州市黄埔区广州开发区杰出人才、2022年广州“最美科技工作者”。

张宾表示:传感器是物联网、人工智能、5G等新一代信息技术的感知基础和数据来源。目前,奥松电子研发的多款产品均属于科技前沿,在尺寸、性能等方面达到了国外同类产品的技术水平,并且广泛应用于智能家电、智慧医疗、智慧城市、工业自动化、智能汽车、智慧安防等领域,部分产品应用在大亚湾核电站、广州白云国际机场等大型项目上。

对于未来,张宾也有着深入的思考。他认为,随着智能物联网时代的到来,中国的传统制造业正在借助新技术实现转型升级。未来,奥松电子将继续致力于MEMS智能传感器的投入与研发,为粤港澳大湾区发展新一代信息技术领域提供硬件技术支撑。他表示,奥松电子立足广州,将在MEMS半导体传感器领域勇担历史使命,为粤港澳大湾区贡献自己的一份力量。

一路走来,张宾带领着“奥松电子”从10余人的小企业,发展壮大到如今近400人,且在国内领先的MEMS智能传感器全产业链企业。岁月不负耕耘,奋斗必有回响!未来他将带领公司朝着世界传感器领域的领航者目标持续迈进,加速崛起。

文章来源: 粤科网,民营经济研究院,金羊网

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