一个硬币大小的白色传感器，其外观对于大部分人来说可能较为陌生，但在周围的日常生活中，每个人每天都在和它“打交道”。变频空调是如何感知气温，刹车油压又是怎样工作？这些能够感知外在变化的物体，都是因为传感器的存在，使其拥有了和人类似的触觉、味觉，“活”了起来。

陶瓷压力传感器芯体

当前信息时代下，被称为“电五官”的传感器弥补了人类感知的局限，能够帮助人类获取在生产和生活中准确、可靠的信息，对社会的进步的发展起着愈发重要的作用，对其技术的掌握程度也成为各国竞争的热点之一。

目前，研发中心位于松山湖国际创新创业社区的东莞市华芯联科技有限公司（以下简称“华芯联”），经过了近5年的研发，在陶瓷传感器芯体领域已打破国际巨头垄断，核心技术已完全自主可控，真正实现“进口替代”。

五年突破三大核心技术 实现流水线自动化生产

“我原来看了很多项目，很少有像传感器研发这样需要扎实做很长时间的项目，同时它面临着攻克技术难关的问题，也能预测到会是未来社会发展的刚需。”谈及当时为什么会步入传感器行业，华芯联创始人谢文说道。

2017年，谢文在电子科技大学广东电子信息工程研究院开始参与传感器相关的项目，经过2年的不懈钻研，终于在2019年时做出了传感器的样品。尽管样品经过一些客户认证已达到较高技术水平，但在落地时却发现没有办法实现批量化生产。随后，整个项目进入半产业化的阶段，但核心技术仍没有较大突破。

谢文表示，陶瓷压力传感器芯体产品的三个核心技术，在此之前国内尚未完全掌握。作为芯体基体的特种陶瓷，如何把握其不同位置压力感知的均衡性成为了陶瓷基座制作技术的关键。同时，感知压力信号的敏感度与线性度也是其中一个关键技术，其敏感材料的选择和配置直接关乎了传感的灵敏度和精确度。第三个核心技术在于其精密制作工艺，全部制程有30多道工序，每一个工序都需要精确可控。 “因为每一道工艺都存在误差传递与不断放大的过程，如果前面差之毫厘，最后的成品都会与目标失之千里。”谢文说道。

谢文用走迷宫来比喻研发传感器芯体的过程，能从错误率极高的迷宫中走出来已经是一件不容易的事情，要想从中找出一条最优的路径更为困难，而把芯体批量化生产好，就是他口中要找的“迷宫最优解”。

2019年，团队核心成员凭借“基于陶瓷共烧厚膜工艺的压力传感器芯体研制与产业化”项目，成功入选东莞市第九批引进海内外创新创业领军人才。2020年1月10日，东莞市华芯联科技有限公司正式注册成立。随着越来越多专家教授与行业资深工程师的加入，经历了一次又一次的试错和创新，华芯联终于在今年5月实现了流水线自动化生产，陶瓷压力传感器芯体在产品层面最终定型。

目前，华芯联生产的陶瓷压力传感器芯体已通过德国威卡（WIKA）的多项严格测试，量程、灵敏度、零点输出、响应时间、工作温度等各项关键技术指标达到全球领先水平，实现核心器件的进口替代。

传感器技术、通信技术、计算机技术被称为现代信息技术的三大支柱和物联网基础，其应用涉及国民经济等各个领域。在现代控制系统中，传感器是数据信息获取的唯一途径，直接影响和决定系统的功能和性能优劣，也被称作信息化和工业化深度融合的源头。我国传感器产业经过多年发展，形成了比较完整的产业体系和技术创新体系，但与发达国家相比还有一些差距，高端压力传感器长期受制于人。那么，近几年来，我国在压力传感器方面有何新的突破呢？

高性能压力传感器攻克“卡脖子”技术

中南大学和中国电子科技集团公司第四十八研究所联合承担的长沙市重大专项航空发动机用高性能压力传感器的开发及应用项目通过验收，此举意味着该项“卡脖子”关键技术得以攻克。

该项目于2018年立项，依托中电四十八所和中南大学，着力开展高性能压力传感器的研究与开发，打破国外公司封锁。经过三年的科技攻关，项目组攻克了敏感电阻精准掺杂、SOI压敏芯片制造、无引线压力传感器封装等关键工艺和技术。

其研制出的高性能SOI压力传感器器件，在某型号航空发动机上进行了应用验证，性能达到国际先进水平，打破了国外高端压力传感器的封锁，解决了耐高温压力传感器的“卡脖子”技术问题，为更高温度压力传感器的研制奠定重要的理论和技术基础。

我国在高端压力传感器领域获重大突破

湖南省生产力促进中心组织的“高性能纳米薄膜金属基压力传感器”科技成果评价会在浏阳举行，由中国工程院院士桂卫华任主任委员的评价专家委员会认为：该成果整体技术达到国际先进水平，其中，零点漂移、工作温度范围性能指标达到国际领先。这意味着我国在高端压力传感器领域取得了重大突破，又一项“卡脖子”技术和产品实现了国产替代。

松诺盟科技有限公司集聚多领域和学科的研究人员，对“高性能纳米薄膜金属基压力传感器”展开攻关。经过3年多的努力，公司成功制备了具有完全自主知识产权的新型高端压力传感器，实现了综合精度和热零点漂移等重要指标优异、且能够在200MPa超高压、-196～400℃超高温的恶劣环境下以高性能状态稳定运行，获得国家专利62项。目前，该传感器成功应用在多款重要装备及多个石化、冶金、交通、物联网企事业单位的相关设备上，替代了多款国外产品。

微电子所任天令团队在柔性压力传感器方面取得突破

清华大学微电子所任天令教授团队在纳米领域重要期刊《美国化学学会纳米》（ACS Nano）上发表了题为“正电阻特性的类三极管石墨烯压力传感器”（Triode-Mimicking Graphene Pressure Sensor with Positive Resistance Variation for Physiology and Motion Monitoring)的研究论文。该器件实现了可定制的石墨烯压力传感器，具有极高的灵敏度和较大的量程，可以直接贴覆在皮肤上用于探测呼吸、脉搏等多重功能，并实现了人体多部位血压值和波形采集、足底压力和步态监测，未来在运动监测、智慧医疗等方面具有重大应用前景。

任天令团队基于激光还原石墨烯，将石墨烯与硅橡胶柔性基底相结合，制备了类三极管结构的石墨烯压力传感器，在整个量程区间内，传感器的灵敏度也随着压力增大而提高呈现指数变化趋势。将压力传感器受力端看做基极，模仿调节晶体管静态工作点的方式，通过调节力学静态偏置实现微小力学信号测量与放大。由于传感器核心采用了激光还原的多层石墨烯，在宏观结构上可被视为二维材料，器件总体呈现出正电阻变化的特性。同时还探究了图案、扫描角度等多种方法来增强和定制器件。除了贴附在手腕监测脉搏、贴附在胸口监测呼吸信号外，还能够在人体多处分别测量和还原血压值和波形。传感器的大量程还可以被运用于足底压力测量和步态监测，并组建了一个实时步态监测系统。

本文来源：南方plus客户端，清华新闻网，仪表网，北青网