8寸研发中试线助力MEMS微机电系统智能传感器

目前，全球传感器市场主要由美国、日本等几家龙头企业主导。国外半导体巨头遵循着英特尔创始人之一戈登·摩尔提出的“摩尔定律”狂飙突进，即集成电路上可容纳的元器件数目每隔18至24个月会增加一倍，性能随之提升一倍，技术创新一路领先。中国企业一路追随，但始终难以望其项背——中国八成以上传感器依赖进口。核心技术尚未突破、纠缠于低端竞争等因素，长期制约着国内传感器产业的发展。传感器位于整个物联网的基础层，是数据采集的入口，也是物联网的基石。在智能硬件、工业制造、健康医疗、车联网等诸多领域，传感器都有广阔的应用空间。9月10日，由上海微技术工业研究院建设的我国首条、全球领先、兼容CMOS(互补金属氧化物半导体)的8英寸“超越摩尔”研发中试线，在上海正式投入运营，填补了我国微机电系统智能传感器领域缺乏小批量中间性试验生产线的空白。
那么，我们有没有可能甩掉“摩尔定律”，实现弯道超车呢？据估算，“摩尔定律”技术路线的投资量级是百亿美元，而“超越摩尔”技术路线的投资量级仅为亿美元，且产品种类丰富。遵循这一思路，2013年，聚焦“超越摩尔”领域的上海微技术工业研究院成立，其使命是助力上海在传感器等新兴领域有所突破。超越摩尔，是指在成熟的工艺生产线上研发非数字、多元化半导体技术与产品，如市场巨大的传感器，而无需遵循摩尔定律，在工艺尺寸上越做越小。这意味着，在万物互联的智能化时代，我们可以不必跟在少数企业后面“较劲”，转而在传感器等其他新兴技术领域实现弯道超车。

目前，在“超越摩尔”领域，业界普遍使用的6英寸产线，贯通从研发到量产全程服务的8英寸线是公认的领先技术。8英寸研发中试线厂长游家杰说，8英寸研发中试线可全面开展表面、体、3D微纳加工，以及新工艺、新器件、新系统的研发，单个成本将比6英寸线低。

随着硅的工艺发展趋近于其物理瓶颈以及成本制约，业内专家认为，“超越摩尔”时代已经来临，传统摩尔定律或将面临颠覆，将不再局限于依靠尺寸改变去推进集成电路制程节点，材料、工艺、结构等多维度的创新更加重要。

 

上海微技术工研院8英寸“超越摩尔”研发中试线一瞥。资料图

微机电系统智能传感器，是一种新型传感器，具有小体积、低成本、集成化、智能化等优点，领跑传感器飞速发展。据《2016-2017年中国物联网发展年度报告》，目前我国约60%的传感器依赖进口，微机电系统智能传感器几乎全部依赖进口。

中国科协副主席、上海微技术工业研究院创始人王曦院士认为，要摆脱微机电系统智能传感器对进口的严重依赖、实现我国芯片产业的自主可控，当务之急是要建自主的8寸研发中试线。

据统计，科技成果经过中试，产业化成功率可达80%，未经中试成功率仅有30%。游家杰说，我国微机电系统智能传感器科研实力并不弱，没有开发出领先产品是因为中试环节出现了断档。通常，实验室与产业应用之间隔着一个中试阶段。一些实验室科研人员表示，因为他们只有少量需求，没有流片厂愿意接单。没有中试线，创新无法形成规模，这是目前国内传感器研发机构和企业共同面临的挑战。

游家杰介绍，新建成的研发中试线，目前规定产能是每月生产3000片左右晶圆，后期将达到5000片，可以支撑用户从几百片到上千片的产能需求，小规模订单先在中试线上孵化，一旦前期市场测试成功，就可以把大批量订单转移给大型代工厂，开始规模量产。

据介绍，目前，研发中试线专注于微机电系统智能传感器研发，未来，还将根据“超越摩尔”产品和技术特点，部署硅光子、RF、硅基III-V族、3D集成、MR磁传感、高压器件、生物医疗晶片等相关工艺和量测设备。

同时，工研院还将联合国家集成电路产业投资基金等产业资本，共同设立“超越摩尔”产业基金，建立了“超越摩尔”领域的孵化器和加速器。上海微技术工业研究院还在美国硅谷、台湾新竹、法国格勒诺布尔等地设有办公室及研发中心，在全球范围内布局创新网络，真正营造“超越摩尔”产业创新生态。