安徽一条MEMS传感器芯片量产线,正式投产!(独家深度披露)

360影视 国产动漫 2025-06-05 13:52 2

摘要:5月24日,国内又一条MEMS芯片量产线正式投产,在第七届智能传感器产业发展大会上,安徽华鑫微纳集成电路有限公司发布:8英寸晶圆生产线首批产品成功串线。这标志着全国首条8英寸MEMS晶圆全自动生产线在蚌埠正式投产。

近年来,中国传感器产业高速发展,国内多个城市出台智能传感器产业发展政策,推动以智能传感产业园为主体的产业建设,同时兴建多条MEMS智能传感器芯片产线。

5月24日,国内又一条MEMS芯片量产线正式投产,在第七届智能传感器产业发展大会上,安徽华鑫微纳集成电路有限公司发布:8英寸晶圆生产线首批产品成功串线。这标志着全国首条8英寸MEMS晶圆全自动生产线在蚌埠正式投产。

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中国传感器与物联网产业联盟常务副理事长郭源生对该MEMS产线评价:“作为敏感技术与传感器行业里面,能有这么一条完整的生产线,无疑是对传感器产业化的发展起到了积极的支撑作用。国内26000多个品种,有7000个常用的,我们缺乏的都是共性的工艺支撑。比方说我们的大多数芯片,67%的低端的都要依赖进口,高端的100%都要依赖进口。那么有了这条8英寸的生产线,无疑是对传感器产业链的构架和产业的格局,打破过去的这种产业格局,都是有积极的作用的。

此前在Sensor Shenzhen 2025上,记者对安徽华鑫微纳集成电路有限公司副总经理张胜兵进行了采访,本文将独家深度披露这条国产新兴MEMS产线的情况,本文部分亮点有:国内首条全自动天车系统的8英寸晶圆产线进度及技术情况、产线有望将MEMS产品产业化的时间缩短至少3年、有20~30%MEMS产线制造设备需要进口、国内仅能满足1/20的MEMS芯片产能需求……我们亦能从华鑫微纳身上窥视近年来国产MEMS产业的发展情况。

专家档案

安徽华鑫微纳集成电路有限公司副总经理张胜兵,负责战略规划、市场开发、研发中心以及信息化管理等工作。

投资超50亿元,发改委、工信部等关注的国家集成电路重大项目,产能达3万片/月,目标:推动中高端MEMS器件国产化

华鑫微纳成立于2022年3月,项目总投资约50.6亿元,产线位于中国(蚌埠)传感谷东侧地块,项目建设用地150余亩,分二期建设,一期总建筑面积约75000平方米,主要包含生产厂房、动力厂房、生产研发楼、仓库等。

2022年11月,华鑫微纳MEMS芯片产线项目获得国家发改委审批,是国家集成电路生产力布局的重大项目,也是发改委、工信部、安徽省关注的重大工程项目,项目目标通过自主可控的关键核心技术推动中高端MEMS器件的国产化替代进程。

华鑫微纳定位于8英寸MEMS智能传感器核心器件制造平台,是集成硅基MEMS、压电MEMS、CMOS-MEMS单片集成及2.5D/3D微系统技术于一体的开放式、定制化柔性MEMS芯片生产线,拥有惯性传感器、光MEMS执行器(包括光MEMS微镜、激光雷达扫描镜、光通信微镜等)、环境传感器(压力、温度、气体、流量等)以及MEMS微流控、MEMS喷墨打印头、MEMS时钟谐振器等全面、完善的MEMS产品的工艺研发和量产能力。

相比国内同类MEMS产线,华鑫微纳在产线自动化方面处于国内领先地位,部署了智慧能源、数字孪生、智能仓储等系统,已建成国内首条全自动天车系统的8英寸晶圆产线,实现超90%自动化率和近无人化生产。据华鑫微纳副总经理张胜兵介绍,目前华鑫微纳产线员工仅二三十人,其余大部分为研发技术人员:

“我们现在的员工有240人,为什么这么少(一般这种体量人员为600至800人)?因为我们部署了智能天车系统,我们产线的工人是比较少,大概就二三十个人。”

华鑫微纳MEMS芯片产线在2023年3月开展基础施工,同年8月份厂房封顶,2024年9月份设备进场,2025年3月份完成工艺、设备调试,同月,华鑫微纳MEMS芯片产线第一片晶圆下线,产线建设历时2年时间。

据张胜兵介绍,目前华鑫微纳正进行两款产品的导入,预计6月份华鑫微纳产线生产的首款MEMS芯片产品将实现试产下线,并在9月份实现量产,四季度达产。

产能方面,华鑫微纳达产后预计月产8英寸晶圆1万片,到2027年将达到规划月产3万片。

▲华鑫微纳MEMS晶圆片展示

团队超20年MEMS芯片研发经验,体硅工艺领先,聚焦3大类MEMS产品

华鑫微纳团队拥有21年的MEMS产品工艺研发经验,主要基于体硅工艺研发陀螺仪、加速度计、光MEMS微镜等高性能MEMS器件。

体硅工艺是MEMS器件三大制造工艺之一,MEMS制造工艺主要包括表面微加工技术、体微加工技术(体硅工艺)、LIGA技术等,目前应用范围最广、技术最成熟的为前两者。相关资料参看《MEMS传感器芯片是怎样被制造出来的?》

对未来华鑫微纳的MEMS代工业务规划,张胜兵介绍华鑫微纳将聚焦3大部分:

第一类为成熟产品,包括硅麦克风等消费级MEMS传感器,以及压力、温度等环境类MEMS传感器产品,这部分产品将是华鑫微纳未来代工业务出量的大头,预计占据产能的50%~60%

第二类为核心产品,将是华鑫微纳高利润的来源,主要聚焦中高性能的汽车级、工业级传感器,譬如车规级压力、惯性传感器,工业级MEMS光开关、微镜、MEMS谐振器等,这也是华鑫微纳的拳头产品,预计占据产能的30%~40%

第三类为战略产品,主要为压电MEMS产品,华鑫微纳布局了压电喷墨头、压电微流控等器件,以及电容式MEMS超声波换能器(CMUT)、微泵、多光谱成像等等先进前沿的MEMS产品技术,预计占据产能的5%~10%

从成熟产品、核心产品到战略产品,从消费级MEMS到车规级、工业级MEMS,再到压电MEMS、CMUT等前沿MEMS产品,华鑫微纳构建了清晰的阶梯级产品规划,这个战略规划也展现了华鑫微纳的技术优势。

据张胜兵介绍:

“可以看到,国内MEMS产品真正成熟能够上量的,目前大概有三类:麦克风、滤波器和消费级压力传感器,但在高性能压电、惯性、微镜、喷墨打印头、时钟谐振器等等中高端MEMS器件,实际上国内并没有完全实现量产,这些就是我们的优势。

我们团队以体硅工艺起家,拥有深厚的技术沉淀,工艺技术上完全可以对标国外的MEMS巨头,譬如TI、Silex、博世等,我们完全可以实现量产性能上的对标,并且在静电微镜等一些高端MEMS技术领域,我们还领先了很多企业。”

站在国产MEMS芯片制造商角度,中国MEMS产业存在哪些问题?有望将MEMS产品产业化的时间缩短至少3年!

当前国内MEMS产业处于蓬勃的发展阶段,面临多种困难,作为国产新兴MEMS芯片制造商,华鑫微纳认为中国MEMS产业目前仍面临一些严峻的问题:

1、碎片化的产业赛道对企业不友好,传感器种类多、品类多,导致单一产品规模往往微小,整体呈现多、杂、散、小的特点,传感器产品“一品一研”提高了传感器初创企业的研发难度。此外对MEMS晶圆代工企业来说,面对这样的产业特点,要求有柔性化的制造能力,才能提供更多的代工服务,占据市场份额。

针对这个难题,华鑫微纳作为国产MEMS新兴代工企业,提供柔性化制造平台,具有全面的代工能力和工艺体系,具备制造全品类传感器晶圆的制造能力,初创传感器企业的各种MEMS芯片设计创意都能够在这条8英寸产线上落地。

2、企业融资难研发难以落地,张胜兵透露,中国传感器企业约有五万多家,其中80%以上是小微企业,资金少融资难,导致后续产品的研发费用很少,很多的优秀的产品和创意胎死腹中,这是整个MEMS传感器产业的难点。

这一方面,张胜兵认为华鑫微纳能够帮助传感器企业显著降低研发支出、缩短研发周期,那华鑫微纳怎么帮助企业降低研发成本?张胜兵介绍:

“我们能提供专业质量非常高的工艺技术研发服务,在MEMS领域,是设计和工艺高度耦合、高度协同的产业,很多工艺厂商希望你给一个Flow它做代工就可以了,但是MEMS芯片这样做不行,从芯片设计到量产还有一个工艺研发的过程,我们团队拥有20年以上的MEMS设计制造经验,我们提供的不仅是代工服务,还包括工艺研发的技术服务,就是说你只需要提供你的产品的结构设计想法,我们会根据实际量产的工艺能力来给你匹配,做一个工艺的二次设计研发,这样的话就极大的降低企业研发成本和缩短研发周期。这是我们的一个很大的优势方面。”

3、国内MEMS工艺制造平台产研脱节,据张胜兵介绍:

“MEMS产品的产业化流历程,大概可以分为这几个步骤。一个是初始的研发孵化阶段,然后到中式批量阶段,再到大批量生产阶段,我们可以看到国内有很多MEMS工艺研发线,有较强的研发能力,但它量产不够。所以我们研发一个产品,在研发线研发完了以后,我要转到另外一个量产线。但是由于这个量产线技术人员与原来研发线的不是一个团队,那它导入的过程就比较慢,量产的成本也比较高,一些工作你要重新做一遍,这是一个问题。

另一方面,我们说量产平台也有研发能力,但他希望你能够把成熟的Recipe、成熟的Flow全部导给它。这样量产平台就能按照你的流程来做,它希望像集成电路一样,但MEMS芯片一品一研,与集成电路芯片有显著差别,这个就有问题了,这导致目前许多量产线的研发成本也是比较高的,这个叫研产脱节,这是大问题。”

这方面,华鑫微纳拥有研产合一的制造平台,打破了目前国内许多平台产研脱节的窘境,可以将MEMS产品产业化的时间缩短至少3年

“我们是研产合一、高度协同的制造平台。这个就是我们的优势了。在华鑫微纳进行研发、量产,我们用同一个工艺技术体系、同一个工艺技术团队、同一个管理体系、同一个运营体系。这个时候我们就会发现它的优势在于,一个产品在我们研发线研发的时候,成本会比较低。研发完了这个产品转到我们的量产平台,这个时候我们发现是同一拨人对接,我们相互之间不会有任何的保密或交接障碍。这样的话就能极大的缩短智能传感器的产业化周期,我们算了一下,平均我们一个MEMS产品想要做到产业化需要5到6年。但是到我们平台,3年时间就可以了,这是我们研产高度协同的平台的优势。”

4、国内MEMS人才少。许多院士专家此前也提到国内MEMS人才较少的情况,站在国产MEMS制造商的角度,华鑫微纳再次提及国内MEMS人才紧缺的问题,可见国内MEMS人才供给存在较大的供需矛盾,据张胜兵透露:

“MEMS这个行业是一个多学科的交叉领域,所以实际上MEMS专业的从业人才是非常稀少的。我们招了很多的人,很多行业人才我们也筛选过。我们国家这么多年发展的集成电路领域的人才,其实已经还不错了。但是专业从事MEMS还是非常稀少的,这就是另外一个难题了。”

5、国内MEMS设计IP保护难。IP是在集成电路的可重用设计方法学中,指某一方提供的逻辑单元、芯片设计的可重用模块。IP核通常已经通过了设计验证,设计人员以IP核为基础进行设计,可以缩短设计所需的周期。

在MEMS领域,存在设计公司将芯片设计给代工厂代工之后,代工厂将这个产品拿走自己做,或者泄露给其他芯片设计公司使用的情况,这样MEMS设计公司就会面临许多竞争,而且往往难以维权。

这里,华鑫微纳在国内率先提出虚拟IDM的模式,什么是虚拟IDM?张胜兵介绍:

“我们提出一个叫虚拟IDM的模式,是什么呢?设计厂和晶圆代工厂相互做绑定,相互做投资。这样的话大家就是一家人,这个时候我们才能够完成高度的协同,高效沟通。所以我们可以开放性的跟下游厂商进行绑定,跟下游厂商做股权的互相投资。”

可以看到,通过虚拟IDM模式,让设计企业和晶圆厂进行股权投资、互相绑定,从而结成牢固的战略伙伴关系,可以极大降低MEMS设计公司的IP保护困难,并强化双方的协同沟通。

20~30%MEMS产线制造设备需要进口!哪些环节还有卡脖子现象?

随着国际贸易冲突日益严峻,近年来芯片等高端制造被“卡脖子”的情况成为民众所关心的热题,那么,在国内国内MEMS芯片制造产线是否存在制造设备卡脖子的情况,卡在哪些环节?

国内外MEMS制造的主流工艺,主要集中在0.35um左右的制程,并不追求先进制程,反而对制造工艺要求更高。

目前,对我国芯片制造设备的制裁从行业上看,还未上升到0.35um这个制程,因此我国MEMS民营企业绝大多数制造设备进口不受限制。

以华鑫微纳的产线为例,约有70%以上制造设备来自国产企业,譬如其CIM系统智能、大数据分析、智慧排产、智慧搬运等IT 数字化系统来自中电九天,中电九天为中国电子信息产业集团三级公司,是我国打造高端制造业自主可控核心工业软件的国家队。

此外,华鑫微纳目前仍有20~30%左右设备需要进口,这也暴露了我国先进制造产业的弱处,据张胜兵介绍,这些设备包括:

“主要是像光刻机、双面步进光刻机、晶圆键合机、深位刻蚀机等设备,以及一些非常特殊的成膜设备,也是进口的。这些领域有的国内也有一些产品,但是稳定性、可靠性还有一些指标参数没有达到的。我们也是持开放态度,也希望跟国内厂商进行积极的对接,早日实现全产线的国产化。”

MEMS技术加速普及,这些方向或有较大增长机遇!

华鑫微纳团队在MEMS技术研发制造领域拥有超过20年经验,因此对MEMS产业的发展有较高的认识。

据张胜兵介绍,未来比较看好MEMS产品在生物微流控芯片、人形机器人应用传感器、谐振器、光谱成像、主动散热等方向的增长机会。

微流控芯片,又称芯片实验室(Lab-on-chip),是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上, 自动完成分析全过程。微流控芯片使用MEMS技术进行制造,主要应用于基因检测等场景。此前被我国制裁的美国仪器厂商因美纳(Illumina),就是主要从事基因测序仪设备的研发销售,核心技术就是微流控芯片。

此外,张胜兵看好未来MEMS技术在更多传感器方面的应用,包括机器人中六维力传感器等高精度传感器的MEMS器件替代,以及传统石英晶振被MEMS时钟晶振替代的趋势。

MEMS技术本质上是一类在微观尺度上用微电子技术制造传统机械结构的技术,随着MEMS技术的提升,产业正在探索使用MEMS技术在微米级重构更多传统机械结构

“以光纤和MEMS为例,光线传感器目前为止应该是精度最高的了。我们就说陀螺仪,高端的这种导航系统、卫星用的都是光纤的陀螺仪,这个领域MEMS陀螺仪精度确实要比它要差一些。但是目前来看,以前我们说MEMS陀螺仪精度只能做到10度,后来我们做到5度、1度,现在做到0.1度,再往后就是0.01度了。所以我相信未来十来年MEMS陀螺仪可以达到光纤陀螺仪的精度要求。

但是我并不认为光纤它就会被淘汰,因为我们现在的光纤也开始转向了微纳光纤,我们开始用微纳光纤来做我们这种高端的陀螺仪,传统的光纤是绕组的,现在我可以做微纳光纤,在硅片上就可以实现光通道,我们也叫MEMS。所以从这点来说,我认为不久就可以替代传统的机械式的和光纤式的陀螺了。”

MEMS芯片产能过剩?国内产能仅有10万片不到,仅能满足国内1/20的MEMS芯片需求!

随着国内多条MEMS芯片产线的建设、投产,MEMS芯片产能是否过剩,成为业界话题。作为国产新兴MEMS晶圆厂,华鑫微纳认为国内MEMS晶圆远未满足实际需求。

目前,全球每年需要的MEMS晶圆,折合成8英寸晶圆数量来计算,约400万片左右,我国作为全球最大的电子产品生产基地,每年需要消耗全球一半的MEMS芯片产能,约每年需要200万片8英寸MEMS晶圆。

而我国每年提供的8英寸MEMS晶圆,只有10万片不到,因此就MEMS晶圆的绝对数量需求来看,国内不存在MEMS芯片产能过剩的情况。

那么,为什么还有产能过剩,甚至行业内卷的担忧?张胜兵谈到:

“为什么我们有这么大的市场容量,我们还会出现类似内卷的现象呢?原因在于什么?我们现在内卷的都卷一些什么?我们刚刚讲三个东西,滤波器、麦克风、压力芯片,这样一些消费级的、非常低成本的MEMS芯片,天天都在卷。我们实际上并不是想卷,而是国内的一些我们认为好的赛道的MEMS传感器的芯片没有研发出来,没有真正的实现产业化,这才导致我们只能去卷一些低端的产品,所以我们的市场容量是很大的,产能是不过剩的,真正过剩的是低端产品的产能,而并非有市场价值的中高端产品的产能,所以我们的信心还是要足一点。”

AI提升生产效率成产业趋势,MEMS芯片研发制造中,AI能有什么用?

当前,行业内外均在探索AI在实际生产研发中,对产业效率提升的应用。那么,作为MEMS芯片制造商,深入MEMS产业最核心的环节之一,华鑫微纳将AI应用于哪些方面?

据张胜兵介绍,目前华鑫微纳已在三大领域部署了AI应用,提升生产效率,包括:

1、办公环境助手。通过AI助手总结情况通报、会议纪要等文件,提炼关键产业信息。

2、工艺知识中枢。张胜兵认为这是华鑫微纳AI方面应用的重要一步,通过向AI投喂工程师在实际工作中的工作日志、工作总结、设计经验等技术文档和设计材料,将工程师日常碰到的问题和解决办法提供给AI,从而将这些工程经验沉淀到AI中,成为共享数字资产,进而反哺后续的工艺研发,加快研发速度和提高研发效率。让以前靠工程师经验判断的工艺决策,上升到基于大量数据的AI辅助决策的方向上来。

3、良率先知系统。在MEMS芯片等半导体制造过程中,有众多的检测去控制产品质量,以前需要大量人工去分辨,现在基本使用AI辅助判断,通过百万级的检测数据训练的AI模型,辅助工作人员进行产品良率的检测,并提前预判工艺故障问题,从而提升生产线的管理效率和良率品质。

结语

MEMS芯片制造是智能传感器产业发展的关键环节,与集成电路芯片不同,MEMS产品的研发涉及芯片设计和工艺制造的高度协同,只有设计-制造互相匹配,MEMS产品才能被最终制造出来,最终落地。

长久以来,我国智能传感器产业发展的落后,其关键原因之一,就在于国内没有较多的、高水平的MEMS芯片制造产线支撑国内传感器企业的芯片设计落地,协助购买国外MEMS芯片进行封装/模组组装的国产传感器OEM企业向MEMS传感器Fabless企业升级。

如华鑫微纳等多条高水平的MEMS芯片产线的建设、投产,极大地提升了国内智能传感器发展水平,已成为行业共识。当前产业如何从许多消费级、低水平的MEMS产品向汽车级、工业级等高利润、高技术的方向提升,避免低端产品过多内卷,从而造成产能过剩的假象,将是行业亟需共同努力的方向。

正如张胜兵在访谈的结尾所强调,华鑫微纳将集中精力于中高端MEMS产品的研发,协助中国MEMS产业提升中高端MEMS产品的研发产出:

“MEMS这个领域一定是一个非常朝气蓬勃的产业。因为它一直在成长,MEMS智能传感器并不局限于传统市场,它将开拓很多新兴的应用领域,这些应用领域才是我们这些MEMS从业者应该是向往的。华西微纳我们不会在低端制造里面做内卷式的竞争,我们将依托行业领先的体硅工艺、MEMS-CMOS集成等技术能力,帮助企业研发、量产具有差异化的、国内目前无法大规模量产的中高端MEMS器件,我们的精力会放在这里。”

来源:传感器专家网一点号

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