突破三大癥結(jié) 攻克高端傳感器

微機(jī)電（MEMS）技術(shù)是典型的半導(dǎo)體加工技術(shù)，享譽(yù)世界的美國“硅谷”幾十年來之所以一直守住全球半導(dǎo)體、集成電路應(yīng)用創(chuàng)新的前沿陣地不動(dòng)搖，很大程度上就是圍繞MEMS工藝技術(shù)和應(yīng)用開展不斷的創(chuàng)新和突破。

截至目前，我國是全世界唯一擁有聯(lián)合國產(chǎn)業(yè)分類中所列全部工業(yè)門類的國家。“唯一”和“全部工業(yè)門類”給了我們從制造業(yè)大國向制造業(yè)強(qiáng)國發(fā)展以信心。但是，作為工業(yè)“五官”的高端傳感器卻一直處于“千呼萬喚不出來”的尷尬處境。

本刊認(rèn)為，造成這一處境的主要癥結(jié)有3點(diǎn)：

一是敏感功能材料基礎(chǔ)技術(shù)積累不足，對(duì)前沿材料的開發(fā)缺乏布局，科研布局缺乏戰(zhàn)略思維。感知功能的實(shí)現(xiàn)，得益于敏感功能材料的開發(fā)。敏感材料多為功能材料，我國的半導(dǎo)體硅、金屬、陶瓷等敏感功能材料在傳感器中的應(yīng)用時(shí)間較長，積累了一定的技術(shù)工藝和應(yīng)用基礎(chǔ)；而有機(jī)高分子、生物醫(yī)學(xué)、納米、光纖等新型敏感材料所對(duì)應(yīng)的傳感器應(yīng)用場景尚未全面打開，材料新功能和新用途有待進(jìn)一步挖掘。整體來看，我國在低端傳感器應(yīng)用的一般性功能材料基本能滿足國內(nèi)應(yīng)用需求，但在高端傳感器應(yīng)用的高性能敏感材料基礎(chǔ)研究薄弱，對(duì)材料技術(shù)的開發(fā)過于偏重市場同質(zhì)化產(chǎn)品，而忽視了前沿材料技術(shù)在未來材料迭代和應(yīng)用場景破局的重要作用。

二是傳感器制造技術(shù)賴以發(fā)展的MEMS工藝長期落后。如果說中國的高端傳感器發(fā)展是因材料掣肘導(dǎo)致，難免有些以偏概全、有失公允。平心而論，還真不能把中國高端傳感器難以突破歸罪在材料上。為什么？即使國內(nèi)的功能材料水平獨(dú)步全球，那么國內(nèi)的傳感元件和轉(zhuǎn)換電路技術(shù)同樣羸弱，因?yàn)閲鴥?nèi)的MEMS工藝同樣落后：我國對(duì)半導(dǎo)體和集成電路的開發(fā)基本與美國同步，但到目前為止中美MEMS工藝整體水平卻相差10～15年。

三是國內(nèi)長期受限于“逆向工程”技術(shù)思維和跟班式科研，嚴(yán)重束縛科技人員的創(chuàng)新思維。長期以來，我國在大多數(shù)落后領(lǐng)域的發(fā)展思路都是用倒推的“逆向工程”思路跟蹤模仿，確實(shí)解決了一段時(shí)期內(nèi)國內(nèi)重點(diǎn)領(lǐng)域的迫切需求，但這種思路只適用于救急，如再用這種思維解決我國面臨的“卡脖子”問題，無異于作繭自縛。

如傳感器、MEMS技術(shù)、工業(yè)研發(fā)設(shè)計(jì)軟件開源技術(shù)、高端裝備等這種體系化的集成技術(shù)，僅憑“逆向工程”思維和跟班式的科研路徑永遠(yuǎn)無法實(shí)現(xiàn)。如不能審時(shí)度勢及時(shí)解放思想，調(diào)整思路，恐怕將離重大科學(xué)的突破越來越遠(yuǎn)，不要說高端傳感器依然做不出來，制造業(yè)強(qiáng)國的目標(biāo)恐怕也只能永遠(yuǎn)在路上。

10.19599/j.issn.1008-892x.2022.03.001