摘要:张胜兵先生长期专注于MEMS(微机电系统)智能传感器与微系统技术的前沿研究与产业化应用。在其主导下,公司成功建设并完善了6/8英寸MEMS工艺平台,开发了多套具有自主知识产权的核心集成工艺,为产品的批量制造和迭代升级奠定了坚实的技术基础。
本期大咖
张胜兵
华鑫微纳副总经理,中国材料研究学会委员,物联网与传感器联盟副秘书长,中国半导体协会MEMS分会理事。
张胜兵先生长期专注于MEMS(微机电系统)智能传感器与微系统技术的前沿研究与产业化应用。在其主导下,公司成功建设并完善了6/8英寸MEMS工艺平台,开发了多套具有自主知识产权的核心集成工艺,为产品的批量制造和迭代升级奠定了坚实的技术基础。
安徽华鑫微纳集成电路有限公司成立于2022年3月10日,位于蚌埠市经开区安徽省人工智能“三谷”之一的中国(蚌埠)传感谷D区,是国内领先的8英寸MEMS智能传感器晶圆代工企业,对外提供开放式、定制化MEMS晶圆代工服务。华鑫微纳8英寸MEMS晶圆生产线是集硅基MEMS、压电MEMS、CMOS-MEMS单片集成、2.5D/3D微系统集成于一体的灵活度高、兼容性强、体系完善研产高度协同的晶圆代工平台,产品涵盖惯性传感器、压力传感器、光MEMS执行器、环境传感器、喷墨打印头等。
作为一家2022年成立的新公司,安徽华鑫微纳的速度让人意外:三年时间,就完成了8英寸MEMS产线的建设与量产布局,同时已有产品通过客户验证。这背后,不是“从零起步”的创业故事,而是一支老团队在新赛道上的再出发。本期芯片揭秘,华鑫微纳的副总经理张胜兵总分享了团队从6英寸到8英寸的跨越逻辑,也讲清了他们为何避开麦克风、射频这些“红海”,转而布局工业级与汽车级惯性器件、光通信MEMS等高壁垒领域。采访中最有意思的部分,是他们如何在标准化与定制化之间找平衡的方式方法及思考逻辑。张胜兵总谈的不是“弯道超车”的故事,而是材料、装备、EDA、工艺全链路的长期突破,以及产业协同的现实路径。
新公司与成熟团队:产线进展与赛道选择逻辑
幻实:
张总,据了解,贵公司虽然成立时间不长,但投资规模较大,且正在建设全自动8英寸MEMS产线。能否请您分享产线的最新进展,以及当前所处的阶段?
张胜兵:
好的。我们虽是一家新企业,但团队由经验丰富的资深人员构成。产线已于今年3月完成上线,目前已有9款产品进入生产阶段,其中3款产品通过了客户终端测试,正处于风险量产阶段。预计到今年年底,我们将实现1万片产能的布局。
安徽华鑫微纳副总经理 张胜兵 做客芯片揭秘
幻实:
新建产线通常需要较长的产能和良率爬坡周期,但贵公司已有产品通过验证,进展迅速。请问这背后的关键因素是什么?
张胜兵:
这主要得益于团队的成熟度。我们前期已在6英寸工艺线上完成多款产品的试产,工艺平台较为成熟。因此,在切换至8英寸产线后,产品导入周期大幅缩短。
幻实:
在创业定位方面,为何选择8英寸MEMS方向?是基于哪些市场机遇的考量?
张胜兵:
我个人及团队的研究方向始终聚焦于MEMS技术领域,至今已深耕十年。2018年中美贸易摩擦爆发后,我们深刻意识到MEMS智能传感器作为物联网、智能制造和汽车电子的“感知核心”,其关键技术也面临着严峻的“卡脖子”风险。这并非危言耸听,当时国内智能传感器的高端市场,尤其是高性能MEMS陀螺芯片、微型超声波传感器等高端领域,几乎完全被国外厂商垄断,进口依赖度极高。我们毅然选择投身这一赛道,主要基于以下三点的综合考量:
首先,是巨大的市场需求与国产替代的迫切性。中国是全球最大的电子产品生产和消费国,智能手机、汽车电子、工业互联网等领域对智能传感器的需求呈爆发式增长。据预测,到2025年,中国智能传感器市场规模将突破1700亿元。然而,与此形成鲜明对比的是,当时国内智能传感器的自主化率普遍不足20%,尤其在高端领域,依赖进口的局面更是严重。这种供需之间的巨大落差,意味着一个广阔的国产替代蓝海。
其次,是产业链关键环节的缺失。MEMS产业是技术、人才和资金高度密集的领域,其发展需要设计、制造、封测等环节的紧密协同。当时,国内专业的MEMS代工平台较为稀缺,许多本土设计企业面临“无处流片”的困境。核心制造能力的不足,严重制约了整个产业的自主化进程和技术迭代速度。
最后,是我们团队自身的差异化竞争路径。我们清楚地认识到,与国际巨头在红海市场正面竞争并非良策。因此,我们选择了避开竞争激烈的消费电子麦克风等领域,转而将研发重心投向高端工业级与汽车级惯性传感器、光通讯MEMS微镜等当时国内尚属空白或急需突破的高附加值领域。我们相信,凭借团队深厚的技术积累和对工艺技术的深刻理解,能够在这一片蓝海中开辟出属于自己的发展道路,为国家在MEMS领域的自主可控贡献一份力量。
差异化竞争:柔性代工模式如何平衡标准化与定制化?
幻实:
目前市场验证是否符合您的预期?贵公司在产品布局上有何独特之处?
张胜兵:
初步验证是积极的。我们避开了射频MEMS等红海领域,专注于高端工业级、汽车级惯性器件(如陀螺仪)以及光通讯MEMS微镜等空白市场。这些领域目前仍以进口为主,是我们的核心方向。
幻实:
贵公司提出“灵活、高兼容性”的代工理念,但在实践中需平衡标准化与定制化的矛盾。请问具体如何实现?
张胜兵:
MEMS传感器工艺与集成电路不同,具有高度客制化特点。我们的解决方案是:在单步工艺层面实现标准化,集成工艺则采用客制化模式。通过将产品归类为六大工艺系列和十余套制程,内部实现标准化,外部进行定制化调整。这类似于搭建“乐高”模块,既保障效率,又满足多样性需求。
幻实:
你们在产品选择上有一套独特的思路,选的都是目前还未被充分覆盖的领域。还有一个问题,我看到咱们提出了“灵活、高度兼容性强”的代工理念,这种模式是否会对客户合作门槛提出较高要求?
张胜兵:
传感器从 18世纪发展至今,走到与集成电路兼容的MEMS传感器领域,其实是在上世纪50年代贝尔实验室发现硅的压阻效应之后才实现的。后来我们发现,MEMS传感器的工艺制程和集成电路不同:集成电路有0.35微米、 90纳米、65纳米,现在甚至到了3纳米、5纳米、7纳米,每一个制程都有标准的PDK;而传感器则是一个产品一种工艺,这就意味着我们需要具备不同的工艺能力,也就是所谓的客制化、柔性化。
我们选择柔性化、高兼容工艺体系的核心原因,就是市场需求。那如何在满足市场需求的同时又解决这些兼容难题呢?我们不妨看一下,MEMS的所有工艺出发点都与集成电路兼容,所以CMOS模式一体化集成和硅基体硅工艺,基于硅基这一点我们是容易实现的。难以兼容的部分,比如压电材料、柔性基材料的差异,我们会配备专门的设备和工艺模块,供这些压电工艺和柔性基工艺选择。
所以在平衡标准化和客制化的时候,我们的思路是:单步工艺基本实现标准化,集成工艺则采用客制化。但在客制化的基础上,我们还做了一些改进——针对每类产品归成系列,由此形成了六大工艺系列和十几套工艺制程,工艺制程内部实现标准化,制程之外则进行定制化。我们就是这样来平衡的。
华鑫微纳MEMS晶圆片
幻实:
有了这套体系之后,你们对接客户的门槛怎么样?是不是得非常标准化的公司才能跟您合作?
张胜兵:
集成电路产业在接fabless公司时很简单,我只会告诉你我用的是0.18微米CMOS工艺,把PDK发给你,你就按这个做设计就行。但 MEMS不是这样的。我们主要通过两种方式解决:一类是文字版资料,也就是我们已形成的标准工艺制程,里面会大致讲清楚工艺分为哪几个步骤,产品结构类型是什么,以及每一层的工艺参数范围,这类似于PDK;第二个是针对客户自身设计,客户可以提出需求,我们会安排技术团队进行二次设计开发——也就是说客户设计的版图未必是最终结构,我们会帮忙做二次优化。通过这两种方式来降低代工设计企业的合作门槛。
图源:网络
幻实:
这种沟通路径和合作方式是你们团队摸索出来的,还是借鉴了海外的惯常方法?
张胜兵:
其实有一条是学习的——海外代工厂在合作时,设计团队和工艺团队的耦合性非常强,这一点我们是借鉴的。第二个是我们自主开发的工艺体系,我们发现很多客户确实不太了解MEMS代工流程,于是想着模仿集成电路的模式,发布定制化PDK这倒是我们自己摸索出来的。
幻实:
让你们的客户更加方便,不用学那么多工艺相关的东西。
张胜兵:
没错。所以我们团队最重要的价值,就是能让只懂设计的公司快速实现产业化。
幻实:
我觉得这样一来,中国的传感器产业能发展得快一点了,可以像IT行业一样高效推进。因为现在传感器领域很少能遇到专业代工厂,我交流过的很多企业,大部分都是芯片设计型团队,像您这样专注代工环节的确实不容易。
张胜兵:
全球专注于MEMS代工业务的晶圆厂其实不多,其中最大的核心企业就是赛莱克斯,它是纯代工模式。后来我们在想,为什么MEMS行业里IDM模式企业居多,代工厂却很少?原因只有一个:要做专业代工厂,必须同时具备定制化能力和过硬的工艺能力,只有这样才能做好代工厂。所以我们通过两种方式降低门槛:一是提供文字版工艺制程说明,类似PDK工具;二是由技术团队协助客户进行二次设计开发。这种模式借鉴了海外代工经验,并结合自主创新,旨在帮助设计企业快速实现产业化。
身兼多职促协同!国内 MEMS 自主可控需突破哪些环节?
幻实:
我看到您身兼中国材料研究学会委员、物联网传感联盟副秘书长,同时还在打理自己的工厂。我想问问,您的身份如此多元,是不是对推动MEMS融合技术发展早有自己的理解了?
张胜兵:
对,MEMS产业链非常长,涵盖材料、装备、EDA,工艺、封装测试,集成应用,算法等多个环节。任何一个产业链的发展,都需要产业链上下游协同。我之所以身兼多个协会职务,第一个想法就是希望能把产业链上下游协同起来。所以我目前正在做的事情,就是成立一些创新联合体,整合上下游创新资源。具体来说有三个方面:一方面是技术融合。在传感器领域,材料很重要,包括敏感材料、结构材料、功能材料等,所以我们希望把多种材料融合起来,实现技术层面的突破。
第二个是产业融合。我在协会接触到很多应用领域,想把智能传感器、物联网、智慧医疗健康、农业、生物等领域融合起来,推动产业协同发展。
同时最重要的一点,就是我刚才提到的资源整合——把产业链上下游资源,甚至政府资源都调动起来,真正打通产学研用金服各个链条,这是我的主要思路。
幻实:
好的,您现在创业1.0版本已经完成,产线也已通线。作为从业者,您觉得国内MEMS产业链如果要实现完全自主可控,目前还有哪些环节需要突破?能否给大家指个方向?另外,您觉得中国未来的MEMS产业会不会有更大的可期待点?也请您给我们描述一下未来的蓝图。
芯片揭秘 主播幻实(右)对话 华鑫微纳 副总经理 张胜兵(左)
张胜兵:
首先,MEMS行业要实现自主可控,未来还有很长的路要走。第一个要突破的是底层材料,这是目前最难的环节,必须实现自主可控。第二个是装备领域,虽然MEMS对制程节点要求不像集成电路那么高,我们目前已能实现百分之七八十的自主,但希望未来能打通剩下百分之二三十的“最后一公里”。EDA软件目前也没有完全国产化,这也是需要实现自主可控的环节。
工艺方面,我相信我们团队未来可以代表中国的技术实力,实现国产工艺的完全自主可控。应用层面我们不用担心,中国人最不缺的就是应用能力。所以要实现自主可控,必须在材料端、软件端、装备端、工艺端实现自主可控,封测环节相对还好一些。
关于中国MEMS传感器的未来,我们现在一直在做的就是全产业链自主可控。当实现全产业链的自主可控后,再加上我们中国人独特的创新能力,我们最终一定能实现从跟跑、并跑到领跑的跨越,MEMS智能传感器领域未来可期。
最后寄语MEMS行业:华鑫微纳团队及企业所打造的高度融合柔性工艺平台,相信一定能成为国际先进的MEMS智能晶圆制造技术的领航者。
幻实:
我感觉到热血沸腾,中国的传感器赛道还是非常可期的,还是能依靠我们的智力发展取得一片结果的。最后也祝华鑫微纳如您描绘的蓝图一样,发展成国内的领头羊公司。
来源:芯片揭秘
