不久前，在國家智能傳感器創(chuàng)新中心等單位主辦的第二屆中國智能傳感大會上，湖南啟泰傳感科技有限公司（簡稱：“啟泰公司”或“啟泰”）被評為“2021感知領(lǐng)航年度杰出創(chuàng)新企業(yè)（成長型企業(yè)組，全國總共三家）”，公司董事長兼總經(jīng)理王國秋被評為“2021感知領(lǐng)航八大標(biāo)桿人物之一”。作為唯一代表，為湖南捧回行業(yè)盛會的最高榮譽(yù)。
（在傳感器行業(yè)盛會上，啟泰為湖南捧回的獎杯。）
【行業(yè)背景】 當(dāng)萬億產(chǎn)業(yè)的盛宴開啟
傳感器是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、智能制造等新一代信息技術(shù)的感知基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)來源，已經(jīng)成為推動數(shù)字經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級與高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)與重要引擎。
從人類社會發(fā)展趨勢表明，傳感器的需求量將隨著經(jīng)濟(jì)和科技進(jìn)步而水漲船高。《第三次工業(yè)革命》和《零邊際成本社會》作者杰里米·里夫金甚至曾大膽猜想，“2030 年，全球應(yīng)用的傳感器數(shù)量將從 2013 年的 35 億個突飛猛進(jìn)到超過 100 萬億個，人與自然環(huán)境通過傳感器緊密相連?！?
（公司大樓外觀。啟泰供圖）
近些年來，隨著國際產(chǎn)業(yè)競爭格局的變化，全球萬億級傳感器產(chǎn)業(yè)格局重新洗牌。這為智能傳感器國產(chǎn)化帶來新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。
制造業(yè)正朝著數(shù)字化、智能化的方向轉(zhuǎn)型，傳感器的大量使用將是傳統(tǒng)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的必然選擇，這為傳感器企業(yè)的發(fā)展提供了前所未有的機(jī)會。
王國秋介紹，在工業(yè)控制、石油石化、采油煉油、航空航天、城市管網(wǎng)監(jiān)測、工程機(jī)械、汽車等領(lǐng)域，壓力傳感器使用非常廣泛。如一輛傳統(tǒng)燃油汽車上面，壓力傳感器超過20顆。在未來發(fā)展中，壓力傳感器會趨向微型化、內(nèi)置化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
產(chǎn)業(yè)競爭為傳感器打開巨大的市場機(jī)會，正是檢驗(yàn)企業(yè)技術(shù)真功夫的關(guān)鍵時刻。
“我不能說啟泰的產(chǎn)品超過了歐美國家，但至少不會遜色。”啟泰公司所在的長沙是工程機(jī)械之都，全球50強(qiáng)中，有4家在此地。
長沙工程機(jī)械產(chǎn)業(yè)規(guī)模全國第一，但液壓傳感器作為關(guān)鍵零部件還長期依賴進(jìn)口。兩年前，啟泰量產(chǎn)線通線，長沙乃至全國工程機(jī)械產(chǎn)業(yè)的液壓傳感器配套需求均可實(shí)現(xiàn)自主可控。
經(jīng)過對產(chǎn)品的嚴(yán)格篩查，啟泰公司今年已是本土三一集團(tuán)、中聯(lián)重科、山河智能等工程機(jī)械巨頭的合格供應(yīng)商。
沈陽國儀檢測技術(shù)有限公司等業(yè)內(nèi)權(quán)威機(jī)構(gòu)的抽查檢測結(jié)果表明，由工程機(jī)械類客戶單位送檢的啟泰傳感器，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到優(yōu)良水平。大部分指標(biāo)甚至高于國外一流企業(yè)的產(chǎn)品。
王國秋提到一件趣事，一家企業(yè)在對啟泰公司產(chǎn)品的反復(fù)測試中，發(fā)現(xiàn)其各項(xiàng)性能指標(biāo)好得超乎預(yù)期。懷疑啟泰特意挑好的送檢。有一次搞了個突然襲擊，派人直接上門，找到庫房挑了一些剛出產(chǎn)的產(chǎn)品去測試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，性能指標(biāo)和之前的測試完全一致。
【自主可控】 傳感器雖小作用大
（黃光車間。）
在我國民用市場完全空白的金屬基MEMS壓敏芯片領(lǐng)域翩翩起舞，開啟自主可控的全新技術(shù)時代，啟泰公司憑什么這么牛？其技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的價值到底有多大？
早些年，我國對傳感器的發(fā)展有很大的爭議。很多人認(rèn)為傳感器非常重要，需要國家加大力度來支持。但也有一種聲音說，傳感器單體價值不高，發(fā)展起來非常難，中國沒有必要去做，用國際上現(xiàn)成的產(chǎn)品就好。美其名曰，產(chǎn)業(yè)分工。
王國秋介紹，我國自己能夠生產(chǎn)的傳感器敏感芯片占據(jù)份額不到10%。比如壓敏金屬基芯片，國產(chǎn)率不到0.5%。國內(nèi)民品市場國產(chǎn)芯片，在啟泰量產(chǎn)之前，顆粒無收。
“沒有傳感器，什么設(shè)備的能力都發(fā)揮不出來。所以傳感器單個價值不大，但作用巨大?！?王國秋說，我國去年起加大對傳感器研發(fā)的支持力度。但這種支持多從研究型出發(fā)，忽略了產(chǎn)業(yè)型。而產(chǎn)業(yè)化主要靠各種設(shè)備、工藝來保障。如果在特種工藝和設(shè)備上沒有投入的話，產(chǎn)業(yè)化不可能有結(jié)果。
（生產(chǎn)線。）
王國秋說，傳感器敏感芯片生產(chǎn)線不像一般的集成電路產(chǎn)線那樣具有通用性，一條傳感器敏感芯片線，往往只能做很少種類的產(chǎn)品。比如說做溫度傳感器的產(chǎn)線不能做壓力傳感器，反之亦然。
“盡管單條線3到5億元的投資看起來不大，但是由于傳感器的種類太多，要把這兩三萬種傳感器敏感芯片都做全，這個投資也是一個巨大的數(shù)額?！蓖鯂锉硎荆瑐鞲衅髅舾行酒唐趦?nèi)完全自主可控有困難，有些傳感器芯片不花10-20年時間是做不好的。
創(chuàng)新不是空喊口號，沒有速成法，不經(jīng)過長期積累是無法創(chuàng)新的。
基于科學(xué)預(yù)見和科學(xué)家情懷，啟泰在壓力傳感器產(chǎn)業(yè)化這條道路進(jìn)行了長期的艱辛探索。
啟泰作為一個民營企業(yè)，在國家早期沒有一分錢的投入下，在這個“高技術(shù)門檻、高資金門檻、高人才門檻”的微機(jī)電領(lǐng)域，以不管企業(yè)是否實(shí)現(xiàn)盈利，也一定要研發(fā)出“傳感中國芯”，在產(chǎn)品價格與質(zhì)量上與國外競爭的目標(biāo)。憑借著滿腔熱誠和湖南人“吃得苦、霸得蠻、耐得煩”的秉性，王國秋最終堅(jiān)持了下來。
在“十四五”開局之年，國家已將微機(jī)電系統(tǒng)作為集成電路的特色工藝納入到了“十四五”前沿攻關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，“傳感中國芯”真正迎來了發(fā)展的春天。
【研發(fā)歷程】 這把劍磨了十五年
（芯片。啟泰供圖）
壓力傳感器的核心技術(shù)是敏感芯片，從相關(guān)技術(shù)的研發(fā)到量產(chǎn)，王國秋這把劍磨了15年。
王國秋是從事“中國芯”較早的一批科研人員。早年在國防科技大學(xué)工作，后任湖南師范大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師。曾獲得全軍科技進(jìn)步一等獎和二等獎，主持過4項(xiàng)國家級集成電路項(xiàng)目，湖南省政府曾給其記一等功。
（紐扣般大小的啟泰產(chǎn)傳感器“中國芯”。）
2006年，王國秋研究重心轉(zhuǎn)向應(yīng)用廣泛的壓敏芯片和傳感器，并決定走產(chǎn)業(yè)化道路。但是，壓敏芯片的研制難度遠(yuǎn)超王國秋的預(yù)料。實(shí)驗(yàn)數(shù)不勝數(shù)，紐扣般大小的基底材料一籮筐、一籮筐的被燒壞。僅從2019年通線開始，調(diào)試工藝和設(shè)備用的芯片就消耗了1.9萬顆。
但他的投入幾近癡迷，這些年心無旁騖，沒有做過其他投資。別說不賺快錢做房地產(chǎn)，連自己的住房都一直沒有買，股票從沒開過戶。
研發(fā)是有風(fēng)險的，因?yàn)橐坏┛ㄔ谝粋€環(huán)節(jié)上過不去，意味著前面的所有投入都白費(fèi)。
面對各種困境，王國秋也有過幾近崩潰、差點(diǎn)放棄的時刻，“要買材料、買設(shè)備、做實(shí)驗(yàn)，200萬元很快就沒了，還欠下了一屁股債，過年都有人上門討債。還好，最終挺過來了?！?
2013年，符合國際主流技術(shù)的壓敏芯片關(guān)鍵技術(shù)終于破冰。這不是簡單地重復(fù)國外的技術(shù)，而是一場顛覆性原創(chuàng)，研發(fā)了全新的功能材料和電路布局。
（生產(chǎn)場景。）
2016年開始建量產(chǎn)中試線，2019年，啟泰的一條規(guī)范的高標(biāo)準(zhǔn)金屬基壓敏芯片生產(chǎn)線建成，從材料、核心技術(shù)、關(guān)鍵工藝和設(shè)備，到廠房的設(shè)計(jì)、芯片檢測、封裝均由啟泰團(tuán)隊(duì)自主完成。
這是國內(nèi)第一條量產(chǎn)線，也是目前唯一的一條。
自此，啟泰攻克了“傳感中國芯”生產(chǎn)全流程的難題，填補(bǔ)了我國規(guī)?；a(chǎn)線的空白。
（流水線上的啟泰傳感器。）
長沙市工程機(jī)械協(xié)會常務(wù)副會長兼秘書長吳京生說，啟泰生產(chǎn)的芯片，是中國目前很少幾類能與國際先進(jìn)同類芯片相PK的芯片產(chǎn)品，是真正填補(bǔ)市場空白的具有核心競爭力的技術(shù)產(chǎn)品。
通線的喜悅實(shí)在是太短暫。還沒有來得及好好休息一下，意料之中的“攔路虎”很快又出現(xiàn)了。芯片產(chǎn)線最麻煩的是良率、產(chǎn)能雙爬坡，啟泰生產(chǎn)線的第一批下線產(chǎn)品合格率不到20%。于是，啟泰人開始了艱苦的良率爬坡。
所謂的良率爬坡，就是攻克產(chǎn)線里幾十套生產(chǎn)工藝，任何一套工藝沒有攻克，生產(chǎn)就會在這個環(huán)節(jié)停擺。例如，在光刻環(huán)節(jié)，由于進(jìn)口的光刻膠不適合金屬基底，啟泰人硬是“跨界”配置出了自己的光刻膠，定制出了自己的光刻機(jī)。沒有專用光刻機(jī)，生產(chǎn)效率是不可能提升的，產(chǎn)品的品質(zhì)更無法保證。在產(chǎn)線建設(shè)中，由于芯片的基底不是硅材，由此導(dǎo)致傳統(tǒng)的設(shè)備失效，這樣的學(xué)費(fèi)交了許多。如研磨機(jī)也是由國內(nèi)知名廠商定制的，但它達(dá)不到對粗糙度的要求，第一臺研磨機(jī)就交了學(xué)費(fèi)。
又是一年半時間的努力，在產(chǎn)線上喂了1.9萬顆基底，啟泰產(chǎn)品現(xiàn)在的良率終于穩(wěn)定在95%上下。
（車間一角。）
“在這個行業(yè)里面，95%良率是目前的天花板了。”王國秋自豪地說。
產(chǎn)能爬坡也在同步進(jìn)行。啟泰第一條線的設(shè)計(jì)產(chǎn)能是每年600萬顆。目前正在根據(jù)市場的需求，逐步釋放產(chǎn)能。
不久的將來，啟泰首條線每年可生產(chǎn)600萬顆金屬基壓敏芯片和數(shù)百萬支傳感器，年產(chǎn)值可達(dá)10億元。
【湖南力量】 “三個高地”生力軍
11月28日上午，中國共產(chǎn)黨湖南省第十二次代表大會在省人民會堂勝利閉幕。
在全面落實(shí)“三高四新”戰(zhàn)略定位和使命任務(wù)，為全面建設(shè)富強(qiáng)民主文明和諧美麗的社會主義現(xiàn)代化新湖南而努力奮斗的歷史號角聲中，啟泰正加快啟動第二條生產(chǎn)線的建設(shè)。產(chǎn)品專門針對新能源汽車，年產(chǎn)值將達(dá)到50億元，可填補(bǔ)我國汽車傳感器這類芯片領(lǐng)域產(chǎn)線的空白。
今年的省政府工作報(bào)告明確提出，要重點(diǎn)抓好十大技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目。其中列出的“湘潭大學(xué)碳基生物等先進(jìn)傳感器件項(xiàng)目”提到，湘潭大學(xué)、啟泰傳感等正在研制的傳感器，突破碳基場效應(yīng)晶體管傳感器和我國工程機(jī)械、汽車產(chǎn)業(yè)液壓裝備發(fā)展的高性能壓力傳感器關(guān)鍵瓶頸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)液壓裝備金屬基薄膜壓力傳感器芯片產(chǎn)業(yè)化，建設(shè)液壓裝備壓力傳感器封裝生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代，提升我省工程機(jī)械關(guān)鍵核心零部件配套能力。
不久前，建設(shè)銀行給予啟泰傳感授信1.39億元，第一筆款項(xiàng)8000萬元已到賬。這些資金主要用于芯片產(chǎn)能的建設(shè)上。
建行瀏陽支行行長章卓說，建行以服務(wù)全省全面落實(shí)“三高四新”戰(zhàn)略定位和使命任務(wù)、增強(qiáng)服務(wù)國家建設(shè)能力為己任，今年以來，通過“五大行動”已對重點(diǎn)高科技型企業(yè)實(shí)現(xiàn)了走訪的全覆蓋?！皩鲜蠊リP(guān)項(xiàng)目啟泰的支持，得益于省行濃厚的創(chuàng)新氛圍和創(chuàng)新實(shí)力。在省行直接指導(dǎo)下，我們通過產(chǎn)品創(chuàng)新，克服了公司處于初創(chuàng)期在融資上的系列限制，成功實(shí)現(xiàn)授信，這在金融支持科技企業(yè)發(fā)展上有較強(qiáng)的示范意義?；趩⑻┰趥鞲衅黝I(lǐng)域的核心地位，我們會長期合作而不僅僅是微風(fēng)拂面式的短期支持。”
11月中旬，中國安全應(yīng)急產(chǎn)業(yè)大會創(chuàng)投交易會發(fā)布項(xiàng)目評審結(jié)果，啟泰公司“智慧消防物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)”入選為50大優(yōu)秀項(xiàng)目之一，項(xiàng)目的核心支撐點(diǎn)就是啟泰芯片在低壓領(lǐng)域的重大突破。在國際上，這類芯片的最低測壓只能到1MPa。而啟泰芯片的最低測壓可以到0.2MPa，將測量能力下探了兩個數(shù)量級。
此前，長沙銀行對啟泰的預(yù)授信高達(dá)20億元，積極支持啟泰傳感進(jìn)軍智慧消防領(lǐng)域。
今年5月29日，湖南省傳感器產(chǎn)業(yè)促進(jìn)會第一次會員大會在長沙召開，王國秋當(dāng)選第一屆會長。
湖南省傳感器產(chǎn)業(yè)促進(jìn)會的成立，是傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一座里程碑。
在啟泰等行業(yè)龍頭企業(yè)帶動下，促進(jìn)會將加快傳感器關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，攻克關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)揮傳感器產(chǎn)業(yè)促進(jìn)會引領(lǐng)、規(guī)范、協(xié)調(diào)、服務(wù)的重大作用，未來將引導(dǎo)全省人工智能與傳感器產(chǎn)業(yè)快速健康發(fā)展，助力湖南省打造成為傳感器產(chǎn)業(yè)強(qiáng)省，為建設(shè)現(xiàn)代化新湖南貢獻(xiàn)力量。
“傳感器核心是敏感芯片，在相當(dāng)長的時間內(nèi)敏感芯片還是我國的短板。”展望未來，王國秋表示將繼續(xù)攻堅(jiān)克難，為我國制造業(yè)屹立于世界民族之林，為湖南全面落實(shí)“三高四新”戰(zhàn)略定位和使命任務(wù)，作出新的應(yīng)有貢獻(xiàn)！
（文：李 治 本版圖片除署名外均由范遠(yuǎn)志提供）
