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MEMS专访西人马董事长聂泳忠博士:打造中国MEMS领域最大的IDM公司

发布时间:2020-08-20  来源:互联网    背景: 无障碍通道

  采访背景:西人马(FATRI)是一家以IDM模式经营的芯片公司,具备芯片和传感器材料合成、设计、制造、封装和测试全方位能力,致力于民用航空、能源、医疗、交通及工业设备的控制与监测,打造“端-边-管-云-用”的一体化解决方案。新冠肺炎疫情期间,在红外测温需求爆发式增长之际,西人马秉承敬畏生命的企业价值观,全力以赴研发生产出其中的核心原件——红外热电堆芯片,尽最大努力缓解市场紧缺的状况。近期,MEMS领域最专业的媒体——麦姆斯咨询采访了西人马董事长聂泳忠博士,带领大家一同解密西人马在高端芯片和红外测温传感器领域的开拓和布局。

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西人马董事长聂泳忠博士

   麦姆斯咨询:聂博士,您好,感谢您接受麦姆斯咨询的采访!西人马一直致力于高端芯片、传感器的研发和制造,请您为我们介绍西人马的核心技术和产业链布局现状。

  聂泳忠博士:西人马是一家以IDM模式经营的芯片公司,专注于传感器芯片以及与传感器相关的调理芯片,从芯片的材料(包括单晶、Bi-Ti材料)到芯片的设计、制造、封装、测试,都是西人马自主完成的。在芯片设计上,西人马有两大布局:MEMS芯片在厦门、泉州和深圳,公司拥有独立的8英寸向下兼容6英寸的芯片线,SOC团队在北京。西人马拥有数百名科研人员,其中研发人员硕博士占比在95%以上。目前西人马已经拥有了几百项专利,授权的专利已达100多项,迄今正在申请的专利就有400多项。我们的产业布局在民用航空、轨道交通、工业、医疗及消费类电子领域。目前,西人马已经量产了红外热电堆芯片,并且即将推出红外热成像芯片,其它芯片还有:MEMS压力芯片、对MEMS芯片的压力调理芯片以及加速度传感器芯片,后续还将推出硅麦克风芯片和消费类的陀螺仪芯片等等。

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西人马的生产能力

  麦姆斯咨询:据了解,西人马已经是您的二次创业,基于您立足于感知与人工智能(AI)核心技术的初衷而打造,请您向大家解析西人马的“端-边-管-云-用”的战略架构。

  聂泳忠博士:西人马目前已经建立起“端-边-管-云-用”的战略架构,其中的“端”,是感知端,西人马已经研发了红外传感器和压力传感器,即将推出红外热成像传感器、加速度传感器和硅麦克风等产品。各种传感器推向市场后,获得了客户的一致好评,其中搭载西人马红外传感器的额温枪还被国家博物馆永久收藏。“管”指的是传输,是通过物理点对点或点对多传输介质发送和传播模拟或数字信息信号的过程。“边”是指西人马自主开发的边缘计算技术,不仅算力强大,还可以缩短响应时间、减轻网络负载,保证用户数据的私密性,比普通的数采更强大、更稳定。“云”是指西人马开发的通用云——塔斯云,塔斯云能够针对海量时序时空数据进行智能分析,形成多维信息融合的智慧决策图谱,可以对接各种行业应用,很多世界500强公司都是我们的客户。在芯片领域,如果只给客户提供芯片,客户往往不知道怎么应用,因此客户的需求倒逼我们提供一整套解决方案,“端-边-管-云-用”相当于给客户提供打包的、交钥匙的一站式服务。

   麦姆斯咨询:接下来,请您为大家介绍一下西人马核心团队的情况吧!

  聂泳忠博士:西人马的几百位研发人员中,95%以上为硕博士,几十名博士分布于材料学、生物学、物理学、化学、微机电等专业。西人马的高端人才一般从日本、韩国、台湾等芯片发达地区引进,核心技术人员如质量总监、核心项目经理、产品经理均来自于世界500强或国内知名的上市公司。这些核心人员具备国际化的视野,也非常有助于公司搭建出一支技术强、会打仗、能拼搏的团队。

  同时,芯片行业人才的稀缺性决定了我们必须要引进新鲜血液,跟公司一起成长。西人马也从顶尖的院校(如中科院、清华大学、哥伦比亚大学)选拔优秀的人才加以培养,在西人马学院经过一系列的培训后,这些人才会成长为我们的中坚力量。

   麦姆斯咨询:疫情期间,红外测温传感器中的关键元器件——红外热电堆芯片炙手可热、一颗难求,红外热电堆是如何测温的?据闻,在聂博士的带领下,西人马团队连续奋战8天便研发出了自己的红外热电堆芯片,西人马是如何做到的?

  聂泳忠博士:依据测温原理,红外测温仪的设计有三种方法:(1)通过测量辐射物体全波长热辐射来确定物体辐射温度,这种方法称为全辐射测温法;(2)通过测量物体在一定波长下的单色辐射亮度来确定亮度温度,这种方法称为亮度测温法;(3)通过被测物体在两个波长下的单色辐射亮度之比随温度变化来定温,这种方法称为比色测温法。

  西人马自主研发、自主生产的两款红外热电堆芯片CS0701和CS0702具有高灵敏度、快速响应时间和宽测量温度范围的产品特性,响应率125V/W(25℃,500K黑体,1Hz),探测率0.63E08 cm·√Hz/W(25℃,500K黑体,1Hz),超高的性能满足了红外测温传感器的需求。

  有了高性能的芯片,西人马SGXV02系列红外测温传感器也应运而生。这款传感器具有非接触表面温度测量、5.5μm红外滤光片、快速响应时间以及宽测量温度范围的产品特性,灵敏度可达500 Mv.1000 mV(24±1℃,黑体温度35±1℃,电压放大1000倍),测温分辨率最低0.1℃(35℃~41℃)。红外传感器量产交付后,经过国内几家知名厂商测试,其精度、响应率、探测率均属国内一流水平,充分验证了卓越的产品性能和西人马公司强劲的科研实力。

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西人马公司研发的SGXV02系列红外测温传感器

  之所以能在8天内研发出自己的红外热电堆芯片,主要源于西人马拥有一群经验丰富、勇于拼搏的芯片设计和工艺团队。西人马几乎调动了材料、研发、工艺等环节的所有资源,“集中力量办大事”,在那8天时间里,几乎所有人每天睡眠不足3小时。设计方案出炉后,马上就做掩膜版,然后立刻安排流片,在流片或者测试中遇到任何问题就再改掩膜版,做到了真正的“设备不停歇,人员轮番上”。功夫不负有心人,最终的产品不负众望,成为圈内爆款产品。

  麦姆斯咨询:与市场上的竞品相比,西人马自主研发的红外热电堆芯片有哪些优势?

  聂泳忠博士:2个月前,传感器专家网对西人马和其它主流红外测温传感器进行对比测试,对关键指标和红外热电堆加速老化稳定性数据的曲线收敛性进行了测试,西人马研发的红外传感器的收敛性强,各个时段在时漂和温漂上均表现优异。西人马的红外热电堆芯片在热电堆阻值、热电堆灵敏度、灵敏度时漂稳定性、热电堆温漂稳定性、热电堆加速老化稳定性等方面都表现非常优异。通过SGS的检测,西人马红外测温传感器的测温精度达到±0.1℃,目前我们也将±0.1℃订为A级产品等级。

   麦姆斯咨询:前段时间,“西人马实名举报东江月窃取知识产权事件”在业内引起轩然大波,在这轮防疫攻坚战中芯片企业似乎在经历另一场乱象环生的“战役”,是否方便为我们解惑事件详情和目前进展情况?

  聂泳忠博士:这个案件已经进入了司法程序,其它内容不便多讲。我们的态度一直不变:西人马呼吁行业内建立起公平、公开、透明的合作机制,抵制一切窃取知识产权的行为。

   麦姆斯咨询:近期,西人马新推出的SGXV02系列红外测温传感器获得了市场的一致好评,测温精度达到了±0.1℃,该产品其中的技术难点是什么?请您详细介绍一下西人马红外测温传感器的产品特性和检测认证结果。

  聂泳忠博士:西人马SGXV02红外测温传感器最大的难点是膜厚,以及红外波段的特殊膜层设计,我们需要做出非常薄的膜厚,并实现对特定红外波段的吸收。第三方从事产品质量控制和技术鉴定的知名机构SGS对我们的SGXV02红外测温传感器做了检测报告,西人马研发的红外测温传感器通过了各项标准检测认证。

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   麦姆斯咨询:请您与我们分享一下西人马SGXV02系列红外测温传感器的应用领域和客户案例。

  聂泳忠博士:国内几乎所有的头部医疗额温计厂商都是西人马的客户,如iHeath、九安医疗、倍尔康、爱立康等品牌的额温计都搭载的是西人马SGXV02红外测温传感器,同时我们在耳温传感器技术方面已经取得了重大突破。我们的方案团队围绕红外测温传感器开发了一系列的应用解决方案,除了医疗领域的额温枪、耳温枪以外,还推出了工业测温枪、红外开关模组、手机测温模组、智能测温宝等解决方案,一方面验证了我们红外测温传感器的参数指标,另一方面也为我们的客户提供了可靠的方案技术支撑。

   麦姆斯咨询:西人马在基础设施和技术研发方面有着大规模的投入,能否从生产能力和新材料研发两方面谈谈西人马的成果和布局。

  聂泳忠博士:西人马已经成为国内MEMS领域IDM芯片公司的鳌头,红外和压力传感器每日产量可以达到几十万颗。西人马围绕芯片、感知的敏感材料方面加大了布局,公司投入了近千万元用于扩充材料团队和材料的研制。材料团队的工程师来自国内外知名学府,硕博士占比90%以上,拥有X射线衍射仪(XRD)、场发射电子扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、原子力显微镜(AFM)、热重差热分析仪(TGA-DSC)、线膨胀系数仪等高端材料基础特性和产品性能检测的设备。西人马自主开发的PZT、NBT、PNN-PZT、PZT-PMS、PMN-PT、压电复合材料等FTP系列压电陶瓷体系,成功应用于高端加速度传感器、压电换能器、微小位移控制器和大功率超声波发生器等产品,并逐步往压电MEMS领域发展;高温铠装线缆和连接器采用自主开发的FTG系列封接玻璃粉体,650℃高温绝缘性能达到MΩ级别,气密性达到10⁻¹⁰Pa·m³/s水平,可应用于高温、高压、特殊极端环境的民用航空领域,达到了国际水平;同时,我们还开发了FTM系列磁珠、纳米二氧化硅、纳米Ag颗粒等功能纳米材料,可应用于微流控芯片RNA提纯、芯片辅材抛光液、芯片贴片辅材Ag焊料等。围绕公司整个战略发展需求,我们开始布局高端微纳芯片材料(半导体Si、SiC、GaN等第三代半导体)及其辅材,为公司芯片领域拓展提供保障。

   麦姆斯咨询:西人马多年来一直在底层技术不断积累,新型传感器结构是其中的关键能力,请您为大家展示西人马创新研制的楔形自锁的结构及其优势。

  聂泳忠博士:西人马的楔形自锁主要用于压电类传感器,综合了传统压缩和诊断压缩,具有较好的线性、剪切性和高灵敏度等特点,楔形自锁同时具备这两种优势,目前已经申请了全球专利。

  西人马公司首创研制的基座楔形自锁剪切结构的专利设计,完全不同于文献中可见的传统结构,其工艺性极其简单且可靠,产品自适应性好,由于采用了自锁紧结构,因此其接触刚度大大提高了谐振频率,能够保持良好的线性。目前这种技术被西人马广泛应用在通用振动测量和高温振动测量领域。目前各项指标都达到或者优于目前流行的各项设计。

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西人马创新研制的楔形自锁结构

  西人马独创技术已申请专利(PCT/CN2018/084070 PCT国际专利公布、发明专利卷号17NI7157-3278-YHM已进入实审、实用新型专利卷号17NU7158-3278-YHM已授权)。

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   麦姆斯咨询:今年受到新冠病毒“突袭”,西人马采取了哪些措施减小疫情影响?

  聂泳忠博士:西人马公司在疫情期间,主要通过以下方式抗疫:

  首先,从技术和产品层面,西人马研发了红外热电堆芯片和红外测温传感器,在额温枪最紧俏的阶段,西人马研制出了专门用于额温枪的解决方案;在全国最需要口罩的时候,西人马又研制出了口罩机专用的压电陶瓷;在各地医疗机构急需呼吸机治疗重症患者时,西人马研发了呼吸机用气体流量传感器、氧传感器以及压阻式压力传感器。

  其次,保质保量保生产。西人马生产的红外测温传感器广受客户好评,有客户提到“我们测试了国内几家主流传感器厂商的产品,目前看来,西人马的传感器确实是最好的”,有客户称赞到“你们的精度做到了±0.1摄氏度,西人马的传感器已经在深圳传开了。”

  再次,逆势成长,保就业。在疫情期间,许多中小型企业面临倒闭、裁员,西人马却逆势发展,反而加大了招聘力度,仅仅3月和4月两个月,我们就招聘了几百名产线操作员,这些操作员通过培训后很快上岗,满足了生产需求。

  此外,在厂区我们基于“控制传染源、阻断传播路径、保护易感人群”,制定科学合理的防疫策略。针对湖北省及疫情较为严重地区的员工,进行居家办公或调休安排,对返工人员和访客进行入厂消毒,同时更换口罩和防护服;每天安排巡查人员检测园区人员体温,执行严格的佩戴口罩制度,就餐取消堂食改为一次性饭盒分餐制,同时改善饮食种类,提高员工免疫力。

  最后,践行企业社会责任。我们在疫情爆发后先后向武汉、黄冈、泉州、厦门、舒兰、北京、法国、意大利、日本、非洲等地区和国家分别捐赠了爱心善款、额温枪、一次性医用口罩、和量子盾口罩等防疫物资,以敬畏生命、回馈社会的态度践行企业社会责任,投入到抗疫大战中。

   麦姆斯咨询:今年第一季度,西人马完成了A+轮融资,请简单介绍融资用途以及在全球市场的布局。

  聂泳忠博士:事实上,我们在全国抗疫、经济下行的特殊时刻,获得了A+轮的1亿元人民币融资,这些融资主要用于增加芯片设备投入、提升产能,同时,我们也加强了高端、国际化人才的引进,高端人才的数量比上一年度增加了上百人。

  西人马是一家国际化公司,在美国和法国有分公司,我们的客户和员工也遍布全世界。在西人马的工作园区可以看到各种不同肤色的同事;大到园区的标识、小到咖啡屋的菜单都是中英双语。我们崇尚普世和多元的价值观,尊重不同地区的语言和文化。

   麦姆斯咨询:最后,请您畅谈西人马未来五年的产品发展路线图。

  聂泳忠博士:西人马会坚定不移地以感知芯片为核心,基于CMOS技术的光学传感器和光通讯传感器、其他物理传感器(比如测压力、测位移、加速度以及导航和激光雷达方面的传感器)以及相应的信号调理芯片的发展,所有技术都会基于MEMS技术和IC技术。西人马同时在边缘计算和通用云平台上布局,我们开发的通用云命名为塔斯云,它针对海量时序时空数据进行智能分析,形成多维信息融合的智慧决策图谱,通过开源、合作的方式,结合学术界和工业界的前沿发展,搭建全球领先的分布式、高可靠、安全、实时响应的智能云平台。西人马“端-边-管-云-用”的一体化解决方案将广泛应用于能源、电力、交通、医疗等领域,协助生态伙伴在工业“智”造方面升级转型,赋能生态伙伴打通产业链。

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