為什么西人馬始終立足于感知與人工智能的核心技術(shù)的研發(fā)？

如今的MEMS芯片及傳感器市場，除了歷史悠久的國際品牌，許多中國初創(chuàng)芯片公司也進(jìn)入了大家的視野，這其中就包括2015年成立的西人馬公司。雖然西人馬在MEMS芯片及傳感器領(lǐng)域起步較晚，但卻走出了一條不同于其他企業(yè)的自主創(chuàng)新之路。

自創(chuàng)立以來，西人馬始終立足于感知與人工智能的核心技術(shù)的研發(fā)，通過持續(xù)、大幅度的投入，每年以幾百項(xiàng)專利的速度快速遞增。持續(xù)的研發(fā)投入也帶來了豐碩的成果，目前西人馬在MEMS芯片與高端傳感器領(lǐng)域已擁有先進(jìn)的自主研發(fā)技術(shù)、檢測設(shè)備和生產(chǎn)制造基地，具有強(qiáng)大的生產(chǎn)能力以及滿足客戶個(gè)性化需求的訂制能力。

西人馬公司先進(jìn)的芯片及傳感器生產(chǎn)車間，該車間不僅擁有芯片的加工能力，還具備全套規(guī)范的傳感器性能與可靠性檢測能力，可為客戶提供高品質(zhì)、高良率、高效率的服務(wù)。

智造驅(qū)動(dòng)企業(yè)高質(zhì)量運(yùn)行

據(jù)介紹，西人馬公司MEMS芯片及傳感器生產(chǎn)線車間，配備8英寸向下兼容6英寸的MEMS智能傳感器芯片產(chǎn)線和中國先進(jìn)的MEMS器件加工平臺(tái)，擁有6000平方米的高等級(jí)潔凈車間，具備深硅刻蝕、鍵合、光刻、原子力顯微鏡、掃描電鏡等先進(jìn)的制造、封裝與檢測設(shè)備，具備一體化的量產(chǎn)能力。

走進(jìn)西人馬MEMS芯片無塵車間，看到一臺(tái)臺(tái)高科技設(shè)備開足馬力運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)備上閃爍的燈光提醒著人們，生產(chǎn)線正忙碌著。

在工作人員的帶領(lǐng)下，首先來到刻蝕車間，在MEMS芯片制程中，刻蝕就是用化學(xué)的、物理的或同時(shí)使用化學(xué)和物理的方法，在光刻的基礎(chǔ)上有選擇地進(jìn)行圖形的轉(zhuǎn)移，其工藝水平將直接影響到最終產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)技術(shù)的先進(jìn)性?！斑@臺(tái)PT－4設(shè)備使用ICP（電感耦合等離子體）來實(shí)現(xiàn)刻蝕，鈍化沉積和刻蝕交替進(jìn)行，快速形成一個(gè)垂直的側(cè)壁，具有高選擇比和高刻蝕速率，廣泛運(yùn)用于我們的MEMS芯片上?！惫ぷ魅藛T表示。

刻蝕機(jī)

緊接著來到薄膜車間，薄膜指通過電子束蒸鍍、磁控濺射、化學(xué)氣相沉積等工藝將所需物質(zhì)鋪蓋在基片的表層，根據(jù)過程的氣相變化特性，可分為PVD與CVD兩大類。

其中，PVD（物理氣相沉積）是當(dāng)前國際上廣泛應(yīng)用的一種先進(jìn)的表面處理技術(shù)，其工作原理就是在真空條件下，采用物理方法，將材料源——固體或液體表面氣化成氣態(tài)原子、分子或部分電離成離子，并通過低壓氣體（或等離子體）過程，在基體表面沉積具有某種特殊功能的薄膜的技術(shù)。而化學(xué)氣相沉積（CVD）是指化學(xué)氣體或蒸汽在基質(zhì)表面反應(yīng)合成涂層或納米材料的方法，是半導(dǎo)體工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的用來沉積多種材料的技術(shù)，包括大范圍的絕緣材料、大多數(shù)金屬材料和金屬合金材料。

PVD機(jī)臺(tái)電子束蒸鍍

據(jù)現(xiàn)場工程師介紹，PVD設(shè)備可以在硅片表面沉積金屬膜層，經(jīng)過光刻和刻蝕后形成金屬線路。該設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)主要是成膜速率快、成膜質(zhì)量好、人機(jī)交互非常便捷、工藝便于控制等，可沉積包括金、鈦、鋁、鎳、銅和鉻等常用半導(dǎo)體材料。

而PECVD（化學(xué)氣相沉積）設(shè)備是通過腔體的氣體在射頻電源的作用下獲得足夠的能量，被激發(fā)成等離子體，等離子體在腔體中經(jīng)過一系列的碰撞反應(yīng)生成新的材料，該設(shè)備可以沉積氧化硅、氮化硅等材料，具有成膜均勻性好、工藝便于控制、設(shè)備的人機(jī)交互便捷等優(yōu)勢。

接下來，跟隨工作人員來到黃光車間，該車間完全采用黃色光源，以減少照明對(duì)光刻生產(chǎn)的影響。光刻是平面型晶體管和集成電路生產(chǎn)中的核心工藝，可以將芯片設(shè)計(jì)的圖形轉(zhuǎn)移到襯底表面。光刻機(jī)的解析度直接決定了芯片可以做到的尺寸，是整條工藝線的重要指標(biāo)，這與晶圓的集成度大小直接關(guān)聯(lián)。

相較于國內(nèi)其他MEMS企業(yè)，西人馬的光刻技術(shù)處于較先進(jìn)的水平。據(jù)了解，西人馬公司近期引進(jìn)了ASML光刻機(jī)以及日本的自動(dòng)涂膠機(jī)和顯影機(jī)。自動(dòng)涂膠機(jī)的作用是將光刻膠均勻涂到晶圓表面上，以方便后面的曝光顯影。而光刻機(jī)是將涂完膠的晶圓通過曝光將掩模版上的圖形轉(zhuǎn)移到WAFER表面。最后經(jīng)過顯影，在Wafer表面形成最后的圖形。

而鍵合作為MEMS芯片工藝中的一項(xiàng)重要封裝技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)芯片與環(huán)境之間的有機(jī)交互與隔離，從而在保證芯片功能實(shí)現(xiàn)的情況下，起到保護(hù)芯片、提高可靠性的作用。目前西人馬車間內(nèi)主要用到兩種技術(shù)，一種是陽極鍵合，另一種是硅硅鍵合。陽極鍵合是把玻璃跟硅結(jié)合在一起的一種技術(shù)，而硅硅鍵合技術(shù)即在高溫條件下將硅與硅直接結(jié)合在一起的一種技術(shù)。壓力芯片依據(jù)使用的溫度條件或壓力要求會(huì)選用合適的鍵合方式。

掃描電子顯微鏡（SEM）

此外，西人馬還加強(qiáng)了對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的管控。西人馬利用掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)MEMS器件關(guān)鍵工藝的微觀形態(tài)進(jìn)行測試、分析，實(shí)現(xiàn)SEM對(duì)MEMS的有效測量和工藝驗(yàn)證。在質(zhì)量車間，掃描電子顯微鏡（SEM）通過高電壓釋放電子束去掃描物體表面的形態(tài)，檢測膜層形貌、厚度和表面高度，其放大倍率可以達(dá)到百萬級(jí)別，然后通過連接EDS可以檢測物體表面的元素成分及含量。

原子力顯微鏡（AFM）

而原子力顯微鏡（AFM）是利用微懸臂系統(tǒng)和放大臂上面的細(xì)小探針與被測物體之間的原子相互作用來進(jìn)行檢測，它的分辨率可以達(dá)到原子級(jí)別。

除了先進(jìn)的MEMS芯片制造工藝外，芯片產(chǎn)能也有大幅度提升。據(jù)西人馬芯片車間負(fù)責(zé)人介紹：“芯片共有光刻、薄膜、擴(kuò)散、刻蝕和封裝5個(gè)車間，一天的產(chǎn)能可以達(dá)到20萬個(gè)傳感器芯片。”

通過參觀了解，西人馬公司具備完善的芯片制造設(shè)備、檢測設(shè)備和完整的傳感器封裝及測試設(shè)備，擁有芯片的加工能力以及傳感器性能與可靠性檢測能力，可以為全球客戶提供OEM和ODM服務(wù)。

嚴(yán)守產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)

西人馬作為一家具備芯片和傳感器材料合成、芯片設(shè)計(jì)、制造、封裝和測試全方位能力的公司，其研發(fā)人員90％以上為碩博士。高層次的人才、先進(jìn)的設(shè)備、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に嚵鞒毯蛧?yán)苛的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)保證了西人馬公司產(chǎn)品的優(yōu)異性能。采訪現(xiàn)場的產(chǎn)品測試也驗(yàn)證了西人馬公司自主研發(fā)產(chǎn)品的可靠性。

據(jù)西人馬品質(zhì)總監(jiān)Dr．Xu介紹，西人馬引進(jìn)了GE高精度壓力源設(shè)備以保證傳感器的出貨品質(zhì)。以壓阻式壓力傳感器為例，通過高精度壓力源，再通過高精度的DC Power，可以測量到在不同的壓力源下產(chǎn)品的各種特性，包括傳感器的靈敏度、零位輸出、滿量程輸出。另外，還可以計(jì)算出傳感器的線性、遲滯、重復(fù)性，最后可以得到傳感器的綜合精度。

DC Power

根據(jù)現(xiàn)場工程師的測試，可以看到，西人馬的壓力傳感器是經(jīng)過一系列不同壓力測試之下得到的綜合精度結(jié)果。目前西人馬壓力傳感器的綜合精度可以達(dá)到±0．1％，已經(jīng)達(dá)到國際水準(zhǔn)。

現(xiàn)場測試

為了保證產(chǎn)品的可靠性，傳感器需經(jīng)過不同溫度的高低溫循環(huán)箱，來模擬傳感器在不同溫度下的特性，這也是西人馬最重要的傳感器產(chǎn)品品質(zhì)把關(guān)環(huán)節(jié)?？梢钥闯?，西人馬公司的傳感器產(chǎn)品不僅具有非常優(yōu)異的性能，同時(shí)其生產(chǎn)工藝品控標(biāo)準(zhǔn)都能夠達(dá)到業(yè)內(nèi)一流水準(zhǔn)。

同時(shí)，全方位的檢測手段也是保障西人馬傳感器產(chǎn)品質(zhì)量的最堅(jiān)強(qiáng)后盾，使每個(gè)產(chǎn)品真正面向市場之前，都確保質(zhì)量完全達(dá)標(biāo)，這也是西人馬傳感器產(chǎn)品受到客戶青睞的重要原因。

踐行工匠精神，為用戶創(chuàng)造價(jià)值

生產(chǎn)設(shè)備先進(jìn)與否能夠影響產(chǎn)品品質(zhì)，但是決定產(chǎn)品品質(zhì)最關(guān)鍵的因素還是人。自成立以來，聶泳忠博士與西人馬團(tuán)隊(duì)一直堅(jiān)持著一絲不茍、精益求精的工匠精神。而這樣的工匠精神，也體現(xiàn)在西人馬日常生產(chǎn)和管理的方方面面，包括對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)獨(dú)具匠心、對(duì)質(zhì)量精益求精、對(duì)技藝不斷改進(jìn)、對(duì)制造一絲不茍、對(duì)產(chǎn)品追求極致、對(duì)產(chǎn)業(yè)專注堅(jiān)持的精神。

今年疫情期間，紅外體溫檢測儀—額溫槍在市場上“一槍難求”，而作為額溫槍的“大腦”——熱電堆芯片，更是出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面。為了緩解這一現(xiàn)象，西人馬研發(fā)團(tuán)隊(duì)全力以赴，夜以繼日地研發(fā)生產(chǎn)紅外熱電堆芯片。

在研發(fā)期間，聶泳忠博士是在生產(chǎn)車間度過的，每天睡兩個(gè)小時(shí)，只為優(yōu)質(zhì)芯片盡快投入到抗疫前線。不過，令他頗感意外的是，產(chǎn)品交付不久，就收到一位來自深圳客戶的反饋：“當(dāng)西人馬產(chǎn)品裝配到額溫槍上，在幾乎沒做調(diào)試的情況下，測溫分辨率達(dá)到±0．1℃?！?/p>

即便是國外進(jìn)口的產(chǎn)品，也會(huì)存在0．3℃的誤差，可西人馬卻做到了0．1℃，遠(yuǎn)優(yōu)于進(jìn)口水準(zhǔn)。這個(gè)消息流出不久，業(yè)界炸鍋了，西人馬瞬間成為額溫槍市場上的“黑馬”。

爆紅背后，是聶泳忠博士與西人馬團(tuán)隊(duì)始終堅(jiān)持自主研發(fā)、精益求精、用工匠精神不斷打磨的結(jié)果。

而在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，西人馬的每一位員工也秉承著工匠精神，不斷提高自身的業(yè)務(wù)水平，為企業(yè)把好品質(zhì)關(guān)。無論是產(chǎn)品生產(chǎn)還是產(chǎn)品質(zhì)量把控，只要有疑問就會(huì)查找問題并逐一解決。可見，打造高品質(zhì)傳感器產(chǎn)品并非只是個(gè)人的事情，需要團(tuán)隊(duì)精誠協(xié)作才能做到最好，目前西人馬每個(gè)員工都非常重視產(chǎn)品品質(zhì)，并且落實(shí)到了工作中的每一個(gè)細(xì)節(jié)當(dāng)中。

優(yōu)異的產(chǎn)品品質(zhì)是西人馬高速前進(jìn)的基石，而先進(jìn)的MEMS芯片生產(chǎn)制造技術(shù)、領(lǐng)先的質(zhì)量運(yùn)營體系以及融化在員工血液中的工匠精神則是構(gòu)成這塊基石的基本元素。西人馬通過對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的堅(jiān)守和傳承也贏得了客戶的認(rèn)可，并推動(dòng)了企業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

除了生產(chǎn)和品控環(huán)節(jié)，研發(fā)也是西人馬立足行業(yè)的根本。自主研發(fā)是西人馬一直以來堅(jiān)持的原則。長期的技術(shù)積累帶來的優(yōu)勢不僅為西人馬給客戶提供高質(zhì)價(jià)廉的產(chǎn)品帶來了可能性，也讓西人馬有更充裕的精力積極進(jìn)行研發(fā)投入，這是一個(gè)良性的循環(huán)。

目前，西人馬的研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在快速擴(kuò)充，2019年研發(fā)投入占總營收比超過30％，預(yù)計(jì)2020年的研發(fā)仍將保持高比例投入，研發(fā)成本給西人馬帶來了一定的壓力，但也因?yàn)槌掷m(xù)高額的研發(fā)投入，才讓西人馬擁有比競爭對(duì)手更好的產(chǎn)品。

另外，在市場方面，西人馬也充分了解用戶的需求。目前，西人馬的壓力傳感器在國內(nèi)行業(yè)客戶群體中，主要以民用航空、軌道交通、船舶、科研計(jì)量、精密加工為主，占比近70％～80％。隨著西人馬不斷進(jìn)行產(chǎn)品線經(jīng)緯度的延伸，各種產(chǎn)品在新行業(yè)的應(yīng)用場景也會(huì)越來越多。

西人馬所有新產(chǎn)品在開發(fā)時(shí)均會(huì)針對(duì)行業(yè)應(yīng)用場景進(jìn)行深度挖掘及效率提升，從而為客戶帶來更大的價(jià)值，這也是客戶最核心的訴求。
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