上海工研院:MEMS和硅光集成工艺成果入选《2023年上海科技进步报告》

MEMS 2024-02-22 00:01




近日,上海发布了《2023年上海科技进步报告》,来自上海工研院的MEMS标准工艺模块及90纳米硅光集成工艺2项国际先进水平技术成果入选。目前,上述技术已经应用于消费电子、汽车行业、便携式生物医疗设备等。













90纳米硅光集成工艺
让信号传输也可“飞驰人生”










1月29日,在位于嘉定工业区的8英寸研发中试线上,设备高速运转,每片八英寸硅基衬底上制造着数百个微型硅光芯片。芯片上,最小线宽达到了90纳米,是我国目前八英寸工艺平台能够实现的最小硅波导尺寸。



随着AI、通讯、自动驾驶等领域对海量数据传输和运算的需求渐增,集成电路的发展随着摩尔定律的技术演进已面临物理极限,该如何突破?上海工研院的答卷是“光”。目前,不少国内外企业正积极布局硅光技术,当电子结合光子,不仅能解决原本信号传输的损耗问题,甚至可以视为开启摩尔定律新篇章、颠覆未来世界的关键技术。


“没想到在这里能做到90纳米硅光集成工艺,上海工研院给了我们一个意外的惊喜。” 上海近观科技有限责任公司产品经理罗枭说,“有了这个工艺的加持,我们也在计划加速血糖检测和基因测序芯片的研发和中试进程。”


一个集成电路(IC)将上亿个电晶体微缩在一片芯片上,进行各种复杂的运算。硅光则是集成“光”路,在数据传输甚至未来的数据计算中用“光”来替代“电”。


“电信号的传输好比一匹快马在单车道上奔腾,而光信号传输更像是车流在多车道的高速公路上通行。光传输本身速度就快,再加上带宽的优势,信号的传输将是电信号的几何倍数。”上海工研院技术研发部硅光总监蔡艳表示,该院在90纳米硅光集成工艺领域实现了技术突破,目前该技术已经应用于光通信和数据中心的光收发模块中。


此次入选《2023上海科技进步报告》的是国内首套90纳米 SOI硅光集成工艺器件库,随着这一技术的发布,将助力研发团队实现更小尺寸、更低损耗、更高带宽、更高速率的硅光芯片的研发,有望在电信、数据中心、光互连、光传感等领域取得突破性的应用。











MEMS标准工艺模块
让微型传感器制造有了“乐高”模型










MEMS技术将微型机械和电子技术融为一体,开创了一个在微观尺度上操作的全新世界。MEMS技术就像是在一块芯片上构建了一个微型的复杂世界,其中包含了机械结构、传感器、执行器,以及电子系统。


“MEMS技术的核心在于极高的制造精度和微型化。”乔启峰是上海工研院技术研发部MEMS主任工程师。他表示,MEMS的制造过程类似于半导体芯片的制造,包括复杂的光刻、蚀刻和沉积步骤,能够在微米甚至纳米级别上精确操作。此外,利用半导体加工制造方法,MEMS技术能通过批量化制造,极大地降低传感器产品的制造成本,真正实现了高性能、高产量、低成本的微型传感器。



近年来,上海工研院的MEMS平台不断提升平台自身的工艺能力和服务能力。


“在MEMS技术领域内,有着‘一个产品,一套工艺’的说法,这意味着每种MEMS产品都需要一套专门为它设计和定制的制造工艺,这给MEMS产品的研发和商业化带来了很大的挑战。”乔启峰说,“我们在2023年发布了五套MEMS标准工艺模块,并入选了《2023上海科技进步报告》。最大的优势是将我们工研院的工艺研发成果模块化,就好比搭‘乐高’一样,帮助客户实现产品制造流程。”


目前,上海工研院MEMS平台在不断提升MEMS关键共性制造工艺,通过将MEMS制造过程分解成标准化、可重复使用的单元模块,极大地为MEMS产品的设计和制造提供了更高的灵活性、效率和经济性。


“今年我们还会再发布五套MEMS标准工艺模块,重点攻关当前全世界范围内MEMS平台普遍存在的工艺‘碎片化’问题。从源头上,提升我国MEMS工艺技术的供给能力,缩短MEMS技术从实验室到批量生产之间的鸿沟,推动从技术到产品的快速转化。”乔启峰说。



据介绍,上海工研院拥有全国首条8英寸“超越摩尔”(More than Moore)研发中试线,可提供MEMS、硅光、生物芯片等“超越摩尔”核心工艺技术,为设计、装备和材料等半导体公司提供高效的研发、中试和验证服务,实现从研发到小批量生产无缝对接。截至目前,上海工研院已累计申请专利866项,发明专利686项,其中PCT(国际专利)专利55项,已初步形成“超越摩尔”领域的产业生态体系。


如何加强科技创新和产业创新深度融合?在上海工研院总经理董业民看来,在超越摩尔集成电路方面,创新发展需要进一步拥抱产业、融合产业、服务产业。“一方面,加强核心技术的攻关和突破,另外一方面,加强产业孵化。在中国科学院上海微系统所‘三位一体’协同创新体系之下,微系统所是原始创新做样品,在工研院特别是8英寸线做中试做产品,在新微集团资本助力和加持之下做成商品。通过这样一个协同创新体系把科研成果从实验室到最终商品应用‘最后一公里’的问题得到解决。”董业民说。

延伸阅读:
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《村田MEMS惯性测量单元(IMU)SCHA634产品分析》
《消费类MEMS惯性测量单元(IMU)产品对比分析-2022版》
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