中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
編者按：近日，重慶電視臺《重慶專(zhuān)訪(fǎng)》欄目，對話(huà)中國工程院院士、西安交通大學(xué)教授蔣莊德，看他們如何打破國外MEMS技術(shù)壟斷，為中國智能制造打好基礎。
中國工程院院士、西安交通大學(xué)教授蔣莊德：“我們智能手機里有大量的這個(gè)MEMS傳感器在里面?！?/p>
新技術(shù)誕生，如何搶占先機，擁有國際競爭力？中國工程院院士、西安交通大學(xué)教授蔣莊德：“我們一年做出來(lái)?！?/p>
做科研需要怎樣的精神，蔣莊德：“還是要能坐住冷板凳！”
《重慶專(zhuān)訪(fǎng)》對話(huà)中國工程院院士、西安交通大學(xué)教授蔣莊德，看他們如何打破國外技術(shù)壟斷，為中國智能制造打好基礎。
5月8號，微納傳感與智能微系統重慶市重點(diǎn)實(shí)驗室在北京理工大學(xué)重慶微電子研究院揭牌成立，實(shí)驗室聘請蔣莊德院士為學(xué)術(shù)委員會(huì )主任。作為國內微納制造精密超精密加工領(lǐng)域的關(guān)鍵人物，上世紀90年代，蔣莊德院士就從零開(kāi)始深耕MEMS技術(shù)研究，并在國內率先將其推向工程應用。MEMS技術(shù)全稱(chēng)Micro-Electro-Mechanical System, 簡(jiǎn)單講，就是由“傳感器+執行器+電路”等組合而成的微型電子機械系統，也就是微機電系統。通過(guò)對壓力、溫度、圖像等外界信息的感知與處理，進(jìn)而觸發(fā)機械裝置做出進(jìn)一步的應對動(dòng)作。對于大多數的普通觀(guān)眾來(lái)說(shuō)，這個(gè)概念還是非常陌生的， MEMS技術(shù)在生活當中，包括工業(yè)制造當中，它有什么樣的實(shí)際的應用的場(chǎng)景？
蔣莊德：我們智能手機里有大量的MEMS傳感器在里面，你比如說(shuō)壓力傳感器、加速度計、距離傳感器、溫度傳感器、陀螺儀等；還有汽車(chē)，如果駕車(chē)過(guò)程中出現突發(fā)情況，微型加速度計會(huì )觸發(fā)氣囊打開(kāi)，把車(chē)內人員保護起來(lái)；機器人發(fā)展非?？?，機器人各關(guān)節部件有大量的傳感器，那么傳感器是什么概念呢？就像我們的眼睛耳朵鼻子甚至皮膚，視覺(jué)的、觸覺(jué)的等等，這個(gè)他都能夠感受到，因此呢，現在MEMS技術(shù)的發(fā)展遇到了一個(gè)重大的戰略機遇期，特別是這個(gè)大數據模型、人工智能和機器人，以及航空航天等。
重慶專(zhuān)訪(fǎng)：包括像我們剛才說(shuō)到的這個(gè)安全氣囊，它這個(gè)MEMS技術(shù)的作用，是不是在碰撞的瞬間，它能在毫秒之內就可以計算出我到底要不要彈出來(lái)？
蔣莊德：對，它這個(gè)就是F=ma嘛，一個(gè)力，一個(gè)質(zhì)量，一個(gè)加速度，所以它設定有安全范圍的參數，有些參數它如果變化以后，它就觸發(fā)氣囊，它就會(huì )發(fā)出指令等等，這個(gè)是大量的應用，可以說(shuō)無(wú)處無(wú)處不在，它的發(fā)展應用前景廣闊帶動(dòng)了它的發(fā)展。
重慶專(zhuān)訪(fǎng)：您是在90年代初的時(shí)候開(kāi)始對這個(gè)MEMS技術(shù)進(jìn)行研究的，當時(shí)世界的這個(gè)先進(jìn)水平處在一個(gè)什么樣的階段，中國又是什么樣的一個(gè)發(fā)展的情況？
蔣莊德：80年代末，美國的加州理工、麻省理工以微電子的這個(gè)制造工藝分別研制出了轉子直徑為100微米的靜電式MEMS電機，因為半導體可以規模批量制造，所以當時(shí)在科技界引起重大轟動(dòng)，世界各國紛紛布局安排和搶占這個(gè)高地，這個(gè)確實(shí)很奇妙，因為半導體工藝，用傳統的機械制造做一個(gè)漸開(kāi)線(xiàn)齒輪，加工比較復雜，但是用硅基材料可以批量做出來(lái)。批量做微型機械器件，我興趣很大。
從90年代到現在30多年的時(shí)間，蔣莊德院士帶領(lǐng)團隊開(kāi)發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權的一系列MEMS產(chǎn)品，不僅打破了國外的MEMS技術(shù)封鎖與壟斷，而且很多項目成功實(shí)現了產(chǎn)業(yè)化。但回憶起研究初期的艱難，蔣院士仍然記憶猶新。
蔣莊德：當時(shí)確實(shí)很艱苦，因為我是機械系的嘛，機械系的這個(gè)當時(shí)很重要的工藝是硅基MEMS，包括現在的柔性電子。但我們又不是電子系的，沒(méi)有條件。我們從有關(guān)的半導體企業(yè)買(mǎi)了一批報廢的設備，又花錢(qián)買(mǎi)了五臺二手設備，包括均膠機、曝光機等，把自己的辦公室改成了暗室，然后在里頭做實(shí)驗。最初做出來(lái)一個(gè)陣列式MEMS傳感器，同時(shí)也做出來(lái)一個(gè)300微米分度圓直徑的微齒輪，而且是漸開(kāi)線(xiàn)形狀的。到了2000年的時(shí)候，承擔預研項目就是耐高溫MEMS壓力傳感器，當時(shí)讓我們一年做出來(lái)。當時(shí)呢，我們就用硅隔離技術(shù)解決耐高溫壓力傳感器，那這個(gè)一突破以后呢，那么在這種環(huán)境下的一系列的MEMS器件就突破了，整個(gè)形勢和局面就開(kāi)始好了。
重慶專(zhuān)訪(fǎng)：你沒(méi)有懷疑過(guò)嗎？
蔣莊德：沒(méi)有。因為有興趣?？蒲羞€是要有興趣，每一種都要試一下，試一下以后每次做成功了，就感覺(jué)到很有意思，然后再往下不斷推進(jìn)，這樣路就會(huì )越來(lái)越寬，然后呢，人才培養和引進(jìn)，慢慢也就越來(lái)越積累，這樣就會(huì )形成一個(gè)比較好的循環(huán)。
重慶專(zhuān)訪(fǎng)： 那其實(shí)除了MEMS，您在這個(gè)精密加工，包括微納制造這個(gè)領(lǐng)域的很多其他的方面也有深入的一些研究，這兩年您最關(guān)注的什么方向？
蔣莊德：一個(gè)就是快速推動(dòng)MEMS技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、工程化和市場(chǎng)應用，包括航空航天領(lǐng)域的應用。另外我更關(guān)注精密、超精密加工工業(yè)母機的研究。工業(yè)母機是重中之重，像對地遙感衛星的鏡片加工、深空探測的X線(xiàn)反射鏡的加工、航空航天領(lǐng)域有很多關(guān)鍵技術(shù)和理論需要突破。重慶市的重點(diǎn)實(shí)驗室，在生物醫學(xué)檢測、人類(lèi)健康方面很有基礎的，在這個(gè)方面呢也能給重慶市做一些貢獻。MEMS技術(shù)在生物醫學(xué)工程、生物醫學(xué)檢測方面大有用途，前景廣闊。人類(lèi)健康也是重要的MEMS科研方向。
除了此次成立的微納傳感與智能微系統重慶市重點(diǎn)實(shí)驗室，事實(shí)上，在2018年，蔣莊德就與重慶工商大學(xué)聯(lián)合建立了院士工作站，重點(diǎn)開(kāi)展智能微納傳感器件、先進(jìn)感知及智能系統等方面的科學(xué)研究。
蔣莊德：我們同處西部，重慶的是我們國家西部重要的支點(diǎn)之一。重慶、成都、西安的工業(yè)發(fā)展非?？?，重慶的制造業(yè)發(fā)展很快，應該說(shuō)是我們國家制造業(yè)的一極。我們所從事的MEMS方向呢，是機械和微電子的結合，重慶有一定的工業(yè)基礎和市場(chǎng)規模、人才條件，這些基本要素都存在，對推動(dòng)西部地區的科技發(fā)展和聯(lián)動(dòng)有好處。
重慶專(zhuān)訪(fǎng)：您在90年代初做MEMS技術(shù)研究的時(shí)候，是一個(gè)不到40歲的青年科技工作者。
蔣莊德：興趣是科研的動(dòng)力，前進(jìn)的過(guò)程當中可能會(huì )遇到一些困難，也可能人家走的比較快，你這段時(shí)間處在一個(gè)瓶頸期，但是你還是要堅持住。你逐漸就積累出來(lái)了，慢慢就會(huì )形成一個(gè)很好的前進(jìn)通道，但是如果說(shuō)你做一段時(shí)間研究，感覺(jué)遇到遇到大的困難或瓶頸，或者別的新熱點(diǎn)出來(lái)以后，你又去轉移科研目標，你老是不斷換方向，你的積累就不夠。當然，有新的科研任務(wù)來(lái)了，那你也要挑起來(lái)，所以科研就是選擇一個(gè)方向，堅定地走下去，這個(gè)很重要！
