中國電子元件行業(yè)協(xié)會
China Electronic Components Association
編者按：近日，重慶電視臺《重慶專訪》欄目，對話中國工程院院士、西安交通大學(xué)教授蔣莊德，看他們?nèi)绾未蚱茋釳EMS技術(shù)壟斷，為中國智能制造打好基礎(chǔ)。
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(jī)里有大量的這個(gè)MEMS傳感器在里面。”
新技術(shù)誕生，如何搶占先機(jī)，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。”
做科研需要怎樣的精神，蔣莊德：“還是要能坐住冷板凳！”
《重慶專訪》對話中國工程院院士、西安交通大學(xué)教授蔣莊德，看他們?nèi)绾未蚱茋饧夹g(shù)壟斷，為中國智能制造打好基礎(chǔ)。
5月8號，微納傳感與智能微系統(tǒng)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在北京理工大學(xué)重慶微電子研究院揭牌成立，實(shí)驗(yàn)室聘請蔣莊德院士為學(xué)術(shù)委員會主任。作為國內(nèi)微納制造精密超精密加工領(lǐng)域的關(guān)鍵人物，上世紀(jì)90年代，蔣莊德院士就從零開始深耕MEMS技術(shù)研究，并在國內(nèi)率先將其推向工程應(yīng)用。MEMS技術(shù)全稱Micro-Electro-Mechanical System, 簡單講，就是由“傳感器+執(zhí)行器+電路”等組合而成的微型電子機(jī)械系統(tǒng)，也就是微機(jī)電系統(tǒng)。通過對壓力、溫度、圖像等外界信息的感知與處理，進(jìn)而觸發(fā)機(jī)械裝置做出進(jìn)一步的應(yīng)對動(dòng)作。對于大多數(shù)的普通觀眾來說，這個(gè)概念還是非常陌生的， MEMS技術(shù)在生活當(dāng)中，包括工業(yè)制造當(dāng)中，它有什么樣的實(shí)際的應(yīng)用的場景？
蔣莊德：我們智能手機(jī)里有大量的MEMS傳感器在里面，你比如說壓力傳感器、加速度計(jì)、距離傳感器、溫度傳感器、陀螺儀等；還有汽車，如果駕車過程中出現(xiàn)突發(fā)情況，微型加速度計(jì)會觸發(fā)氣囊打開，把車內(nèi)人員保護(hù)起來；機(jī)器人發(fā)展非?？?，機(jī)器人各關(guān)節(jié)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，視覺的、觸覺的等等，這個(gè)他都能夠感受到，因此呢，現(xiàn)在MEMS技術(shù)的發(fā)展遇到了一個(gè)重大的戰(zhàn)略機(jī)遇期，特別是這個(gè)大數(shù)據(jù)模型、人工智能和機(jī)器人，以及航空航天等。
重慶專訪：包括像我們剛才說到的這個(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(nèi)就可以計(jì)算出我到底要不要彈出來？
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(shè)定有安全范圍的參數(shù)，有些參數(shù)它如果變化以后，它就觸發(fā)氣囊，它就會發(fā)出指令等等，這個(gè)是大量的應(yīng)用，可以說無處無處不在，它的發(fā)展應(yīng)用前景廣闊帶動(dòng)了它的發(fā)展。
重慶專訪：您是在90年代初的時(shí)候開始對這個(gè)MEMS技術(shù)進(jìn)行研究的，當(dāng)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(zhuǎn)子直徑為100微米的靜電式MEMS電機(jī)，因?yàn)榘雽?dǎo)體可以規(guī)模批量制造，所以當(dāng)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?yàn)榘雽?dǎo)體工藝，用傳統(tǒng)的機(jī)械制造做一個(gè)漸開線齒輪，加工比較復(fù)雜，但是用硅基材料可以批量做出來。批量做微型機(jī)械器件，我興趣很大。
從90年代到現(xiàn)在30多年的時(shí)間，蔣莊德院士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)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(xiàng)目成功實(shí)現(xiàn)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(dāng)時(shí)確實(shí)很艱苦，因?yàn)槲沂菣C(jī)械系的嘛，機(jī)械系的這個(gè)當(dāng)時(shí)很重要的工藝是硅基MEMS，包括現(xiàn)在的柔性電子。但我們又不是電子系的，沒有條件。我們從有關(guān)的半導(dǎo)體企業(yè)買了一批報(bào)廢的設(shè)備，又花錢買了五臺二手設(shè)備，包括均膠機(jī)、曝光機(jī)等，把自己的辦公室改成了暗室，然后在里頭做實(shí)驗(yàn)。最初做出來一個(gè)陣列式MEMS傳感器，同時(shí)也做出來一個(gè)300微米分度圓直徑的微齒輪，而且是漸開線形狀的。到了2000年的時(shí)候，承擔(dān)預(yù)研項(xiàng)目就是耐高溫MEMS壓力傳感器，當(dāng)時(shí)讓我們一年做出來。當(dāng)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)形勢和局面就開始好了。
重慶專訪：你沒有懷疑過嗎？
蔣莊德：沒有。因?yàn)橛信d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，就感覺到很有意思，然后再往下不斷推進(jìn)，這樣路就會越來越寬，然后呢，人才培養(yǎng)和引進(jìn)，慢慢也就越來越積累，這樣就會形成一個(gè)比較好的循環(huán)。
重慶專訪： 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、工程化和市場應(yīng)用，包括航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。另外我更關(guān)注精密、超精密加工工業(yè)母機(jī)的研究。工業(yè)母機(jī)是重中之重，像對地遙感衛(wèi)星的鏡片加工、深空探測的X線反射鏡的加工、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(yàn)室，在生物醫(yī)學(xué)檢測、人類健康方面很有基礎(chǔ)的，在這個(gè)方面呢也能給重慶市做一些貢獻(xiàn)。MEMS技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程、生物醫(yī)學(xué)檢測方面大有用途，前景廣闊。人類健康也是重要的MEMS科研方向。
除了此次成立的微納傳感與智能微系統(tǒng)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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)開展智能微納傳感器件、先進(jìn)感知及智能系統(tǒng)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?？欤貞c的制造業(yè)發(fā)展很快，應(yīng)該說是我們國家制造業(yè)的一極。我們所從事的MEMS方向呢，是機(jī)械和微電子的結(jié)合，重慶有一定的工業(yè)基礎(chǔ)和市場規(guī)模、人才條件，這些基本要素都存在，對推動(dòng)西部地區(qū)的科技發(fā)展和聯(lián)動(dòng)有好處。
重慶專訪：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)的過程當(dāng)中可能會遇到一些困難，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(jiān)持住。你逐漸就積累出來了，慢慢就會形成一個(gè)很好的前進(jìn)通道，但是如果說你做一段時(shí)間研究，感覺遇到遇到大的困難或瓶頸，或者別的新熱點(diǎn)出來以后，你又去轉(zhuǎn)移科研目標(biāo)，你老是不斷換方向，你的積累就不夠。當(dāng)然，有新的科研任務(wù)來了，那你也要挑起來，所以科研就是選擇一個(gè)方向，堅(jiān)定地走下去，這個(gè)很重要！
