蒋庄德院士：打破国外MEMS技术垄断，为中国智造打好基础

MEMS 2024-06-21 00:03

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[编者按] 近日，重庆电视台《重庆专访》栏目，对话中国工程院院士、西安交通大学教授蒋庄德，看他们如何打破国外MEMS技术垄断，为中国智能制造打好基础。

中国工程院院士、西安交通大学教授蒋庄德：“我们智能手机里有大量的这个MEMS传感器在里面。”

新技术诞生，如何抢占先机，拥有国际竞争力？中国工程院院士、西安交通大学教授蒋庄德：“我们一年做出来。”

做科研需要怎样的精神，蒋庄德：“还是要能坐住冷板凳！”

《重庆专访》对话中国工程院院士、西安交通大学教授蒋庄德，看他们如何打破国外技术垄断，为中国智能制造打好基础。

5月8号，微纳传感与智能微系统重庆市重点实验室在北京理工大学重庆微电子研究院揭牌成立，实验室聘请蒋庄德院士为学术委员会主任。作为国内微纳制造精密超精密加工领域的关键人物，上世纪90年代，蒋庄德院士就从零开始深耕MEMS技术研究，并在国内率先将其推向工程应用。MEMS技术全称Micro-Electro-Mechanical System, 简单讲，就是由“传感器+执行器+电路”等组合而成的微型电子机械系统，也就是微机电系统。通过对压力、温度、图像等外界信息的感知与处理，进而触发机械装置做出进一步的应对动作。对于大多数的普通观众来说，这个概念还是非常陌生的， MEMS技术在生活当中，包括工业制造当中，它有什么样的实际的应用的场景？

蒋庄德：我们智能手机里有大量的MEMS传感器在里面，你比如说压力传感器、加速度计、距离传感器、温度传感器、陀螺仪等；还有汽车，如果驾车过程中出现突发情况，微型加速度计会触发气囊打开，把车内人员保护起来；机器人发展非常快，机器人各关节部件有大量的传感器，那么传感器是什么概念呢？就像我们的眼睛耳朵鼻子甚至皮肤，视觉的、触觉的等等，这个他都能够感受到，因此呢，现在MEMS技术的发展遇到了一个重大的战略机遇期，特别是这个大数据模型、人工智能和机器人，以及航空航天等。

重庆专访：包括像我们刚才说到的这个安全气囊，它这个MEMS技术的作用，是不是在碰撞的瞬间，它能在毫秒之内就可以计算出我到底要不要弹出来？

蒋庄德：对，它这个就是F=ma嘛，一个力，一个质量，一个加速度，所以它设定有安全范围的参数，有些参数它如果变化以后，它就触发气囊，它就会发出指令等等，这个是大量的应用，可以说无处无处不在，它的发展应用前景广阔带动了它的发展。

重庆专访：您是在90年代初的时候开始对这个MEMS技术进行研究的，当时世界的这个先进水平处在一个什么样的阶段，中国又是什么样的一个发展的情况？

蒋庄德：80年代末，美国的加州理工、麻省理工以微电子的这个制造工艺分别研制出了转子直径为100微米的静电式MEMS电机，因为半导体可以规模批量制造，所以当时在科技界引起重大轰动，世界各国纷纷布局安排和抢占这个高地，这个确实很奇妙，因为半导体工艺，用传统的机械制造做一个渐开线齿轮，加工比较复杂，但是用硅基材料可以批量做出来。批量做微型机械器件，我兴趣很大。

从90年代到现在30多年的时间，蒋庄德院士带领团队开发了具有自主知识产权的一系列MEMS产品，不仅打破了国外的MEMS技术封锁与垄断，而且很多项目成功实现了产业化。但回忆起研究初期的艰难，蒋院士仍然记忆犹新，

蒋庄德：当时确实很艰苦，因为我是机械系的嘛，机械系的这个当时很重要的工艺是硅基MEMS，包括现在的柔性电子。但我们又不是电子系的，没有条件。我们从有关的半导体企业买了一批报废的设备，又花钱买了五台二手设备，包括均胶机、曝光机等，把自己的办公室改成了暗室，然后在里头做实验。最初做出来一个阵列式MEMS传感器，同时也做出来一个300微米分度圆直径的微齿轮，而且是渐开线形状的。到了2000年的时候，承担预研项目就是耐高温MEMS压力传感器，当时让我们一年做出来。当时呢，我们就用硅隔离技术解决耐高温压力传感器，那这个一突破以后呢，那么在这种环境下的一系列的MEMS器件就突破了，整个形势和局面就开始好了。

重庆专访：你没有怀疑过吗？

蒋庄德：没有。因为有兴趣。科研还是要有兴趣，每一种都要试一下，试一下以后每次做成功了，就感觉到很有意思，然后再往下不断推进，这样路就会越来越宽，然后呢，人才培养和引进，慢慢也就越来越积累，这样就会形成一个比较好的循环。

重庆专访：那其实除了MEMS，您在这个精密加工，包括微纳制造这个领域的很多其他的方面也有深入的一些研究，这两年您最关注的什么方向？

蒋庄德：一个就是快速推动MEMS技术产业化、工程化和市场应用，包括航空航天领域的应用。另外我更关注精密、超精密加工工业母机的研究。工业母机是重中之重，像对地遥感卫星的镜片加工、深空探测的X线反射镜的加工、航空航天领域有很多关键技术和理论需要突破。重庆市的重点实验室，在生物医学检测、人类健康方面很有基础的，在这个方面呢也能给重庆市做一些贡献。MEMS技术在生物医学工程、生物医学检测方面大有用途，前景广阔。人类健康也是重要的MEMS科研方向。

除了此次成立的微纳传感与智能微系统重庆市重点实验室，事实上，在2018年，蒋庄德就与重庆工商大学联合建立了院士工作站，重点开展智能微纳传感器件、先进感知及智能系统等方面的科学研究。

蒋庄德：我们同处西部，重庆的是我们国家西部重要的支点之一。重庆、成都、西安的工业发展非常快，重庆的制造业发展很快，应该说是我们国家制造业的一极。我们所从事的MEMS方向呢，是机械和微电子的结合，重庆有一定的工业基础和市场规模、人才条件，这些基本要素都存在，对推动西部地区的科技发展和联动有好处。

重庆专访：您在90年代初做MEMS技术研究的时候，是一个不到40岁的青年科技工作者。

蒋庄德：兴趣是科研的动力，前进的过程当中可能会遇到一些困难，也可能人家走的比较快，你这段时间处在一个瓶颈期，但是你还是要坚持住。你逐渐就积累出来了，慢慢就会形成一个很好的前进通道，但是如果说你做一段时间研究，感觉遇到遇到大的困难或瓶颈，或者别的新热点出来以后，你又去转移科研目标，你老是不断换方向，你的积累就不够。当然，有新的科研任务来了，那你也要挑起来，所以科研就是选择一个方向，坚定地走下去，这个很重要！