什么是MEMS（微機電系統(tǒng)）傳感器？記者在蘇州敏芯微電子技術(shù)股份有限公司（以下簡稱“敏芯股份”）里感受到了它的神奇。在一間混合著各類噪聲的房間里，僅需說一句口令，“沉睡”的智能音箱就會立刻被“喚醒”，發(fā)出接受指令提示。
“MEMS聲學(xué)傳感器的出現(xiàn)，讓音箱不再只能單純播放音樂，而是成為可以與人互動的智能終端?！泵粜竟煞輨?chuàng)始人、總裁李剛介紹，MEMS傳感器是利用半導(dǎo)體制造技術(shù)，在硅片上制造能夠采集外界信號的微電子機械系統(tǒng)，憑借微型化、低功耗、高可靠性等特性，廣泛應(yīng)用于消費電子、汽車電子、醫(yī)療等領(lǐng)域。
敏芯股份MEMS封裝車間（左）和敏芯股份研發(fā)人員在實驗室對產(chǎn)品進行檢測（右）
在敏芯股份掛滿專利證書的產(chǎn)品展廳，記者看到，適用于無線藍牙耳機的MEMS麥克風傳感器只有芝麻粒大小。
“我們的MEMS傳感器芯片累計出貨量達10億顆?！崩顒傉f，作為國內(nèi)最早的MEMS企業(yè)之一，敏芯股份通過15年持續(xù)研發(fā)投入，完成了MEMS產(chǎn)品芯片設(shè)計、晶圓制造、封測封裝環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)研發(fā)和核心技術(shù)積累，實現(xiàn)了MEMS傳感器全生產(chǎn)環(huán)節(jié)自主可控。
拓展細分市場
MEMS聲學(xué)傳感器誕生于20世紀初期，當時正在北京大學(xué)微電子專業(yè)學(xué)習(xí)MEMS技術(shù)的李剛對此產(chǎn)生了極大興趣。2007年，李剛帶領(lǐng)創(chuàng)業(yè)團隊開發(fā)的MEMS傳感器創(chuàng)業(yè)項目獲評蘇州工業(yè)園區(qū)第一屆科技領(lǐng)軍人才項目，同年籌備成立敏芯公司。
李剛說，那時候，智能手機興起，人們對手機功能的要求逐漸增多，除了能清晰通話，還要能錄音、攝像等，傳統(tǒng)的麥克風已不能滿足用戶需求，MEMS傳感器成為市場“新寵”。敏芯股份敏銳地覺察到這一市場前景，決定進行產(chǎn)品開發(fā)。
但敏芯股份的啟航之路并不順暢?！爱斘覀儙еO(shè)計思路尋找產(chǎn)品研發(fā)平臺和產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈時，卻連吃閉門羹。”李剛說，因為MEMS傳感器在三維空間里設(shè)計和構(gòu)架芯片，產(chǎn)量不大、工藝特殊，因此當時國內(nèi)綜合型半導(dǎo)體企業(yè)不愿意投入生產(chǎn)。
敏芯股份一邊在行業(yè)內(nèi)挨家上門推介研發(fā)理念，一邊靠設(shè)計芯片維持生存。2008年，敏芯股份研發(fā)團隊獲得了中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所的幫助，在其研發(fā)平臺上生產(chǎn)出第一批MEMS聲學(xué)傳感器芯片。
李剛坦言，實驗室樣品與量產(chǎn)工業(yè)品之間的差距不僅是數(shù)量，還有產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定的性能。
“我們最初的產(chǎn)品良品率只有30%，亟需通過量產(chǎn)進行工藝修正?！崩顒傉f，當時正逢國家把新型電子元器件列入高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展項目，在政策和資金上給予大力支持，國內(nèi)一些半導(dǎo)體生產(chǎn)企業(yè)才把目光轉(zhuǎn)向MEMS傳感器的生產(chǎn)上。
隨后，華潤上華科技有限公司投資建設(shè)了MEMS傳感器生產(chǎn)線，與敏芯股份合作?！?家企業(yè)都組建了精銳團隊，研發(fā)人員幾乎天天泡在生產(chǎn)線上，看測試結(jié)果、修正工藝和參數(shù)，以不服輸?shù)膭蓬^攻克了難關(guān)?！泵粜竟煞菅邪l(fā)總監(jiān)孫愷說，2012年，公司第一款使用自主研發(fā)芯片的MEMS聲學(xué)傳感器實現(xiàn)量產(chǎn)，因為質(zhì)量過硬，很快在市場上占據(jù)了一席之地。
目前，敏芯股份已成為多家知名品牌MEMS聲學(xué)傳感器供應(yīng)商，產(chǎn)品應(yīng)用于智能手機、平板電腦、可穿戴設(shè)備和智能家居等消費電子產(chǎn)品領(lǐng)域，并不斷拓展到汽車、醫(yī)療等領(lǐng)域。
加大研發(fā)投入
走進敏芯股份聲學(xué)實驗室，孫愷和研發(fā)團隊成員們正對著仿真嘴，利用聲學(xué)分析儀做高信噪比產(chǎn)品的噪聲測試。
“快看，咱們傳感器的信噪比已經(jīng)達到70dB（分貝），AOP（最大聲壓級）達到135，處于行業(yè)領(lǐng)先水平?！笨粗晫W(xué)分析儀上顯示的數(shù)值，孫愷興奮地說。
“信噪比是指信號與噪聲的比例，信噪比越高，混在信號里的噪聲就越小，聲音的音質(zhì)就越好；聲壓級則是指麥克風在失真之前能處理聲音的最高聲級，聲壓級越高代表能處理的聲音越高?！睂O愷說，MEMS聲學(xué)傳感器在保障清晰音質(zhì)的同時，想要實現(xiàn)更遠距離的語音控制及隨聲定位等功能，就必須提高信噪比和最大錄音聲壓。
為了推動研發(fā)速度，加快產(chǎn)品迭代，敏芯股份成立了多個研發(fā)小組，針對每項產(chǎn)品連續(xù)開展“頭腦風暴”，進行成千上萬次試驗，不斷攀登行業(yè)巔峰。李剛告訴記者，公司近年定制開發(fā)的高頻、寬頻、小型化的特殊MEMS聲學(xué)傳感器有80多種，滿足了市場各類需求。
敏芯股份大量的產(chǎn)品輸出源自于不計成本的研發(fā)投入。公司2019年研發(fā)投入3567.04萬元，2020年研發(fā)投入4204.34萬元，2021年研發(fā)投入7561.86萬元；研發(fā)技術(shù)人員占公司員工總數(shù)超33%；研發(fā)支出占營業(yè)收入比重超21%。
成立15年來，敏芯股份堅持創(chuàng)新研發(fā)，目前已擁有自主研發(fā)、自有知識產(chǎn)權(quán)的多品類產(chǎn)品線，逐步成長為國內(nèi)為數(shù)不多的掌握多品類MEMS傳感器設(shè)計和制造工藝能力的企業(yè)。
