他們讓壓力監(jiān)測(cè)更精準(zhǔn)

陸成寬 何沛蓯 李忠明 冷文生 李坤

“春節(jié)前夕，我國(guó)中東部地區(qū)出現(xiàn)大范圍持續(xù)性雨雪冰凍天氣，各地氣象部門緊急采購便攜式自動(dòng)氣象站、微智自動(dòng)氣象站等。我們團(tuán)隊(duì)需要加班值守，以確保氣象壓力傳感器芯片順利生產(chǎn)交付。”

2月13日，大年初四。平時(shí)人來人往的中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院（以下簡(jiǎn)稱“空天院”）中關(guān)村園區(qū)，今天格外寧靜。在萬家團(tuán)圓的新春佳節(jié)，邢艷榮一大早就來到實(shí)驗(yàn)室，忙起芯片加工工作。

邢艷榮是空天院高精度壓力傳感器團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)師。這個(gè)春節(jié)假期，她和同事們都必須“泡”在實(shí)驗(yàn)室超凈間里，加班加點(diǎn)完成壓力傳感器芯片生產(chǎn)任務(wù)。

“春節(jié)前夕，我國(guó)中東部地區(qū)出現(xiàn)大范圍持續(xù)性雨雪冰凍天氣，各地氣象部門緊急采購便攜式自動(dòng)氣象站、微智自動(dòng)氣象站等。我們團(tuán)隊(duì)需要加班值守，以確保氣象壓力傳感器芯片順利生產(chǎn)交付。”空天院研究員、高精度壓力傳感器團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人王軍波告訴《科技日?qǐng)?bào)》記者。

穿上潔凈服、戴上防護(hù)帽和膠皮手套，在風(fēng)淋間“吹風(fēng)”除塵后，記者跟隨邢艷榮來到實(shí)驗(yàn)室壓力傳感器芯片生產(chǎn)超凈間。

在這里，伴隨著各種高精密儀器發(fā)出的嗡鳴聲，邢艷榮和同事們開始在光刻機(jī)上作業(yè)。光刻是制造芯片的關(guān)鍵步驟，邢艷榮將硅晶圓放到機(jī)器的凹槽內(nèi)，設(shè)備啟動(dòng)后就會(huì)按照事先設(shè)計(jì)好的工藝參數(shù)進(jìn)行光刻。

光刻的結(jié)果并不會(huì)第一時(shí)間顯現(xiàn)，要檢驗(yàn)光刻的成效，還有一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)——顯影?！斑@就是顯影液，就像以前洗照片一樣。格子里面是眼睛能看到的彩紋，這個(gè)彩紋沒有了，顯影也就結(jié)束了?！毙掀G榮邊操作邊給記者講解。

邢艷榮是兩個(gè)孩子的媽媽，老大讀初三，正值中考關(guān)鍵期。對(duì)于春節(jié)加班，她沒有任何抱怨。

“不光是我，我的同事們也很辛苦。比如，住在燕郊的同事晚上都回不了家，因?yàn)橼s不上最晚的大巴，只能在辦公室休息一下。”邢艷榮說，“大家都想盡快完成壓力傳感器芯片生產(chǎn)任務(wù)，確保訂單能夠按時(shí)交付。”

從晶圓到最終的芯片成片，要經(jīng)過清洗、光刻、顯影、刻蝕等多個(gè)步驟。邢艷榮和同事們一個(gè)星期要加工8～10片晶圓，一個(gè)月要生產(chǎn)近6000枚高精度壓力傳感器芯片。

壓力傳感器是一種能夠測(cè)量壓力大小并將其轉(zhuǎn)換成可測(cè)電信號(hào)的器件或裝置。高精度壓力傳感器是航空航天、工業(yè)控制高端裝備的核心器件。

“芯片是壓力傳感器的核心，芯片的加工水平是壓力傳感器高精度的重要保障。壓力傳感器的精度決定了工業(yè)測(cè)控的精度，比如在氣象領(lǐng)域，高精度壓力傳感器可以更為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)天氣的變化?！笨仗煸貉芯繂T、高精度壓力傳感器團(tuán)隊(duì)技術(shù)負(fù)責(zé)人陳德勇說。

以前，我國(guó)的高精度壓力傳感器幾乎全部依靠進(jìn)口?？仗煸焊呔葔毫鞲衅鲌F(tuán)隊(duì)用了數(shù)十年的時(shí)間，不僅實(shí)現(xiàn)了核心部件的國(guó)產(chǎn)化，沖破了層層技術(shù)壁壘，還將壓力傳感器的精度提高到了萬分之一。

“這意味著，如果一架飛機(jī)在萬米高空中飛行，萬分之一精度的壓力傳感器誤差僅在1米以內(nèi)?！蓖踯姴ㄕf，萬分之一精度的壓力傳感器是壓力傳感器皇冠上的明珠，是我國(guó)必須牢牢掌握在自己手中的關(guān)鍵核心技術(shù)。

“壓力傳感器本身是受溫度影響的，溫度快速變化的時(shí)候，傳感器不一定能跟得上溫度的變化。我們現(xiàn)在做的傳感器用了兩個(gè)諧振器，這兩個(gè)諧振器放的位置很近，對(duì)溫度變化的反應(yīng)是幾乎一致的。我們通過這種差分的方法，可以大大減少溫度跟隨誤差。在這一點(diǎn)上，國(guó)外是沒有的。”陳德勇對(duì)自己設(shè)計(jì)的產(chǎn)品充滿自信。

作為團(tuán)隊(duì)技術(shù)負(fù)責(zé)人，陳德勇已經(jīng)在壓力傳感器領(lǐng)域持續(xù)攻關(guān)近30年，先后研制出三大類不同工作機(jī)理的十余種傳感器產(chǎn)品，并解決了應(yīng)用過程中出現(xiàn)的一系列工程化問題和批量化制造難題。

“放假這些天，我一直都在值班，因?yàn)樯a(chǎn)線不能停，要保證生產(chǎn)設(shè)備正常工作。我每天都來巡檢，看看水、電、氣是不是正常工作。”王軍波認(rèn)為，犧牲假期為滿足國(guó)家需求而工作義不容辭。

“我覺得國(guó)家需要，就是對(duì)我們這些科研人員最大的認(rèn)可?！蓖踯姴ㄏＭ麄兊漠a(chǎn)品能夠更好地保障國(guó)家需求，從而為實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)貢獻(xiàn)自己的力量。