“成功了，芯片自主權在我們自己手里了！”6月15日，在西部（重慶）科學城西永微電園，北京理工大學重慶微電子研究院（以下簡稱“北理微電院”）院長、首席科學家謝會開教授拿著我國第一塊全流程自主化生產的集成TSV電熱微鏡芯片，激動地說。而這款芯片是由我國全流程自主化生產的最新成果。

眾所周知，微鏡芯片是眾多精密儀器的心臟。TSV是半導體先進封裝關鍵技術，該TSV賦能的MEMS微鏡芯片可廣泛應用于生物醫療、AR/VR、航空航天、光通信等多領域。

目前，北理微電院已完全實現集成TSV電熱微鏡芯片設計、晶圓級制造、封裝、測試全流程的自主可控。這標志著，重慶成為全國唯一一個集定向研制和批量生產高性能、高集成度電熱微鏡芯片為一體的城市。

▲電熱微鏡芯片。雷鍵 攝

當前，重慶緊扣奮力譜寫中國式現代化重慶篇章總綱領總遵循，迭代升級“六區一高地”建設體系構架，將目光瞄準集成電路賽道，扎實推動科技創新和產業創新深度融合，強化企業科技創新主體地位，在全球芯片領域的激烈競爭中逐風破浪，打造具有自主知識產權的“中國芯”。

自主可控是國產芯片的唯一要求

在北京北理工中關村校區，調試微鏡芯片為核心的微型近紅外光譜儀到深夜，就在實驗室外嚼饅頭和泡面充饑；在重慶北理微電院微納工藝線，兩三層厚的塑膠手套常年戴著做微鏡芯片流片，以至于手掌長期被汗水浸泡；北京和重慶1400多公里的路程，芯片勾勒起兩座城市最密切的行程圖……謝會開教授為這塊芯片下線，付出了快30年的時間。

▲具有4寸和6寸兼容的金屬刻蝕設備。雷鍵 攝

謝會開教授說道，“在芯片領域，我國一直依賴國外進口，‘斷供’是國內很多企業長期面臨的困境。所以，實現芯片的自主可控是國家急需。我們的第一步就是抓住芯片細分領域，實現單點突破、逐漸擴大。”

▲工程師在操作勻膠track。雷鍵 攝

而電熱微鏡芯片就是這樣一款瞄準精密光學系統微型化、多功能集成化的芯片細分產品。重慶是我國第一塊大規模集成電路芯片發源地，肩負起承接國家集成電路重大生產力布局的使命任務。

為此，北理微電院依托重慶在集成電路的產業基礎，以及電科芯片、華潤微電子、聯合微電子中心等企業構建起的生態圈，開始了電熱微鏡芯片自主化量產的初步布局。

▲工程師在薄膜區操作磁控濺射設備。雷鍵 攝

“此前，我們的芯片主要是停留在設計端，依托蘇州無錫的微納工藝線進行芯片的流片制造。”北理微電院副院長姜森林博士介紹道，2023年底，北理微電院6吋MEMS微納制造工藝線正式通線，也就此邁向了全流程自主化生產的第一步。

▲工程師在操作磁控濺射設備。雷鍵 攝

目前，該產線已成功實現芯片從設計、制造、封測等全流程的自主可控，而這塊剛剛下線的電熱微鏡芯片，就是這條產線的最新成果。

▲晶圓在鍍膜設備的傳遞腔室。雷鍵 攝

“當第一塊芯片從我們的產線成功下線的時候，就意味著，在這個領域，我們已完全實現這塊芯片的自主可控。”謝會開教授說道。

構建安全可靠的芯片生態

“如果同類芯片產品是100分，我們就是120分。”北理微電院MEMS芯片課題組湯躍博士說道。而這一份自信，則是源自于對自主研發的電熱微鏡芯片驅動性能的底氣。

▲劃片之后的電熱微鏡在顯微鏡下進行檢測。雷鍵 攝

“在醫學內窺成像應用中，與其它驅動技術相比，電熱微鏡芯片在封裝尺寸、準靜態掃描視場和驅動電壓方面擁有無可比擬的優勢。”他進一步介紹道，目前市面上看到的常見的電磁微鏡體積太大、靜電微鏡電壓太高、壓電微鏡掃描視場太小，僅有我們開發的電熱微鏡可滿足所有指標。

▲電熱微鏡芯片。雷鍵 攝

“在微型近紅外光譜儀的應用上，對比可以垂直移動的靜電微鏡芯片而言，國外售價在每顆一萬元左右，而我們此次下線的電熱微鏡芯片可以實現更高性能且芯片成本大幅降低，真正把芯片價格’打下來’”。北理微電院微型光譜儀課題組彭喆博士說道。

▲硅晶圓在track的傳遞手臂上。雷鍵 攝

然而，一款芯片不僅自身性能要過關，穩定可靠，還要具備較強的上下游生態。“如今我們的芯片在驅動信號的響應時間，從最初的0.1秒已經降低至0.01秒，實現了量級上的跨越。”謝會開教授說道，MEMS芯片技術與集成電路芯片的結合，將催生出具有更強性能、更低功耗、更快速度、更多功能集成的超級芯片，我們正與產業鏈上下游進行合作共建，目前芯片產品已廣泛應用在生物醫療、航天航空等多個領域，真正實現“中國芯”賦能“中國造”。

造“芯”不易，堅持就對了

周期長、投入大、回報率低，這是橫亙在集成電路產業跨不過的坎。

“在工業檢測場景下，如精密元件的微米級缺陷識別或高速生產線上的表面質量監測，我們的電熱微鏡芯片賦能的3D深度相機和光學相干成像系統（OCT）通過快速、精準的光束偏轉實現高分辨率掃描，可應用于汽車制造、新能源電池、半導體封裝以及航空航天等高精度需求行業。如航空維修基地，通過該儀器，確定出儀器內部的劃痕深度，可以更準確判斷器件的可靠性和生命周期，賦能工業發展。”北理微電院智能微系統課題組博士劉泰隆說道。

▲晶圓自動滴光刻膠。雷鍵 攝

電熱微鏡芯片的面世，只是重慶集成電路產業發展的一個生動縮影。意法半導體和國內光電企業三安光電深化合作，打造了全國首條8吋碳化硅襯底和晶圓制造線；華潤穩步推進12吋線上量和擴產，8吋晶圓線轉型升級，打造國內具有綜合競爭力的第三代半導體工藝能力；電科芯片推動國產汽車芯片自主可控，持續發力如特種芯片、先進計算等……

芯片是精密儀器的心臟，“洋心臟”正在成為過去。在迭代升級的“六區一高地”建設目標之下，一粒粒小芯片正站在時間的新賽道上，蓄勢待發。

▲正在使用臺階儀表征芯片表面形貌特征。雷鍵 攝

“造‘芯’是一個漫長的過程，但堅持就對了。中國芯，一定能行！”看著工藝線下線的一個個晶圓，謝會開教授堅定地說道。