淺析微流控芯片與其他芯片的區(qū)別

微流控技術(shù)的研究起始于上個世紀90年代，至今已經(jīng)有二十余年的發(fā)展歷史。在這二十多年中，伴隨著醫(yī)療、工業(yè)打印等市場的飛速發(fā)展，微流控能夠?qū)ξ⒘苛黧w進行精確操控，尤其是在亞毫米尺寸級別上，且憑借方便、便攜、檢測樣品需求少、精度高等優(yōu)勢，被這些市場所看好。而要將微流控技術(shù)應用于這些場景中，則要靠芯片來實現(xiàn)。2004年，美國Business 2.0雜志封面文章更是將微流控芯片列為“改變世界”的七種技術(shù)之一。就此趨勢，國內(nèi)外也出現(xiàn)了一批致力于微流控芯片研究的企業(yè)。

上海傲睿科技就是其中一家本土企業(yè)。據(jù)傲睿科技總裁關(guān)一民先生介紹，傲?？萍汲闪⒂?018年11月，始于2016年4月成立的上海微工業(yè)研究院打印技術(shù)孵化團隊。公司利用微流控技術(shù)專攻工業(yè)和消費兩個市場，并在生物領(lǐng)域進行相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。

微流控芯片與其他芯片的區(qū)別

據(jù)相關(guān)技術(shù)文章顯示，微流控芯片早期是從MEMS技術(shù)發(fā)展而來，通過微加工工藝，在不同材料的基片上加工出微米至亞毫米級的各種微結(jié)構(gòu)單元，而后在微米尺度空間對流體進行操控，可以配合流體控制或分析儀器自動完成生物實驗室中的提取、擴增、萃取、標記、分離、分析，或者細胞的培養(yǎng)、處理、分選、裂解、分離分析等過程。

與其他集成電路芯片相比，微流控芯片有兩類芯片，一類是傳統(tǒng)的，使用機密機加工、微注塑等手段制備的塑料片，這一類微流控芯片還是依賴外接各種供液管路、檢測模塊等外接輔助設(shè)備，并不是真正意義上的芯片；另外一類是硅基的，主要使用微納加工工藝制備的集成了處理電路、液體驅(qū)動MEMS結(jié)構(gòu)、液相檢測電極等一系列執(zhí)行器和傳感器的微流控芯片，徹底擺脫外接輔助設(shè)備的限制，實現(xiàn)了片上集成微流控系統(tǒng)的功能。

從技術(shù)上看，關(guān)一民介紹，傳統(tǒng)芯片主要是利用電學系統(tǒng)來實現(xiàn)控制，而微流控芯片還包含了電學、流體、傳感等一系列模塊。它的MEMS通常是用來處理液體的。具體來講，就是在CMOS上形成微流控，或者液體流通的一些微小通道，同時這個微通道要與MEMS結(jié)構(gòu)的可控電路緊密結(jié)合。簡單來講，微流控芯片是基于傳統(tǒng)的集成電路芯片，又做了一些適用于液體處理的MEMS。

同時，鑒于微流控芯片中所集成的模塊較多，所涉及的領(lǐng)域較廣，針對于不同的應用場景，各個廠商推出的產(chǎn)品加工工藝不同，設(shè)計不同，相應地，接口也是五花八門，從而導致外圍驅(qū)動也不一樣。在這種情況下，微流控芯片就很難做出標準化的產(chǎn)品。因而，制定統(tǒng)一的標準也是目前國內(nèi)外相關(guān)企業(yè)正在推進的事情之一。

智能化推動微流控芯片的標準化

如何規(guī)范微流控芯片的標準，目前，業(yè)界還沒有定論。在傲?？萍伎磥?，將智能化引入到微流控技術(shù)當中，是推動標準化的途徑之一。

關(guān)一民認為，因為電信號控制的標準已經(jīng)統(tǒng)一了，所以將使用電信號的智能化功能引入到微流控技術(shù)當中，就可將微流控芯片中的基片（以塑料片為例）當做PCB來使用，利用電信號的輸入輸出，來檢測塑料片上的液體。關(guān)一民表示：“標準化是非常關(guān)鍵的一步，沒有標準化，相關(guān)行業(yè)就很難發(fā)展。采用智能化微流控可以從頭開始把標準做好，希望國內(nèi)外的同行可以利用智能化，推動微流控芯片的標準化?！?/p>

從市場來看，目前國內(nèi)還在起步階段，主要都是流道類的，并沒有主動元件和傳感元器件，所以系統(tǒng)集成度不高，國外已應用很多年的Lab-on-Chip已開始大規(guī)模的研發(fā)與推廣應用。與國外相比，傲?？萍嫉奈⒘骺匦酒嗔酥悄芑墓δ?，即運用集成電路的控制方式和工藝，做智能化微流控芯片。這樣就可以把一些主動處理功能都加到芯片當中，可以節(jié)省一些外圍系統(tǒng)設(shè)計，使得芯片能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。

CMOS-MEMS助力公司成長

據(jù)關(guān)一民介紹，打印頭是微流控芯片最成功也是歷史最悠久的產(chǎn)品。而就傲?？萍寄壳暗陌l(fā)展來看，也是從這一成熟產(chǎn)品開始起步的。

目前，傲睿科技利用其CMOS-MEMS熱發(fā)泡噴墨打印芯片技術(shù)和打印頭控制技術(shù)研發(fā)出了幾款產(chǎn)品，其優(yōu)勢在于：

全面提升打印頭性能，可實現(xiàn)高速、高精度、大距離噴墨打印

全面提高可靠性和穩(wěn)定性，保證自動化應用環(huán)境的打印需求

全面客制化技術(shù)服務，為客戶的特殊應用提供整體系統(tǒng)解決方案

傲?？萍紵岚l(fā)泡技術(shù)工業(yè)應用產(chǎn)品除此之外，傲?？萍歼€將其技術(shù)應用于生物領(lǐng)域，可以完成精確微流點樣、3D生物打印等工作。

傲?？萍嘉⒘骺匦酒瑧妙I(lǐng)域據(jù)關(guān)一民介紹，目前國內(nèi)微流控技術(shù)主要應用在醫(yī)療檢測方面，但是傲?？萍家查_始將其應用于智能制造領(lǐng)域。之所以涉足智能制造，是因為傲睿科技的團隊成員在這方面具有一定的基礎(chǔ)。從關(guān)一民的簡歷中看，他于1998 年在美國的Auburn University獲材料工程博士學位，擁有 20 多年的半導體芯片研發(fā)和制造經(jīng)驗。據(jù)悉，關(guān)博士已申請 103 項微滴噴射打印頭芯片美國專利，其中授權(quán) 43 項，另有14 項歐洲注冊專利，獲得了中科院科技進步一等獎。

以此可以看出傲睿科技在微流控技術(shù)方面的實力。但是，關(guān)一民也指出，從技術(shù)到量產(chǎn)是微流控芯片在發(fā)展過程中的一道坎。誠如上文所說，微流控芯片是Lab-on-Chip，很多產(chǎn)品還處于研究階段。如何將之量產(chǎn)，實現(xiàn)商品化也是相關(guān)企業(yè)要面臨的挑戰(zhàn)。

傲?？萍悸鋺粲谏虾?，公司依托上海微技術(shù)工研院8英寸MEMS工藝線及測試分析平臺，整合了國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)業(yè)資源，通過自主工藝生產(chǎn)制造和最終產(chǎn)品性能、質(zhì)量測試，可以提供性能卓越、質(zhì)量可靠和供貨穩(wěn)定的打印頭產(chǎn)品。

傲?？萍计谕孕酆竦腃MOS-MEMS專業(yè)能力，開發(fā)惠及人類健康的智能微流控技術(shù)和產(chǎn)品，為全球客戶提供優(yōu)質(zhì)的解決方案和服務。公司規(guī)劃未來5年將快速形成一條微流控系統(tǒng)分裝線、兩類MEMS驅(qū)動工藝、三個微流控系統(tǒng)應用平臺和四種新式智能微流控模組的全面發(fā)展建設(shè)，從而實現(xiàn)微流控技術(shù)在3D寬幅打印、生物打印和其他智能制造領(lǐng)域的深度應用，最終實現(xiàn)每年數(shù)億元的銷售額。

895創(chuàng)業(yè)營

895創(chuàng)業(yè)營系張江高科（股票代碼600895）打造的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)服務品牌。以聚焦產(chǎn)業(yè)、優(yōu)化資源、賦能創(chuàng)新為初心，通過資本、技術(shù)、媒體等合作方的共同助力，打造強有力的創(chuàng)業(yè)集群。

上海傲?？萍加邢薰臼?95創(chuàng)業(yè)營（第八季）集成電路專場的優(yōu)質(zhì)項目之一。
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