華潤微電子12英寸集成電路生產(chǎn)線明年投產(chǎn)，智能傳感器如何撬動千億級產(chǎn)業(yè)集群

傳感新品

【西北工業(yè)大學(xué)：研發(fā)超親水性調(diào)節(jié)CNT電化學(xué)傳感器，監(jiān)測活細胞釋放的H2O2！】

通過電化學(xué)技術(shù)動態(tài)、準確地監(jiān)測細胞釋放的電活性信號生物分子在臨床應(yīng)用中引起了極大的研究興趣。

西北工業(yè)大學(xué) 文丹通過離子液體(IL)的熱解來調(diào)節(jié)具有從疏水性到親水性，甚至到超親水性的梯度表面潤濕性的功能化碳納米管(fCNTs)，探索表面潤濕性對過氧化氫(H 2 O 2 )細胞分泌模型的電化學(xué)生物傳感性能的依賴性。超親水f-CNTs表現(xiàn)出對H 2 O 2 的增強電催化還原活性。這種超親水生物傳感平臺，其檢測下限比疏水生物傳感平臺降低了200倍(0.5 vs 100 μM)，靈敏度比疏水生物傳感器高出56倍(0.112 vs 0.002 μA μM cm -2 )。

研究要點

要點1. 作者報道了一種通過離子液體(IL)的一步熱解賦予碳納米管(CNT)疏水性到親水性甚至超親水性表面的方法。系統(tǒng)評價了親水性程度對過氧化氫(H 2 O 2 )電催化作用的影響。

要點2. 實驗結(jié)果表明，H 2 O 2 對超親水f-CNTs的電催化還原作用顯著增強，具有優(yōu)異的電化學(xué)生物傳感性能。分子動力學(xué)(MD)模擬證實，更接近超親水表面的H2O2分子的累積數(shù)密度分布更大（0.20比0.37nm），與疏水表面相比，這將提供更快的擴散通道。

要點3. 這種超親水生物傳感平臺，其檢測下限比疏水生物傳感平臺降低了200倍(0.5 vs 100 μM)，靈敏度比疏水生物傳感器高出56倍(0.112 vs 0.002 μA μM cm -2 )。鑒于其優(yōu)異的細胞相容性，超親水性f-CNTs被成功應(yīng)用于測定HeLa細胞釋放的H 2 O 2 ，該細胞在30分鐘的實時監(jiān)測測試后保持存活。

電極材料的表面親水性調(diào)節(jié)為實時監(jiān)測活細胞釋放的H 2 O 2 提供了一種簡單的方法，并將為細胞水平上的其他電活性信號靶點提供新的見解。

研究圖文

圖1.（A）通過IL的熱解調(diào)節(jié)CNT的表面親水性。疏水性CNT（B，F(xiàn)）、疏水性F-CNT（C，G）、親水性F-CNTs（D，H）和超親水性F-CNTs（E，I）的SEM（B-E）和TEM（F-I）。（B-E）中的插入表示相應(yīng)的接觸角圖像。

圖2.（A）IL(棕)、疏水性CNTs(黑)、疏水的f-CNTs(綠)、親水的f-CNT(橙)和超親水的f-CNTs(紅)的FT-IR。相應(yīng)CNT的XPS寬掃描（B）、元素比例（C）、高分辨率C 1s（D）、N 1s（E）、XRD（F）和拉曼（G）光譜。

圖3.（A）疏水性CNT(黑)、疏水性f-CNT(綠)、親水性f-CNTs(橙)和超親水性fCNTs(紅)基電極在不存在(虛線)和存在(實線)1 mM H 2 O 2 的N 2 飽和的0.1 M PBS(pH 7.0)下的CV曲線，以及（B）在-0.2 V電壓和設(shè)定電位下的相應(yīng)還原電流的直方圖。（C）疏水性f-CNTs(綠)和超親水性f-CNT(紅)表面上H 2 O 2 關(guān)于立方盒快照和二維分布及其（D）數(shù)量密度分布圖像的MD模擬。

圖4.（A）疏水性CNTs(黑)、疏水性f-CNTs(綠)、親水性f-CNT(橙)和超親水性f-CNTs(紅)基電極在N 2 飽和的0.1 M PBS(pH 7.0)下，在-0.2 V的外加電勢下加入不同濃度H 2 O 2 (0.5-1000μM)的i-t曲線，以及（B）相應(yīng)的還原電流與H 2 O 2 濃度的線性關(guān)系。（C）可檢測下限和靈敏度的比較。（D）超親水f-CNTs基電極在N 2 飽和的0.1 M PBS(pH 7.0)中，在-0.2 V的外加電勢下，0.1 mM H 2 O 2 和1 mM NaCl、葡萄糖、DA、AA和UA的i-t曲線，以及（E）不同共存物質(zhì)的相應(yīng)還原電流的直方圖。（F）超親水性fCNTs基電極在0.1 mM H 2 O 2 的30天內(nèi)還原電流的直方圖。

圖5.（A）HeLa細胞與不同濃度(0、2.5、5、10、25、50、100和200 μg mL -1 )的疏水性CNT(黑)、疏水性f-CNT(綠)、親水性f-CNTs(橙)和超親水性f-CNTs(紅)孵育48小時后的相對細胞活力，以及相對細胞活力與CNT親水程度之間的相關(guān)性。（B）在不使用和使用HeLa細胞的情況下，在-0.2 V的施加電勢下連續(xù)注射fMLP后，超親水性f-CNTs基電極的i-t曲線。（C）基于超親水性f-CNTs實時監(jiān)測H 2 O 2 分泌前后的HeLa細胞活/死熒光圖像(綠色：活細胞；紅色：死細胞)。

傳感動態(tài)

【浙江寧波：智能傳感器如何撬動千億級產(chǎn)業(yè)集群】

近日，在寧波市“甬?dāng)?shù)未來”系列論壇暨智能傳感產(chǎn)業(yè)發(fā)展沙龍上，來自高校院所、行業(yè)協(xié)會及企業(yè)的代表，紛紛圍繞傳感器產(chǎn)業(yè)，為寧波制造發(fā)展建言獻策。

傳感器擁有大市場

如果把智能化產(chǎn)品比作“人”，那么傳感器就像眼睛、耳朵、皮膚等感覺器官，感知周圍環(huán)境，成為智能時代的“慧眼”，催生出巨大的智能傳感產(chǎn)業(yè)集群。

作為我國重要的智能傳感器生產(chǎn)制造基地之一，寧波產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢明顯，目前共有智能傳感相關(guān)企業(yè)1220家，布局了壓力傳感、電流傳感、位移傳感、氣體傳感等細分領(lǐng)域，初步形成了以高性能傳感器件、新一代物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、智慧水務(wù)、智能電表、智能安防設(shè)備等為主的智能傳感產(chǎn)業(yè)集群。

而寧波大學(xué)、中國科學(xué)院寧波材料所、大連理工大學(xué)寧波研究院、西北工業(yè)大學(xué)寧波研究院、甬江實驗室等多個先進智能傳感技術(shù)團隊及一批技術(shù)創(chuàng)新平臺的快速發(fā)展，為企業(yè)在智能傳感領(lǐng)域進行技術(shù)創(chuàng)新提供關(guān)鍵支撐，加速成果產(chǎn)業(yè)化進程。

從龍頭引領(lǐng)、產(chǎn)業(yè)擴面，再到產(chǎn)學(xué)研深度融合，寧波智能傳感產(chǎn)業(yè)已走出一條具有寧波特色的道路。

打造重點產(chǎn)業(yè)集群

在今年出臺的《寧波加快培育新賽道打造未來產(chǎn)業(yè)集群行動方案》中，寧波已明確要打造智能傳感重點產(chǎn)業(yè)集群，開展人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、嵌入式算法等智能傳感器先進技術(shù)攻關(guān)，加快新型敏感材料、高性能微控制器、先進封裝工藝等研發(fā)與驗證，豐富智能傳感器在智能駕駛、智能機器人、智能穿戴設(shè)備等領(lǐng)域的應(yīng)用推廣，重點推動向江北區(qū)、余姚市、前灣新區(qū)等地集聚發(fā)展。

扎根智能傳感領(lǐng)域多年的寧波柯力傳感科技股份有限公司董事長柯建東認為，寧波智能傳感產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)扎實，但要形成獨特的競爭力，需要進一步摸清家底，與國內(nèi)其他城市差異化競爭，并結(jié)合本地的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，集中力量辦大事，在機器人、新能源汽車及大健康等新賽道上尋找新機遇。

如何在“風(fēng)口”起舞

站在數(shù)字經(jīng)濟高速發(fā)展的“風(fēng)口”上，如何利用這個小支點撬動智能傳感千億級產(chǎn)業(yè)集群？在昨天的產(chǎn)業(yè)發(fā)展沙龍上，西北工業(yè)大學(xué)寧波研究院教授、寧波市光學(xué)微系統(tǒng)及應(yīng)用技術(shù)重點實驗室主任虞益挺認為，要聚焦細分賽道，同樣也要注重平臺的建設(shè)。他表示，傳感器品類繁多，產(chǎn)業(yè)碎片化現(xiàn)象明顯，寧波需要瞄準細分賽道，通過建設(shè)國家級的技術(shù)創(chuàng)新中心，聯(lián)合各大平臺，持續(xù)做大做強。

“當(dāng)前蘇州、無錫、武漢等智能傳感產(chǎn)業(yè)發(fā)展較好的城市，已初步形成設(shè)計、制造、封測、驗證、應(yīng)用等一條龍的產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展體系?！庇菀嫱φf，憑借完善的產(chǎn)學(xué)研體系，這些城市的競爭力持續(xù)增強。

在大連理工大學(xué)寧波研究院副院長王大志看來，寧波下游產(chǎn)業(yè)應(yīng)用豐富，智能駕駛、智能家電、智能機器人等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都需要大量的智能傳感器。但在上下游產(chǎn)業(yè)的對接過程中，要以政府部門為牽引，形成產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同合作的機制，合力壯大智能傳感器產(chǎn)業(yè)。

深圳市智能傳感行業(yè)協(xié)會執(zhí)行會長姜勇認為，寧波需要通過項目的引進，逐步補齊在光電、3D視覺、多維力、慣性、熱導(dǎo)、MEMS等領(lǐng)域的短板。

【華潤微電子12英寸集成電路生產(chǎn)線明年投產(chǎn)】

作為深圳市重點招商引資企業(yè)，華潤微電子通過2021深圳全球招商大會簽約落戶寶安區(qū)。據(jù)悉，華潤微電子目前已開始啟動12英寸特色工藝集成電路生產(chǎn)線項目，預(yù)計12英寸芯片項目于明年投產(chǎn)。

華潤微電子是我國領(lǐng)先的具有產(chǎn)品設(shè)計、晶圓制造、封裝測試等全產(chǎn)業(yè)鏈一體化運營的綜合性半導(dǎo)體企業(yè)。2022年1月，華潤微電子在深圳寶安區(qū)設(shè)立集高端制造運營、投資孵化、科研創(chuàng)新、銷售一體化等職能為主的南方總部暨全球創(chuàng)新中心，并開始啟動12英寸特色工藝集成電路生產(chǎn)線項目。

據(jù)介紹，華潤微電子12英寸功率芯片生產(chǎn)線項目一期總投資220億元，總建筑面積23.8萬平米，建成后年產(chǎn)能48萬片。產(chǎn)品主要應(yīng)用于汽車電子、新能源、工業(yè)控制、消費電子等領(lǐng)域。

該企業(yè)落地的寶安區(qū)，是深圳的工業(yè)大區(qū)，擁有制造業(yè)企業(yè)5.35萬家，超過全市的1/3，全市“20+8”戰(zhàn)新和未來產(chǎn)業(yè)集群中，寶安擁有“17+2”。先進制造業(yè)不斷聚集，將持續(xù)形成發(fā)展合力，不斷增強產(chǎn)業(yè)鏈安全性和韌性。

【地庫攝像頭被燒壞！激光雷達對CMOS有損傷，人眼會受影響嗎？】

近日，一條“激光雷達燒壞地庫攝像頭”的視頻在網(wǎng)絡(luò)傳播。視頻顯示，一輛搭載激光雷達的問界M7智駕版汽車經(jīng)過后，攝像頭因拍到車頂?shù)募す饫走_，畫面在一番閃爍后呈現(xiàn)雪花狀，后續(xù)無法再正常使用。

據(jù)了解，激光雷達作為一種主動測距方式，通過發(fā)射激光束并探測回波信號，獲取目標的位置特征量。由于光速為已知量，根據(jù)飛行時間原理就可以得到從激光雷達到目標點的距離。同時，掃描模塊不斷將激光束偏轉(zhuǎn)至空間不同位置，從而實現(xiàn)對空間目標不同位置的測量獲得三維點云信息。

基于這種工作原理，有觀點認為，上述情況的出現(xiàn)或許是因為地庫攝像頭沒裝紅外濾光片（全稱為光學(xué)低通濾波器），所以被激光射壞了CCD感光元件。

“激光雷達發(fā)射的激光是有能量的，激光雷達功率大就會有傷害，而手機、相機的攝像頭（使用的）是CMOS傳感器，比較脆弱。”一位不愿具名的車企工作人員告訴《每日經(jīng)濟新聞》記者，“但不是（激光雷達）掃到（攝像頭）就會瞎（壞），（激光雷達）正面持續(xù)對著攝像頭就會損壞?！?/p>

激光損壞攝像頭時有發(fā)生

事實上，激光照壞攝像頭的案例此前就有發(fā)生。2019年，一位攝影師在參加完國際消費電子展（CES）后，發(fā)現(xiàn)其索尼相機出現(xiàn)了一些問題。相機里從某張照片開始，其后拍攝的所有相片都在相同的位置出現(xiàn)了垂直的亮線。經(jīng)過查看，攝影師發(fā)現(xiàn)第一張出現(xiàn)斑紋的照片是在展會現(xiàn)場為一輛自動駕駛汽車拍攝的圖片。

彼時的資料顯示，這輛自動駕駛汽車裝備了來自AEye公司的、處于人眼不可見波長區(qū)間的激光雷達。而使用該激光雷達的汽車廠商負責(zé)人并沒有否認激光雷達可能會對相機傳感器造成損壞，同時表示會為攝影師購買新的相機。

在隨后的2021年7月，索尼公司在官網(wǎng)上發(fā)布文章，警告激光束可能會損壞設(shè)備內(nèi)的圖像傳感器并造成相機故障。索尼官方不僅提醒避免將鏡頭暴露在存在激光的活動場所中，還建議在不使用相機時蓋好鏡頭蓋。

圖片來源：索尼官網(wǎng)

除此之外，也有網(wǎng)友稱自己在拍攝蔚來新車ES7時，小米12S Ultra的相機受到了損壞，拍攝出的畫面中出現(xiàn)了多條水平綠線；另有網(wǎng)友在社交媒體上稱，其在夜拍蔚來ET5和銀河時，發(fā)現(xiàn)拍出來的照片有兩個很亮但看不到的星點，發(fā)現(xiàn)是手機攝像頭被激光雷達照壞了。

這類情況還出現(xiàn)在生活中。例如，2017年，《皮膚科醫(yī)生》的一篇案例報告顯示，一名醫(yī)生使用激光器去除患者紋身時，計劃使用iPhone 7記錄下操作過程。用于錄制視頻的手機放置在距離患者手部約60厘米的地方，并開啟視頻錄制。當(dāng)醫(yī)生使用532nm的激光照射患者紋身位置時，iPhone所錄制的畫面中突然出現(xiàn)大量的綠色斑點，隨后拍攝的所有圖片和視頻，都會在固定的位置出現(xiàn)這些斑點。據(jù)了解，這臺iPhone 7的圖像傳感器，被皮膚反射回來的綠光摧毀了。

激光雷達對CMOS傳感器輻照損傷有影響

根據(jù)激光雷達的工作原理，其光束強度和波長都會對物體的作用產(chǎn)生影響，而光束的功率和波長被認為是探尋激光對攝像頭CMOS傳感器帶來輻照損傷機制和影響因素時需要考慮的兩個因素。

一篇名為《復(fù)合激光損傷CMOS圖像傳感器實驗研究》的文章指出，激光波長對CMOS傳感器的輻照損傷產(chǎn)生顯著影響，波長為532nm的激光輻照引起的損傷最為顯著，而波長為1550nm的激光輻照引起的損傷相對較小。

此外，上述實驗研究發(fā)現(xiàn)，激光功率對CMOS傳感器的輻照損傷程度有非常顯著的影響，功率越高，對傳感器的損傷也越明顯；同時輻照時間也對損傷程度產(chǎn)生影響。較短時間的激光輻照會對傳感器產(chǎn)生暫時性損傷，而較長時間的輻照則會對傳感器產(chǎn)生更為嚴重和持久的損傷。

在這樣的背景下，激光雷達企業(yè)通過鏡頭光圈大小的調(diào)整，以及鏡頭和濾光片的鍍膜等措施，來減少對CMOS傳感器等光敏元件的干擾和損害。“采用在濾鏡上面鍍反射膜，能將激光的能量反射一部分，達到減小入射激光能量的強度?！庇屑す饫走_企業(yè)的工作人員曾告訴記者。

圖片來源：每日經(jīng)濟新聞 資料圖

此外，不少攝像頭企業(yè)也在鏡頭的前部加上紅外濾光片，用于阻擋紅外光線的進入。有攝像頭企業(yè)在其產(chǎn)品介紹中稱，紅外濾光片可以過濾掉紅外線光線，防止紅外線光線對光學(xué)器件和圖像傳感器產(chǎn)生損害。紅外線光線容易導(dǎo)致光學(xué)器件表面產(chǎn)生熱量，從而影響機器視覺等應(yīng)用中的成像質(zhì)量和清晰度。使用紅外濾光片可以將這種干擾降到最小，保護光學(xué)器件和圖像傳感器。

據(jù)了解，在攝像頭上安裝紅外濾光片還可以提升圖像質(zhì)量和清晰度。如果不使用紅外濾光片，攝像頭將會在成像同時感應(yīng)到可見光和紅外線光線，這就會導(dǎo)致圖像失真，影響成像質(zhì)量和清晰度。而使用紅外濾光片可以有效過濾掉紅外線光線，只讓可見光進入，從而提升圖像質(zhì)量和清晰度。

不應(yīng)長時間注視車載激光雷達

除攝像頭之外，業(yè)界對于激光雷達對人眼的影響也十分關(guān)注?！凹す獍踩绻貌坏絿栏窨刂疲瑫o用戶帶來很嚴重的安全隱患?！薄都す猱a(chǎn)品人眼安全白皮書》就曾提到，“近紅外激光器的應(yīng)用正快速增長，由于發(fā)射的激光對人眼不可見，用戶對激光輻射的位置、強度以及風(fēng)險并不知情?！?/p>

據(jù)悉，激光對人眼的損傷過程主要有熱損傷、光化學(xué)損傷和電離損傷等。眼球其實也是光學(xué)系統(tǒng)，它由不同的屈光介質(zhì)（晶狀體、房水、玻璃體等）和光感受器組成，將入射光匯聚到視網(wǎng)膜上。

美國輻射防護協(xié)會公布的數(shù)據(jù)顯示，180nm~315nm波長的紫外光和3000nm~1mm波長的遠紅外光只能到達角膜；315nm~400nm波長的紫外光和1400nm~3000nm波長的中紅外光可以照射到角膜和房水，但不能穿過晶狀體；400nm~1400nm波長的可見光和近紅外光可以穿透角膜、房水和晶狀體，照射到視網(wǎng)膜。

公開資料顯示，目前市面上激光雷達主流的兩種激光光源波長分別為905nm和1550nm，像理想汽車產(chǎn)品所搭載的禾賽AT128激光雷達，其波長為905nm；蔚來選用的圖達通獵鷹，其波長則為1550nm。

圖片來源：禾賽科技官網(wǎng)

對比之下，通常人眼可見光波長范圍為380nm~760nm，這也意味著1550nm波段距離可見光光譜更遠，不僅肉眼不可見，同時大部分光會在到達視網(wǎng)膜之前被眼球的晶狀體與角膜吸收，這一高安全閾值的存在讓車企可以進一步拉高功率，以求獲得更好的識別效果。

而905nm波段的激光距離可見光光譜更近，也不易被吸收，但激光會聚焦在視網(wǎng)膜上。上述不愿具名的車企工作人員告訴記者，為符合人眼安全的要求，905nm波段的激光雷達對功率的限制更加嚴格。

據(jù)悉，國際電工委員會標準（IEC 60825-1）依據(jù)激光產(chǎn)品的波長、最大輸出激光功率或能量將激光產(chǎn)品分為幾個大的安全等級——1類，1M類，2類，2M類，3R類，3B類，4類。其中，數(shù)字越大意味著功率越高，也意味著更容易傷害人眼。

蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院眼科主任醫(yī)師姚靜艷表示：“1類激光指在任何條件下，眼睛都不會受到有危害的光學(xué)輻射；3類激光及以上的類別，在直視激光光束時會對眼睛造成危害；4類激光可用于切割等機械加工，使用不慎可引起火災(zāi)。”

記者查閱多家激光雷達企業(yè)的相關(guān)產(chǎn)品手冊發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前車載激光雷達的安全等級都是CLASS 1。理論上來看，這些激光雷達對于人眼來說都有足夠的安全性。不過，即便如此，多數(shù)業(yè)內(nèi)人士仍建議，不應(yīng)長時間注視車載激光雷達。

審核編輯 黃宇