編者按: MEMS (Micro Electro Mechanical System) ,即微機電系統,是采用現代加工工藝和材料生長及合成技術制造的具有機械、電子及其他物理特性的微系統。大多數的微機電系統是借用了大規模集成電路的主要工藝構筑在硅片上的。因而這一類的產品也稱之為“微機電系統芯片”。
在一百多年,這種全電子式技術一直是全球各個國家攻克的一項重要課題。 而總部位于美國加州硅谷的美國矽翔微機電系統有限公司是目前世界上唯一生產具有自主知識產權、低功耗、超大量程 MEMS流量芯片的廠商。其核心部件MEMS流量芯片及其專利封裝技術由公司自主研發,可用于各類氣體及微流體的流量計量和測控,為傳統流體計量帶來了根本的變革,提供了全新的拓展空間。
在多國展上,我們有幸采訪到矽翔公司的創始人黃立基博士,與他展開了一頓關于技術、關于矽翔的愉快對話。
Ybzhan:各位網友觀眾大家好!這里是2010年北京多國展的現場,我們現在所在的位置矽翔微機電的展臺。所在我身邊的是矽翔的創始人黃立基博士。感謝黃博士在百忙之中接受我們中國儀表展覽網的采訪。請黃博士跟我們鏡頭前的網友打一聲招呼。
黃博士:大家好,謝謝!
Ybzhan:我們知道黃博士是矽翔公司的負責人,現在請您為我們介紹一下這家目前世界上唯一生產具有自主知識產權、低功耗、超大量程 MEMS流量芯片廠商現在的發展狀況?
黃博士:好,謝謝大家。我現在大致為大家介紹一下公司目前整個發展狀況。我們公司是2004年在美國硅谷注冊成立的,是美國的風險投資注資,加上我們的技術成立的。公司成立的初衷是希望用MEMS這種技術來取代傳統機械的這種技術,應用于能源的計量。
因為現在全球能源管理與計量都是一個重要的課題,全球也有很多地方在做這件事情。特別是金融危機以來,各個國家都用了很多刺激經濟的錢或基金來做能源管理的問題。現在大概有100多個國家都有這方面的項目或議題,而歐美是做得多的。
在這里,電表和電器管理是做得比較好的。因為電表經過上個世紀八十年代到2000年這二十年的發展,全部由機械電表轉化成電子電表。那么它的管理功能、性能、網絡化管理比較容易多了。但是另外兩個主要的能源,水和氣還是機械為主。全球百分之九十九點九都是使用機械的東西。
機械的表要把它的信號導到電信號的轉化,再傳輸出去的話,成本非常昂貴。同時,雖然機械技術它有很多優點,它也有很多缺點。特別是對天然氣來講,它的機械技術不能做溫度壓力的,這對于公平貿易計量來說是有缺陷的。因為到冬天的時候,氣體就會壓縮,同樣的體積下的氣體跟夏天的狀況就不一樣,交的錢也就不一樣等等,這些都是一些問題,但是一百多年來都沒有解決,我們是希望用新型的電子技術來解決這樣一些問題,來適應未來能源管理的一些發展,這些也是我們公司產品核心的發展。
04年,我們把芯片研發出來,05年開始在國內成立子公司,然后展開這方面的應用技術研發,和包括和國內燃氣公司的一些合作,來開發更適合國內的燃氣管理的產品。到目前來說的話,經過了這三四年的發展,我們的產品基本算是成熟了。今年開始,我們開始準備逐步大規模的推向市場。
從國內公司客戶關注的程度來看,我們跟國內大的燃氣公司燃氣集團公司在討論戰略合作關系,有些協議正在簽署之中。今年為作為企業比較大的動作,像國內比較大的燃氣公司,比如港化燃氣、中國燃氣、華潤集團、包括中石油,我們都在跟他們進行早期、中期、長期的合作。總得來說,國內一些燃氣的客戶,對我們的產品還是給予很高的期待,他們也非常愿意在各方面跟我們合作。
所以我個人認為,在國內這一塊,應該從今年下半年到明年開始,會有很大的變化。我們也在跟國家的一些政府部門,包括國家計量師做一些溝通,也參加了相關兩個國家標準的制定。那我想的話,下面我們還會有一些標準的推動,通過這些東西,對國內能源管理水平在全球會有一個領先的地位。
從世界來講,我們在和歐洲、北美的一些燃氣公司進行溝通與合作,現在我們在通過歐美的一些認證。做完這一步,我們將加快在歐美市場的拓廣。包括拉丁美洲、南亞都有很多客戶對這方面的技術關心。因為就現在全球來講,全電子式的燃氣技術應該是從85年開始,美國的一家公司開始做,但是做到現在,真正商業化的公司,除了我們還沒有另外一家。
當然,我們也有很多的挑戰,我們的產品也有很多需要進一步完善的地方。但是我覺得我們有一個比較好的起點。在這基礎上,我對未來的發展是充滿了信心。謝謝!
Ybzhan:我們知道黃博士個人獲得了很多的科研獎項,本身也是美國電氣電機工程學會資深會員,那在這一系列從事儀器儀表行業的過程中,您能不能為我們談一下您印象深刻的幾件事。
黃博士:實際上,我原來是個外行人,對這個行業也不是很了解。但真正開始 進入做這個行業才知道,這個行業實際上是非常困難的。機械技術它存在了160年,有這個原因,很多人想去改變這個狀態,實際上有很多個人公司包括國外的一些大公司,比如日本的松下、日立、東京燃氣、大阪燃氣等,但是目前這個技術還沒有真正能夠推向市場。這其中當然包括各種原因,比如各個國家的法規法令因素。但是我總覺得,從計量角度,燃氣是復雜的。因為它涉及到多種技術,比如各種不同的流量端、溫度、壓力、以及包括燃氣各種狀態,它實際上是流量當中復雜的技術。
但是我覺得,也很好,我們選擇了一個難做的事情,那么這件事情做得差不多了,那么對很多相對比較容易的事情就比較簡單一點。比如我們現在除了燃氣以外,還在跟其他行業,比如醫療行業,醫療行業它在未來有很多這方面的需求,舉個簡單的例子,比如注射,像注射的針頭,過去的話,它是根據壓力慢慢來推動,那么速度會有所不同,同時也會產生一些氣泡,這些氣泡注射到人體,肌肉會不舒服。現在我們在跟國外的一些大的公司在合作,用流量來控制注射的快慢,這樣的話,人體就會比較舒服,探測到氣泡也可以報警。這樣可以減少氣泡進入到人體的損害。這些都是一些比較前沿的事情,也剛開始在做的過程中。
包括一些消費電子類的,比如投影儀、投影機、電腦,他們里面都有風扇,他們是用風扇來散熱,如果風扇一旦堵塞壞掉,很可能機器就會燒掉。但是如果我們能做這種大規模集成電路這種技術來做,就可能會克服。像現在芯片,隨著需求量的增加,成本會下降,所以現在用這種技術應用到消費電子類里面,可能就會很便宜,應用起來也比較容易。我們公司也正在和世界領頭的公司在合作這方面的事情,我們未來也會對消費類的電子方面做一些工作。
YBZHAN:那看來黃博士是相當用心的一個人。我現在有一個問題,我們都知道矽翔是在美國硅谷注冊成立的一家公司,它相當于以外企的身份進入中國市場。我們知道外企進入中國市場都要面臨一個公司產品本土化的挑戰,那矽翔是怎么去解決這個問題的呢?
黃博士:這個問題可能對我們來說是比較簡單。因為我們公司主要的創始人都是華人,有一些可能是從大陸出去的。像我本人在大陸也工作過一兩年的時間,對國內的情況都比較了解,像本土化就會比較容易,不會像其他外企一樣,有一些文化上的差異。
YBZHAN:那矽翔公司是作為GB/T 20727-2006《熱式質量流量計》起草單位之一,可見矽翔公司在流量計這一塊做得相當的出色。那今年的多國展,又為我們帶來了哪些新產品?
黃博士:我們今年主要是有幾個新的產品。比如像這樣的一種產品也是比較有意義的。這種產品的好處就是它也是用質量流量計的方式來做,但是它的成本比較低,它可以應用到很多不能使用精密計量的地方。我舉個例子,比如在醫院里面,我們吸氧都是按時間來收費的,據說衛生部他也在03年、05年的時候希望有一種方式能夠更精密的提供一種用氧的計量,病人真正用了多少氧就付多少錢,這種方法是比較合理的。很多省的人大、政協委員也在呼吁改變這種計量方式,化解醫患矛盾,讓病人出錢出得心甘情愿。
那我們的這個產品早是從301醫院開始,我們給他們裝科室計量的這種表,按片區來收費,到現在按照病床來收費。它希望比較便宜一點,計量很準確。那過去機械式的計量,它就做不到這種程度。今年,我們就把這種產品開發出來,推向醫院一些比較需要精密計量又不能實現的地方。
那除了這些,還有一些需要精密計量但是過去又不能實現的地方,比如焊接,大家都知道以前焊接都是憑眼睛看。那焊接師傅如果經驗比較足眼睛比較好,就可以根據顏色來做焊接的處理。但是如果氣體控制得比較好,實際上不用經驗足的老師傅九可以達到這種程度。這種技術,在現在還是比較重要,比如在一些壓力、溫度領域,如果你焊接得比較好,及可能減少一些泄露、爆炸的事故。
所以這種技術的應用場合時比較多的,我們是希望通過MEMS這種全電子式的技術,類似于大規模集成電路這種工藝把過去非常、價格非常昂貴的精密計量做得比較平民化,能給社會帶來更多的利益。特別是能對能源計量、工業控制更有效地減少一些浪費。
YBZHAN:黃博士現在提到的是一個產品技術的情況。 我們都知道一個的產品它除了有一個的產品品質、適合于市場,還需要一個良好的售后服務運作。那矽翔像這一塊是怎么去做的?
黃博士:我們售后服務這一塊是相當重要的。尤其是氣體流量這一塊,它涉及到不同場合的安裝。在公司剛成立的時候,我們公司就專門成立了售后服務部。隨著時間的推移,我們在北京、上海、廣州,包括我們在西北銀川我們成立了分公司,這樣做,希望在各個地方都能有就近的售后服務人員。他能很快的達到客戶服務現場,很快地為客戶解決問題。其實在同與客戶交談解決的過程中,我們也能拓展市場的應用。
比如舉個例子,在照明這個市場里面,國際做燈泡的很的一家公司的國內分公司在我們這里買了很大測量的產品,他們覺得這個產品很好,比過去方式有、很大的改進。他就跟我們的售后服務人員討論,能不能做一些便宜一點、能大規模使用的,每個生產線充燈泡的地方可以用到。我們當時覺得,他們給我們提供了一個很好的市場信息,所以我們很快地將這個信息轉達給我們的研發部,很快地做出這樣的產品,并且為他們定制出這樣的產品。他們的生產線就進行了大規模的改造。對他來說,提高了生產效率,減低了他的浪費,當然我們也擴展而來我們的市場。
所以,我覺得售后服務時特別重要的,尤其是在與客戶交流之間,會發現很多不同新的應用。同時也能幫客戶解決很多新的困難,發現他們應用中的一些問題,這些都是我們公司非常非常重視的地方。
YBZHAN:從黃博士的談話中,我們看到矽翔公司售后服務這一塊做得非常的好、也非常懂得從服務中吸取經驗。在服務客戶中發現問題、發現產品新應用來重新對產品進行改造、設計定制,這是非常明智的做法。
我這里有一份報告指出,現在的流量計市場競爭相當的激烈,而且集中度比較高。百分之五十的市場它是又ABB、艾默生這些國際巨頭占領,那像矽翔公司有什么方法去突圍這一塊呢?
黃博士:我覺得這個在于一個技術的發展。熱式質量流量計發展了有大概七十年的歷史。可以追溯到1964年,或者更早可以到1959年開始到現在也有幾十年的發展。像你剛才講到的一些大公司,他們都有一些專長的地方。他們其實做得產品蠻多的。但是想熱氏這一塊,ABB并不是做得全球大的公司。像熱氏做得大的公司也在今年的多國展參展,是美國FCI。那在歐洲,想ABB、E+H做熱氏這一塊也做了很多年,也做得不錯。
那我們也是發揮我們技術的長處,我們不可能所我們的一個產品跟他們所有現有的基礎競爭,但是我們可以取長補短。剛剛講到一些大公司,比如美國FCI,其實我們也在跟他們緊密的合作。他們也是能希望我們的一些小流量端(他們做不了的)進行一些合作。而我們則希望在一些大流量、溫度壓力很高的地方進行合作。那么我們從大家的互相合作、互相學習進步。
我們有一個很好的長處就是我們有一個自己的研發團隊,我們能在美國很快的設計制造芯片,我們能從一個月的時間,完成設計到制造,甚至到初期的測試,這些都是我們的技術優勢。我們希望我們不斷地改變我們的產品、不斷地擴張產品的應用程度。那么可能在傳統的領域會有更多的市場份額。但是我相信,市場份額的取得,也是在于應用的擴展,我想我們現在更加關注的過去傳統做不了的地方,或者傳統的技術都是機械式的技術,他們度不高,控制比較困難。在這些地方,我們希望能多做一些事情。而不是和一些數量比較少,要求比較高的地方去競爭。
從熱氏質量流量計這個角度來講,也有這么多年的發展歷史,就全球來講,真正的哪一個公司真正的在熱氏質量流量計的份額都比較小的,銷售量也很低的,也不是個獨占的行業。像ABB可能名聲響一點,是因為他們又各種各樣的產品能讓他們在這個行業里有一定的市場,但是他在熱氏質量流量計里面占的市場份額就比較小。
從我們的角度來講,我們是希望能從各種新的應用,比如在節約能源啊、精密控制方面能夠提供一些新的產品,在一些傳統技術現在無法實現的地方,我們能迅速的拓展市場。在一些非常非常傳統,現在產品用得比較好的地方,我們可能是慢慢地去做那方面的事。
YBZHAN:從黃博士的談話中我們可以得出矽翔是通過專注于自身技術優勢的拓展市場空白點來搶占市場份額的。剛才黃博士提到了矽翔公司的一個研發隊伍,您能不能為我們談一下矽翔公司的人才戰略。
黃博士:從技術的源頭來講,這也是個很現實的問題,在美國硅谷,它必定是全球的一個技術集中地。這個主要可能取決它的科技政策導向,社會環境造成的。硅谷所聚集的科研人才就比較多。我們公司在硅谷的科研團隊也在隨著公司的成長在不斷地擴大。是希望把核心的部分放在硅谷,做研發。
那在國內它有它自身的環境,它有非常好的應用環境。那么我們在國內的應用研發的團隊就會不斷地擴大。現在大概有一個三十人的研發團隊。今年,我們還會擴大我們的團隊,現在我們做得大部分是氣體,我們現在也在涉足液體,像我剛才提到的注射都是液體方面,我們會不斷地擴大這一方面的人才。我們也在考慮建設一個更好的研發基地,亞洲的研發基地,這個基地主要是以中國為主,以中國的研發人員為主來開過各個應用領域的市場研發。而核心的技術,我們會在美國做。利用兩岸的優勢,來互補。
YBZHAN:那相當與矽翔公司的研發實力是中西合璧。那矽翔在中國區以及整個亞洲地區還會有什么樣的新動作?
黃博士:我們今年的話,主要想做幾件事情:是我們希望跟國內主要的燃氣公司形成一種戰略性的合作。這個已經開始做,而且比較有成效,我相信在明年的上半年會完成。這種合作達成之后,我們這種全電子式的燃氣表技術逐步的在中國大陸市場推開。
第二就是我們可能會建立一個更強的技術團隊,來涉足能源管理方面的一些事情。還有包括過去在工業精密控制方面,可能需要專門的一些團隊來培養市場的需求。
YBZHAN:我們都知道中國的流量計企業和國外存在一定的差距。在采訪的后,黃博士作為資深的儀器儀表人,能不能為我們國內的企業提幾點發展建議?
黃博士:國內的企業主要以合資企業、民營企業、外資獨資企業等等這些形式存在。國內的企業可能在技術的投入方面要差一點。這個呢,我覺得可能跟大環境有關系,可能也是一種不斷改進的過程。而且流量計行業,我也是從過去不太懂這個行業到現在慢慢了解,這個行業是非常古老的行業。早是我們每家每戶的燃氣表,基本上都有160年的歷史,現在還在用這樣的產品。
在國內燃氣行業,也沒有很多這種新的技術,我想這可能跟國外的一些技術接軌有問題,另外一個,國外它有一些技術的開發,當然我們國家也有投入,比如原來的電子鎖方面,國家也投入了很多的資金,在建MEMS的生產線,在做這方面的一些研發。我覺得隨著時間的推進,還是會逐步的發展。
當然,我覺得還是大環境的影響,如果大環境有所改進,國內的進步會更大一點。
YBZHAN:感謝黃博士接受我們中國儀表展覽網的采訪。祝矽翔越走越遠。
后記:采訪黃博士的整個過程非常流暢順利,他淵博的知識與言語中的從容為我們在現場上了一堂生動的儀器儀表專業課。這堂課中,我們知道,儀器儀表行業是一個古老而深具魅力活力的行業;我們知道,儀器儀表行業是一個需要我們不斷去突破不斷去挖掘的行業;我們知道,作為儀器儀表行業的一份子,我們要做好吃苦實干的準備。讓我們一起祝愿,在這個古老傳統的行業中,矽翔在黃博士的帶領下,能煥發出不一樣的魅力!
資料補充
黃立基博士簡介:
1988年畢業于清華大學材料專業,獲得博士學位。在國內外相關文獻發表過上百篇論文,擁有多項專利技術;曾在美國西捷公司(Seagate)擔任過5年的部門經理,具有豐富的新技術和新產品開發經驗。微功耗MEMS流量傳感芯片就是黃博士多年研究成果的結晶,并在美國已獲得7項相關專利。
黃立基博士是美國電氣電機工程學會(IEEE)資深會員;曾獲中國科學技術委員會自然科學二等獎,中國國家教委霍英東青年教師二等獎,美國材料研究學會研究生獎,北大西洋公約組織國際合作獎等。
MEMS簡介:
MEMS (Micro Electro Mechanical System) ,即微機電系統,是采用現代加工工藝和材料生長及合成技術制造的具有機械、電子及其他物理特性的微系統。大多數的微機電系統是借用了大規模集成電路的主要工藝構筑在硅片上的。因而這一類的產品也稱之為“微機電系統芯片”。
微機電系統芯片可獲得某些宏觀機電器件所不能達到的功效。一個典型的微機電系統芯片包含有微傳感器、微調節器及智能電子控制線路。其傳感器能感應環境的熱、機械、磁、光、化學或生物特性,通過微調節器及智能電子控制電路來完成器件所賦予的功能。本流量計采用了本公司生產的熱質量氣體流量傳感器芯片,屬于質量流量傳感方式的流量計,它通過氣體流動產生的熱場變化來測量氣體的流量。由于不同質量的氣體對熱場變化具有不同的影響,因而,它所測量的流量為質量流量。
不同于傳統的"熱絲"方式采用單一熱傳感器及熱源來測量氣體的熱損耗,并由此測量氣體的質量流量(風速式熱質量流量原理),微機電系統芯片熱質量流量傳感器采用了多個熱傳感器及一個微熱源(量式熱質量流量原理),大大減少了環境對測量的影響。微機電系統芯片熱質量流量器的熱源十分微小,采用插入式在相對大的流場中,在無氣體流動時,傳感器的熱源對環境無影響,不會像傳統的"熱絲"式質量流量計那樣造成氣體的對流。因而,微機電系統芯片熱質量流量傳感器具有優良的零點穩定性和極短的響應時間。
公司簡介:
矽翔微機電系統有限公司(Siargo Ltd.)成立于2003年。公司總部位于美國加州硅谷。矽翔公司是目前世界上唯一生產具有自主知識產權、低功耗、超大量程 MEMS流量芯片的廠商。其核心部件MEMS流量芯片及其專利封裝技術由公司自主研發,可用于各類氣體及微流體的流量計量和測控,為傳統流體計量帶來了根本的變革,提供了全新的拓展空間。
目前,矽翔公司專門為適用于中、小型企業和商業燃氣計量開發的流量計已經在四川、重慶、湖北、湖南、東北、華東等地區使用。由于產品為全電子式,采用標準體積(質量)計量,具有超大量程、高精度、無可動部件、強大數據存儲功能、壓力損失小、易于數據遠傳和網絡化等特點,從根本上改變了傳統機械儀表的計量方式,在小流量計量能力上大大提高,使有效實施天然氣的能源管理。實時監控和資源合理調配成為了可能。矽翔公司基于MEMS技術的流量芯片除在天然氣計量中的應用外,還廣泛應用于醫療麻醉與呼吸設備,工業制造業用氣測量及過程控制,環保等多個領域,在醫院中心供氧、制氧設備;分床計費系統;在食品加工、科學氣體分析儀器、樓宇控制、民用健身等領域也有廣泛應用;到今為止,產品已經銷售到美國、歐洲、南美、亞洲等多個國家。
同時,矽翔公司是GB/T 20727-2006《熱式質量流量計》起草單位之一。