微流控技術的研究起始于上個世紀90年代,至今已經有二十余年的發展歷史。在這二十多年中,伴隨著醫療、工業打印等市場的飛速發展,微流控能夠對微量流體進行精確操控,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、精度高等優勢,被這些市場所看好。而要將微流控技術應用于這些場景中,則要靠芯片來實現。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”的七種技術之一。就此趨勢,國內外也出現了一批致力于微流控芯片研究的企業。
上海傲睿科技就是其中一家本土企業。據傲睿科技總裁關一民先生介紹,傲睿科技成立于2018年11月,始于2016年4月成立的上海微工業研究院打印技術孵化團隊。公司利用微流控技術專攻工業和消費兩個市場,并在生物領域進行相關技術的研發。
微流控芯片與其他芯片的區別
據相關技術文章顯示,微流控芯片早期是從MEMS技術發展而來,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構單元,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、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、液體驅動MEMS結構、液相檢測電極等一系列執行器和傳感器的微流控芯片,徹底擺脫外接輔助設備的限制,實現了片上集成微流控系統的功能。
從技術上看,關一民介紹,傳統芯片主要是利用電學系統來實現控制,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結構的可控電路緊密結合。簡單來講,微流控芯片是基于傳統的集成電路芯片,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,所涉及的領域較廣,針對于不同的應用場景,各個廠商推出的產品加工工藝不同,設計不同,相應地,接口也是五花八門,從而導致外圍驅動也不一樣。在這種情況下,微流控芯片就很難做出標準化的產品。因而,制定統一的標準也是目前國內外相關企業正在推進的事情之一。
智能化推動微流控芯片的標準化
如何規范微流控芯片的標準,目前,業界還沒有定論。在傲睿科技看來,將智能化引入到微流控技術當中,是推動標準化的途徑之一。
關一民認為,因為電信號控制的標準已經統一了,所以將使用電信號的智能化功能引入到微流控技術當中,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。關一民表示:“標準化是非常關鍵的一步,沒有標準化,相關行業就很難發展。采用智能化微流控可以從頭開始把標準做好,希望國內外的同行可以利用智能化,推動微流控芯片的標準化。”
從市場來看,目前國內還在起步階段,主要都是流道類的,并沒有主動元件和傳感元器件,所以系統集成度不高,國外已應用很多年的Lab-on-Chip已開始大規模的研發與推廣應用。與國外相比,傲睿科技的微流控芯片多了智能化的功能,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,可以節省一些外圍系統設計,使得芯片能夠實現小型化。
CMOS-MEMS助力公司成長
據關一民介紹,打印頭是微流控芯片最成功也是歷史最悠久的產品。而就傲睿科技目前的發展來看,也是從這一成熟產品開始起步的。
目前,傲睿科技利用其CMOS-MEMS熱發泡噴墨打印芯片技術和打印頭控制技術研發出了幾款產品,其優勢在于:
全面提升打印頭性能,可實現高速、高精度、大距離噴墨打印
全面提高可靠性和穩定性,保證自動化應用環境的打印需求
全面客制化技術服務,為客戶的特殊應用提供整體系統解決方案
傲睿科技熱發泡技術工業應用產品除此之外,傲睿科技還將其技術應用于生物領域,可以完成精確微流點樣、3D生物打印等工作。
傲睿科技微流控芯片應用領域據關一民介紹,目前國內微流控技術主要應用在醫療檢測方面,但是傲睿科技也開始將其應用于智能制造領域。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。從關一民的簡歷中看,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和制造經驗。據悉,關博士已申請 103 項微滴噴射打印頭芯片美國專利,其中授權 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方面的實力。但是,關一民也指出,從技術到量產是微流控芯片在發展過程中的一道坎。誠如上文所說,微流控芯片是Lab-on-Chip,很多產品還處于研究階段。如何將之量產,實現商品化也是相關企業要面臨的挑戰。
傲睿科技落戶于上海,公司依托上海微技術工研院8英寸MEMS工藝線及測試分析平臺,整合了國內外相關產業資源,通過自主工藝生產制造和最終產品性能、質量測試,可以提供性能卓越、質量可靠和供貨穩定的打印頭產品。
傲睿科技期望以雄厚的CMOS-MEMS專業能力,開發惠及人類健康的智能微流控技術和產品,為全球客戶提供優質的解決方案和服務。公司規劃未來5年將快速形成一條微流控系統分裝線、兩類MEMS驅動工藝、三個微流控系統應用平臺和四種新式智能微流控模組的全面發展建設,從而實現微流控技術在3D寬幅打印、生物打印和其他智能制造領域的深度應用,最終實現每年數億元的銷售額。
895創業營
895創業營系張江高科(股票代碼600895)打造的創新創業服務品牌。以聚焦產業、優化資源、賦能創新為初心,通過資本、技術、媒體等合作方的共同助力,打造強有力的創業集群。
上海傲睿科技有限公司是895創業營(第八季)集成電路專場的優質項目之一。
責任編輯:tzh
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