熱成像、紫外、生物晶片、器官晶片……冷門小眾晶片戰「疫」起大用

2020-12-05 騰訊網

隨著疫情的逐步緩解好轉、社會生產秩序有序恢復,這次突發的大規模公共衛生事件在給社會大眾帶來衝擊和教育之餘,各種晶片技術也在戰「疫」過程中發揮著積極作用。疫情期間和結束後,除了5G、短距離等通信晶片和用於分子設計新藥篩選的高性能晶片等傳統產品持續發揮作用外,下面這些平時冷門、小眾的(泛)晶片產品將同樣熠熠生輝。

首先,在疫情防控中和今後人群密集場所,熱成像技術、晶片和系統將成為普及性產品。除手持式測溫儀外,紅外成像監控(儀)系統將獨立或者與可見光人臉識別系統融合,成為機場、車站、學校、商場、樓宇等大客流安全檢查的標配。之前,卡特彼勒Cat S60熱成像手機、Seek Thermal熱成像鏡頭、車載高解析度熱成像攝像頭等終端在工業和消費領域早已得以應用。其中核心的晶片器件就是非製冷紅外傳感器晶片,關鍵技術是在氧化釩或多晶矽材料上加工製作出陣列排布的傳感器單元。新一代產品將兩種技術集成,可實現像素麵積10.4平方毫米、陣列格式80×64、像素尺寸45µm。據目前情況,全國近期對全自動紅外測溫儀的需求量約在6萬臺左右。高德紅外已經下單的有2萬多臺,即將交付完成。全球非製冷紅外傳感器市場2017年已達到百萬片/年的規模,國際晶片主要供應商FLIR、ULIS以及SEEK Thermal所佔市場份額分別為66%、13%和12%。國內的非製冷紅外傳感器晶片供應商主要有高德紅外、睿創微納、大立科技等。

其次,面向消毒、殺菌、淨化等「大健康」領域的紫外、深紫外波段LED晶片應用空間開始釋放。通過人工紫外線照射,直接破壞細菌或病毒的DNA或RNA分子結構從而達到殺菌目的,已經有一百年歷史了。中國疾病預防控制中心病毒病預防控制所研究人員發現,應用強度大於90微瓦/平方釐米的紫外線照射冠狀病毒,30分鐘就可將其殺滅。採用合適的紫外線波長,通過紫外線消毒車、消毒櫃(盒)等產品形態,在醫院、商場等公眾場所和家庭的空氣、水、食品、器械等方面消毒殺菌,預計將得到更多應用。深紫外波段LED晶片外延生產用的高溫/高摻鋁金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)設備工藝溫度達到1350攝氏度,AlGaN中Al組份比例可達80%。目前在國內市場只有德國愛思強Aixtron和上海中晟TOPEC可以提供。

此外,生物晶片技術和產品在臨床病毒快速診斷等方面進一步取得突破性進展。這次疫情讓生物晶片診斷新型病毒從練兵場直接走向陣地,其中上海生物晶片旗下的芯超生物於今年1月29日首先開發出了「新型冠狀病毒(2019-nCoV)IgM及IgM/IgG總抗體快速檢測試劑盒(膠體金免疫層析法)」,並與浙江等地臨床醫療機構合作開展臨床試驗數百例。博奧生物獲得國家藥監局新型冠狀病毒應急醫療器械應急審批的「六項呼吸道病毒核酸檢測試劑盒(恆溫擴增晶片法)」能在1.5小時內檢測新型冠狀病毒。未來,生物晶片還會更多地被臨床用於多種呼吸道病毒和其他病毒檢測,如檢測愛滋病毒、肝炎病毒、流感病毒等。

相近領域中,還有人體器官晶片。它指的是一種在載玻片大小的晶片上構建的器官生理微系統,包含有活體細胞、組織界面、生物流體和機械力等器官微環境關鍵要素。美國麻省理工學院的一個團隊前期實現了一種在微流控晶片上製作神經和肌肉組織3D模型的方法。藉助這種「晶片器官」,他們觀察到了健康神經元與「漸凍」神經元的顯著差異,並試驗了兩款臨床測試階段的新藥。

除了上文所述領域外,還有許多晶片產品可能也將脫穎而出。諸如非接觸式人體生命體徵檢測的太赫茲晶片,輔助醫療、人員培訓、場景體驗的AR晶片,人員、物資自動識別管理的射頻識別晶片,高端儀器用高精度數模轉換晶片,醫療成像、分析用的GPU和AI晶片等等。這些(泛)晶片產品項目順利實施,既需要做好技術開發、市場拓展,同時還需要做好技術轉移、專利保護等智慧財產權工作。

作者徐步陸系上海矽智慧財產權交易中心總經理

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