中国科学院上海微系统所-研发成果

中科院上海微系统与信息技术研究所

最新科技成果汇编

1.项目名称: 12英寸大硅片研制成功

1)成果简介：

上海微系统所发起设立的上海新昇半导体科技有限公司采用直拉单晶法成功地拉制出第一根大产率的300 mm硅晶棒,并于11月亮相2016上海工博会，表明300毫米硅片研发线（产能1万片/月）贯通。

2)推广转化：

对完善上海的硅材料布局、为我国深亚微米极大规模集成电路产业的发展奠定坚实的衬底基础，未来将有效地形成以硅产业投资公司为旗舰，新傲科技SOI晶圆材料、新昇半导体12英寸大硅片、若干海外控股或参股企业为成员的“航母编队”，在上海建设具有全球影响力的集成电路硅材料产业基地。

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2.项目名称: 窄带物联网技术（NB-IoT）在智慧燃气中的应用研究----智能抄表实践与验证

1)成果简介：

为解决人工抄表入户难、工作效率低、及时性差等难题，研发了基于NB-IoT的智慧燃气终端模块和第三方检测平台，实现对燃气表具的计量数据实时采集，为建设大数据信息化的智慧燃气奠定了基础。成果包含两个部分：（1）基于窄带物联网（NB-IoT）的智慧燃气终端模块（2）基于窄带物联网NB-IoT的燃气行业第三方检测平台。

与目前传输技术相比，本终端模块利用商用网络，实现低功耗数据上传，使用寿命可达10年以上（目前其他技术只有5~6年），达到国际先进水平。3、国内首创，建立了燃气行业第三方检测平台，为上海智慧燃气表具的市场规范准入提供有效的、公平的检测手段。该平台具有完全的自主知识产权，达到国际先进水平。

2)推广转化：

从社会效益看，NB-IoT技术有望成为传统燃气行业智能化产业升级的重要抓手。降低燃气表日常使用中的用电等成本，降低家庭燃气系统故障带来的风险，将会极大的提高人民群众在智能城市生活中所感受到的幸福感和便利性；而对于燃气企业而言，有助于燃气企业从传统公共事业部门转换角色，成为智能城市信息化时代的引领者，是确保燃气企业紧跟甚至引领智慧城市发展的重要一步。

从经济效益看，NB-IoT终端表具将有可能在综合成本，网络建设成本，故障率和维护成本，抄表成功率，公网电信级服务，一次性抄

表率等方面胜出。NB-IoT的技术具备较高的经济性，未来批量生产后该模块价格有望降低至 1 美元，远低于无线远传表的通讯模块的40~50 元人民币的价格。

总之，NB-IoT有助于为燃气公司进一步提升短期和长期未来市场的盈利空间。

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3.项目名称: 单光子探测器

1)成果简介：

本项目隶属光量子探测、超导电子技术和微纳器件技术的交叉领域，在量子信息技术高速发展的背景下启动。建立高探测效率低暗计数超导纳米线单光子探测器（SNSPD）设计方法和制备技术体系，自主掌握了NbN SNSPD制备、系统集成等核心技术，研制出多种高性能器件，解决了我国高性能单光子探测器的有无问题，并成功应用到量子信息、卫星测距等领域。授权发明专利和成套专有技术打破国外封锁，系列SNSPD性能达国际领先水平；授权发明专利解决环境干扰引起的系统闩锁问题，大大提升了系统的稳定性和可靠性；发明单光子响应脉冲波形整形方法，提升SNSPD系统的运行速度。

2)推广转化：

已有近20台套系统在7省市10所大学和研究机构获得应用，并得到了广泛的好评。主要用户单位包括：中国科学技术大学、上海天文台、清华大学、国家授时中心、华东师范大学、上海光机所、山西大学、解放军信息工程大学等。2016年成立国内唯一一家以SNSPD 为核心产品的小型高科技公司—上海赋同科技有限公司。

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图1. 片上集成带通滤波器的SNSPD器件结构图（左图）及其性能曲线（右图）。基于集成片上带通滤波设计

（下图）瑞士ID Quantique 超导单光子探测器产品ID280资料

4.项目名称: 仿生双目系统

1)成果简介：

“慧眼R1”的仿生双眼是基于人类眼球运动控制原理开发设计的，具备了人眼的自动3D标定、双眼协调，辐辏调整，自动跟踪等功能。基于此，“慧眼R1”已具有自动对焦、根据景物距离自动调整3D摄像、特定目标识别跟踪、语音控制、避障行走、远程遥控等功能。另外，通过实时3D视频传输技术和智能化的图像处理算法，该机器人可以拥有部分自主意识和进行高度临场感的远距离3D可视操作。

2)推广转化：

课题组研制了具有高清立体图像的实时渲染及自动校正功能的双目视觉传感器。采用高清摄像机模块，实时获取双目图像，并使用ARM微处理器芯片完成立体图像的校正算法，由FPGA芯片完成实时图像自动校正及立体图像输出功能。校正算法包括镜头畸变校正，立体误差校正和台形畸变校正。此阶段成品适合车载，生产线等环境下下对周边环境的立体感知以及三维重建，不同于其他双目传感器，其立体图像自动校正功能会大大减轻后端的计算量，对外界环境的干扰有较强抗干扰能力。

“慧眼R1”仿生双目智能机器人由中国科学院上海微系统与信息技术研究所联合上海弼智仿生高科技有限公司研发设计，拥有完全的自主知识产权。

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双目视觉系统

双目视觉传感器

5.项目名称: 高铁位置网系统

1)成果简介：

以铁路专有地理信息系统（GIS）为基础，建设具有顶层设计的高铁位置网系统，全覆盖铁路轨道、车辆、人员及设施等动态和静态目标位置信息库，将目前的非连续、非实时的位置信息提升到连续实时更新的位置信息，服务于调度指挥、生产作业部门和人员管理，以提高运输生产效率、保障运输安全和人身安全。

2)市场前景及效益分析：

根据铁路“十三五”规划，铁路、城市轨道交通等公共交通行业建设投资继续维持高位，铁路信息化直接和间接拉动上下游产业产值达千亿市值，其中带动北斗芯片产业150亿元，设计研发产业200亿元，生产制造产业150亿元,应用产业200亿元，维护产业100亿元,大数据产业200亿元。

通过高铁位置网系统建设，开放技术和工程资源，迅速将科技成果进行工程转化，并将工程化成果持续的向下游企业辐射，带动运营商、终端厂商、增值服务提供商、设计公司到平台提供商、软件厂商、零部件厂商整个产业链的互动发展，提高生产运营效率，保障运输安全和人身安全,实现产业跨越式发展。

高铁位置网系统总体完成终端产品化，小规模位置云与位置数据库建设，示范系统建设。

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手持定位终端

行为检测终端

6.项目名称: 国际独创“微创手术（MIS）”

1)成果简介：

上海微系统所国际独创“微创手术（MIS）”MEMS工艺可在半导体代加工厂量产，与Bosch的APS工艺和意法半导体的VENSENS工艺同为第三代单芯片MEMS通用工艺。该工艺在微型化、高成品率和低成本规模制造方面具有显著优势，适于汽车电子、智能手机和物联网等海量应用。

2)推广转化：

基于该技术，系列重要传感器今年取得科研和产品转化重要突破，同时又研发成功多种新器件，有望成为具有我国创新标签的国际主流产品技术，如X/Z双轴加速度与压力传感单片集成为新一代汽车TPMS 传感器，面向车联网应用；新研制超微型单晶硅红外热堆传感器响应率比国际平均水平高约一个量级且尺寸减小数倍；新研制超微型压力传感器芯片尺寸0.4 mm 0.4 mm，达国际领先水平。

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7.项目名称: 毫米波安检仪

1)成果简介：

针对毫米波和太赫兹波段在安检、反恐、无线通信方面的系统应用需求，突破核心3mm，5mm，8mm，E波段元器件，芯片组关键工艺瓶颈，研发出毫米波/太赫兹低噪声放大器（LNA）、混频器（Mixer）、收发组件（T/R）、压控振荡器（VCO）等核心器件。

基于三维全息成像算法（3D imaging algorithm）、全息成像系统机电一体化系统等关键技术，开展三维成像系统集成技术研究，同时承担了科技部重大仪器开发专项，自主开发研制了SimImageTM人体三维成像仪研制，实现了对人体携带危险品的成像。服务G20峰会，为杭州汽车南站提供安检，检查5000人次，检出危险品数十次，浙江省、杭州市等领导的莅临现场视察并给予高度评价。已获得25台订单。

2)市场前景及效益分析：

2017年全球机场人体（full body）影像安全检测系统市场销售总额约8千万美元。主要产品技术是主动式毫米波(MMW)安监成像系统（2~9mm波段范围）。全球人体影像安全检测系统的CAGR约为8.5%,到2022年，市场规模有望达到约1亿2千万美元的规模。国内一线城市国际机场大多采用海外进口产品，少量国内供应商正在进入防恐形势比较严峻的国内机场（如新疆地区），或开拓二级应用市场（如地铁，大型涉外活动, 司法系统等）。本实验室大力推进SimImageTM 人体三维成像仪的产业化，组织参加了第17、18届中国国际工业博

览会，获创新银奖，有望现批量生产并投放市场。目前生产线已具备年产1000套的生产能力。

3)相关技术或产品/样品图片材料

应用示范

生产和工程测试设施

8.项目名称: 红外热堆传感器

1)成果简介：

上海烨映电子技术有限公司成立后，依托中国科学院上海微系统与信息技术研究所，以产学研合作的方式进行MEMS红外热电堆传感器产品研发，是国内首家掌握非致冷MEMS热电堆红外传感器产品核心技术的公司，打破了境外产品的垄断。公司红外热堆传感器广泛应用于物联网非接触测温、基于红外目标识别智能人机交互领域，通过红外智能感知实现美好生活。

2)市场前景及效益分析：

由于采用了微机械加工技术，MEMS热电堆红外传感器应用范围也非常广。在消费电子领域，MEMS热电堆红外传感器被应用于安保监控、耳温枪、吹风机、微波炉和空调等领域进行非接触测温。在汽车电子领域，MEMS热电堆红外传感器被应用于挡风玻璃除冰、防冷凝系统、车内人员位置检测和车内空气质量监控。在食品安全等领域，MEMS热电堆红外传感器被应用于红外气体分析系统以进行结果快速分析。

MEMS领域著名的市场调研公司Yole Developpement在2015年10月份发布了对MEMS热电堆红外传感器市场的预测。MEMS热电堆红外传感器的市场发展一方面受益于已有市场的增长，另一方面智能建筑、空气新风等新兴应用市场的加入，MEMS热电堆红外传感器年增长率预计为13%。2016年的市场规模为3亿美金，而2020年将达到5亿美金的市场规模。

3)相关技术或产品/样品图片材料

9.项目名称: 可降解蚕丝蛋白

1)成果简介：

从天然蚕茧中提取蚕丝蛋白，开发再成型工艺制备蚕丝蛋白骨钉和连接片。该新型蚕丝蛋白医疗器件具有力学强度和降解速率可调、稳定并释放活性药物、与核磁共振成像等医学检测手段完美兼容等优点，并在长达1年的犬类临床前实验中验证了优良的颅骨再固定功能和生物兼容性。

2)市场前景及效益分析：

这种基于天然生物蛋白的骨钉和连接片弥补了现有金属类、生物陶瓷类以及化学合成聚合物类材料的缺陷，是未来人体植入医疗材料的发展方向，具有极大的市场潜力和实际临床应用价值。

该成果针对的是植入式医疗器械中人工骨移植和固定领域，全球市场总销售额估计在300亿美元以上。国内市场潜力十分巨大，据业内人士估计，我国只要有50％的病人接受新型蚕丝蛋白材料的人工骨手术，这一市场将达百亿元人民币。近年来，人工骨移植移植和固定材料取得不断创新，各种产品层出不穷，但目前市场上的主流人工骨移植和固定产品基本上被进口产品垄断，新的具有自主创新性技术产品的出现正可谓时不我待。目前本产品已进入小批试制阶段，同时正在申请国家医疗产品资质以及临床试验许可。并取得超过100万的横向开发合同。

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10.项目名称: 纳米抛光新材料

1)成果简介：

蓝宝石加工过程中抛光液是最为关键的耗材之一，直接关系到蓝宝石表面质量和加工效率。目前蓝宝石抛光液的主要供应商为日本的Fujimi、台湾永光、台湾盟志等。目前蓝宝石抛光的问题为抛光速率低，表面良率差，加工效率慢。因此怎样开发抛光液从而提高抛光效率，并实现抛光液与抛光垫的良好配合，已成为工业上急需解决的问题。本项目主要针对LED衬底用蓝宝石，研发出新型的高效率蓝宝石抛光液。

2)推广转化：

蓝宝石材料作为LED衬底的主要材料，工业应用越来越大。本项目开发的蓝宝石抛光液是制造LED器件的重要耗材，其用量和前景是相当可观的，将为社会电子信息技术的发展和人民生活品质的提高起到较大的作用。

本项目完成后，将建立年产5000吨的生产线，满产后预计年产值为1个亿左右，利润率大约在30%。与国内其他抛光液厂商提供的蓝宝石窗口片抛光液相比，本公司在颗粒、配方和质量控制方面具有明显优势，开发的蓝宝石窗口片抛光液，抛光速率快，且整体良率将会在80%以上，可很好地替代进口抛光液时，打破了国内的抛光液主要依靠进口的现状，为我国的移动终端屏幕面板带加工企业提供物美价廉的重要耗材，可提高生产效率，有效降低抛光液使用量，减少水