近年来，随着贸易冲突愈演愈烈，美国的制裁措施也越来越严厉，尤其是半导体芯片制造等高科技领域。

　　最为知名的，莫过于对华为的制裁，让其陷入无芯可用的困境，中国缺少先进制程芯片的晶圆制造能力——尤以ASML等为代表的半导体晶圆制造设备最为欠缺。在半导体晶圆制造设备中，测量系统需要用到各种高精度传感器，据悉，目前这些高精度传感器几乎100%进口。

　　微小力传感器即为其中一种被“卡脖子”的核心传感器，在半导体加工制造设备、航空航天、医疗等领域应用广泛，这是一种应用于微观力量测量的高精度传感器。微小力传感器在半导体制造等领域用在哪里？我国企业如何突破垄断？国产微小力传感器能实现进口替代？此前，在Sensor Shenzhen 2024上，编辑采访了国产微小力传感器初创企业——沃力测控（苏州）有限公司（下文简称“沃力测控”）销售总监孙松，据介绍，目前沃力测控拥有国内最顶尖的微小力传感器核心技术，已获得半导体芯片加工制造设备、电池等众多下游厂商的青睐。今天，我们来看看这家国产尖端传感器技术企业如何突破卡脖子，实现国产自主研发。

　　背靠国产压力传感器龙头企业，核心团队来自德企，产品对标美日德一流传感器企业，国内无对手！突破微小测力传感技术垄断！

　　据沃力测控(苏州)有限公司销售总监孙松介绍，沃力测控核心团队成员来自于德国传感器公司HBM，团队成员包括设计研发、工艺、品管、供应链等，骨干员工均在HBM服务超过15年。德国HBM公司成立于1950年，以力学传感器知名，主要基于金属应变式称重传感技术。

　　目前，沃力测控主要聚焦于微小量程称重系统（精度为1mg，0.1mg）以及带解耦的力传感器、静态和动态扭矩传感器等，服务于3C自动化设备，锂电池注液，点胶机，机器人，医药灌装和封装，太阳能硅片的制绒碱抛设备以及半导体加工设备等领域，提供可替代进口和非标定制的称重/测力传感器。

　　值得一提的是，沃力测控获得国内知名压力传感器企业——南京沃天科技有限公司的投资，是南京沃天成员企业，据天眼查数据显示，南京沃天持有沃力测控51%股份。

　　孙松介绍，沃力测控前期将以3C制造、以及高精度微小力传感器及相应模组为突破点，解决国产“卡脖子”难题，通过高精度微小力传感器提高中国生产制造设备的精度、稳定性。在过往，中国高精度微小力测量传感器几乎都需要进口，被瑞士梅特勒-托利多（METTLER TOLEDO）、德国赛多利斯Sartorius、日本A&D艾安得等高端精密仪器&传感器企业垄断。

　　微小力测量传感器是一类应用于微观力量测量的高精度传感器，采用先进的微加工技术和精密的电路设计，能够实现对微小力的准确测量，包括但不限于应变片技术、电容式技术和电阻应变片技术等。

　　微小测力传感器能够通过测量微小形变、电容变化或电阻变化等方式，将力的变化转换为电信号输出，从而实现对力的精确测量。与普通测力传感器相比，微小力传感器具有小巧轻便、结构紧凑、精度高、灵敏度高等特点，被广泛应用于各种场合，如先进制造、航空航天、医疗器械等 ，此外，微小力的精确测量对很多学科的前沿探索有很大的推动作用。

　　孙松称，在目前中国制造的许多领域，微小力测量传感器几乎100%依赖于进口，在1mg微小力测量领域，沃力测控在国内没有对手，全球范围内对标赛多利斯、梅特勒等顶尖传感器企业。

　　“微小测量这个领域非常不好干，充满了艰辛和困难。从材料、热处理、贴片工艺、膜片等等各环节都有非常多的技术难点需要攻破，后期的信号处理、技术方案等也同样重要，目前的话在国内，沃力测控在这方面取得了一个比较好的突破。在1mg领域国内我们是没有对手的，全球范围内，我们对标的是赛多利斯和梅特勒。”

　　微小测力传感器用在哪里？取得哪些技术突破？中国新兴产业亟需！庞大下游工业市场，为国产传感器企业创造研发沃土！

　　前文提及，微小测力传感器在先进制造、航空航天、医疗器械等领域应用广泛，目前，随着中国新兴先进制造领域的崛起，微小测力传感器在中国新能源、半导体制造、3C制造、医疗等领域正呈现爆发式增长需求。

　　孙松强调，中国是全球制造业强国，拥有其他国家和地区无法比拟的全产业链，这为中国企业研发提供了研发创造的沃土，其中，新能源电池制造过程的注液工艺检测传感器，成为宁德时代、比亚迪等众多国产厂商亟需的传感器技术。

　　锂电池电解液作用就是正负极之间导通离子，担当充放电的介质，就如人体的血液。如何让电解液充分而均匀的浸润到锂电池内部，成为重要的课题。注液作为锂离子电池制程中的一道关键工序，注液效果的好坏不但影响电池性能，并且也会制约生产效率。

　　“在新能源电池的注液工艺，是我们一个追逐的重点，我们解决了国外产品对这个行业的封锁，同时我们在这基础之上，在许多指标，譬如动态响应等，我们又比国外的品牌好，整个降低了我们这个电池生产制造行业的成本。因为我们的传感器比国外的要便宜。同时我们在性能上又提高了，这就是我们紧盯着国家的热点行业来做出的一些方面的突破。”

　　此外，孙松特别提到，因为中国发达、先进的制造业，处于中国的传感器等零部件企业将比国外同行面临更多的市场机会，这需要中国传感器企业更具有创新精神，孙松认为这也是沃力测控技术上的优势——擅长做非标，进行技术创新和基础研发。

　　“有很多新的东西是连国外的一些同行都没有接触过，比如说我们之前接触过宁德时代，它在做电池的时候有个叫热压工艺，其中需要电池在60度左右的恒温下承受六吨的压力。以前宁德时代没有通过传感器来把控这个工艺点，所以导致了电池不良率较高，比如说能量密度达不到，这个国外都没有应用的案例，这需要我们研发全新的微小测力传感器去检测，这就是中国的制造业走到了前列，它所带来的一些新的应用、新的场景。这就需要我们的传感器必须有强大的创新力。”

　　据孙松介绍，这个用于电池注液检测的传感器是一个1mg微小量程的称重传感器，使用的金属应变片的技术路线，这基于该团队在德国HBM公司积累的丰富的研发经验，但同时在这个基础上做出了创新——原德国HBM公司都做不出1mg的高精度称重传感器，沃力测控研发团队通过自己的研发努力，突破了原HBM公司在微小量程里的瓶颈。

　　作为比较，微小量程称重传感器行业领先者瑞士瑞士梅特勒-托利多（METTLER TOLEDO）采用电磁力平衡的技术路线，孙松认为沃力测控的新技术路线相比竞争对手更有优势：

　　“我们不走电磁力平衡的技术路线，电磁力平衡有它的优势，它的测量的分辨率可以更高，但是它有个致命的缺陷，就是它的响应速度比较慢。这在于工业生产当中，比如说我注液或者称药片，一个药片2毫克，那我一瓶药需要100片，那就是200毫克。如果说我每称一片药，我要花几秒钟的时间去稳定，那么肯定会影响到生产的效率。

　　我们走的这个金属应变片的技术方案，优势是响应时间非常的短。短就意味着什么？能够在单位时间里面给企业带来更多的生产效率，所以这一点是为什么我们去走一条自己自主研发的道路，并不是我们为了走原创而做原创，因为它解决了实际问题。”

　　这里，可以看到，与一般从实验室走出来的传感器企业家不同，沃力测控并没有执着于自主研发，而是深入了解产品应用场景，从实际生产效率方面着手，去做最适合市场的传感器产品和解决方案——这也是目前许多传感器企业缺乏的能力。

　　作为一家初创企业，微小力测量将是沃力测控未来一两年内的主要技术方向，并通过这一传感器技术的突破和创新，解决中国人在微小力测量领域被卡脖子的现象。

　　孙松介绍，当前，中国主要从事电池注液新能源企业，包括海目星、欣旺达、无锡先导等行业领先公司，目前所使用的微小测力传感器基本都是进口的，并且这些企业正在急迫寻找国产替代的产品。

　　“由于地缘的影响，可能到后面来讲，卡脖子的现象会越来越大，这会导致货期延长成本增加，这都会影响到中国新能源产业的发展，而新能源被国家确认为重要的新兴战略产业。”

　　晶圆（Wafer）是半导体晶体圆形片的简称，其为圆柱状半导体晶体的薄切片，用于集成电路制程中作为载体基片，以及制造太阳能电池；由于其形状为圆形，故称为晶圆。最常见的是硅晶圆，另有氮化镓晶圆、碳化硅晶圆等；一般晶圆产量多为单晶硅圆片。

　　半导体制造企业，例如英特尔、台积电和中芯国际等工厂通常不生产晶圆，只是晶圆的搬运工，都是从Wafer供应商那里直接购买。

　　孙松介绍，在晶圆片生产过程中， 有一个关键工艺——制绒碱抛工艺，该工艺主要处理晶圆片上微不可查的划痕，这些细微划痕会影响太阳能板的发光效率以及芯片的良率。

　　制绒碱抛工艺的常用方法，是通过化学抛光，将晶圆片放入碱水池中进行抛光。那么怎么检测抛光过程是否结束？是否符合要求？这就需要靠称重，需要用到高精度的微小测力传感器。

　　“比如说一个太阳能的硅板，它可能是15公斤，那么它减少0.1克或0.4克左右。那他会认为，我这个碱抛过程已经完成了，它是靠微小重量，精准的重量控制，能知道这个工艺是否结束。”

　　当前，国内的半导体装备龙头企业，如苏州迈为科技等，正在寻求相关高精度传感器的国产替代产品。中国日益崛起的半导体制造产业链，将带来庞大的高端传感器国产化需求。

　　从上文中，我们知道电池注液、晶圆片称重等工艺，带来庞大的微小测力传感器需求，这些工艺分别属于新能源、半导体芯片等先进制造产业。

　　除新能源、半导体芯片等行业中的应用外，孙松还介绍了高精度微小测力传感器在3C制造、医疗器械中的热点应用。

　　3C主要指计算机、通信、消费类电子产品，目前随着这些电子产品的高度集成化，以往许多连接结构——螺丝、卡扣等，逐渐取消，取而代之的是用胶水进行粘接。粘接过程中，通过对胶水进行定量来控制粘接的程度，这个胶水定量测量主要通过称重传感器完成。

　　在医疗行业中，对药片数量的控制，目前也主要通过微小称重的形式来完。