他们让压力监测更精准
——走近中国科学院空天信息创新研究院高精度压力传感器团队
科技日报记者 陆成宽 何沛苁 李忠明 冷文生 李 坤
2月13日，大年初四。平时人来人往的中国科学院空天信息创新研究院（以下简称“空天院”）中关村园区，今天格外宁静。在万家团圆的新春佳节，邢艳荣一大早就来到实验室，忙起芯片加工工作。
邢艳荣是空天院高精度压力传感器团队的实验师。这个春节假期，她和同事们都必须“泡”在实验室超净间里，加班加点完成压力传感器芯片生产任务。
“春节前夕，我国中东部地区出现大范围持续性雨雪冰冻天气，各地气象部门紧急采购便携式自动气象站、微智自动气象站等。我们团队需要加班值守，以确保气象压力传感器芯片顺利生产交付。”空天院研究员、高精度压力传感器团队负责人王军波告诉科技日报记者。
一个月生产近6000枚芯片
穿上洁净服、戴上防护帽和胶皮手套，在风淋间“吹风”除尘后，记者跟随邢艳荣来到实验室压力传感器芯片生产超净间。
在这里，伴随着各种高精密仪器发出的嗡鸣声，邢艳荣和同事们开始在光刻机上作业。光刻是制造芯片的关键步骤，邢艳荣将硅晶圆放到机器的凹槽内，设备启动后就会按照事先设计好的工艺参数进行光刻。
光刻的结果并不会第一时间显现，要检验光刻的成效，还有一个关键环节——显影。“这就是显影液，就像以前洗照片一样。格子里面是眼睛能看到的彩纹，这个彩纹没有了，显影也就结束了。”邢艳荣边操作边给记者讲解。
邢艳荣是两个孩子的妈妈，老大读初三，正值中考关键期。对于春节加班，她没有任何抱怨。
“不光是我，我的同事们也很辛苦。比如，住在燕郊的同事晚上都回不了家，因为赶不上最晚的大巴，只能在办公室休息一下。”邢艳荣说，“大家都想尽快完成压力传感器芯片生产任务，确保订单能够按时交付。”
从晶圆到最终的芯片成片，要经过清洗、光刻、显影、刻蚀等多个步骤。邢艳荣和同事们一个星期要加工8—10片晶圆，一个月要生产近6000枚高精度压力传感器芯片。
压力传感器是一种能够测量压力大小并将其转换成可测电信号的器件或装置。高精度压力传感器是航空航天、工业控制高端装备的核心器件。
“芯片是压力传感器的核心，芯片的加工水平是压力传感器高精度的重要保障。压力传感器的精度决定了工业测控的精度，比如在气象领域，高精度压力传感器可以更为准确地预测天气的变化。”空天院研究员、高精度压力传感器团队技术负责人陈德勇说。
为国家需求义不容辞
以前，我国的高精度压力传感器几乎全部依靠进口。空天院高精度压力传感器团队用了数十年的时间，不仅实现了核心部件的国产化，冲破了层层技术壁垒，还将压力传感器的精度提高到了万分之一。
“这意味着，如果一架飞机在万米高空中飞行，万分之一精度的压力传感器误差仅在1米以内。”王军波说，万分之一精度的压力传感器是压力传感器皇冠上的明珠，是我国必须牢牢掌握在自己手中的关键核心技术。
“压力传感器本身是受温度影响的，温度快速变化的时候，传感器不一定能跟得上温度的变化。我们现在做的传感器用了两个谐振器，这两个谐振器放的位置很近，对温度变化的反应是几乎一致的。我们通过这种差分的方法，可以大大减少温度跟随误差。在这一点上，国外是没有的。”陈德勇对自己设计的产品充满自信。
作为团队技术负责人，陈德勇已经在压力传感器领域持续攻关近30年，先后研制出三大类不同工作机理的十余种传感器产品，并解决了应用过程中出现的一系列工程化问题和批量化制造难题。
“放假这些天，我一直都在值班，因为生产线不能停，要保证生产设备正常工作。我每天都来巡检，看看水、电、气是不是正常工作。”王军波认为，牺牲假期为满足国家需求而工作义不容辞。
