近期,中國(guó)科技界最熱門的話題,莫過(guò)于重組科學(xué)技術(shù)部,推動(dòng)健全新型舉國(guó)體制,希望通過(guò)舉國(guó)體制動(dòng)員所有力量,攻關(guān)“卡脖子”技術(shù)難題,解決我國(guó)高新科技發(fā)展困境。
其實(shí),搞舉國(guó)體制進(jìn)行高科技技術(shù)攻關(guān),并非中國(guó)的特色,美國(guó)、歐盟這些歐美強(qiáng)國(guó)也同樣在這樣弄。
最近,歐盟為了在生產(chǎn)高性能紅外傳感器方面獲得技術(shù)主權(quán),集合了7個(gè)歐盟國(guó)家、10家傳感器企業(yè)及研發(fā)機(jī)構(gòu),動(dòng)用超過(guò)1900萬(wàn)歐元(約合1.4億人民幣)預(yù)算,研發(fā)下一代紅外傳感器,這個(gè)項(xiàng)目堪稱歐盟版舉國(guó)體制的體現(xiàn)。
歐盟怎么用“舉國(guó)體制”發(fā)展紅外傳感器?為什么要發(fā)展紅外傳感器?管中窺豹,我們可以看到“舉國(guó)體制”在現(xiàn)代科技發(fā)展里的重要作用。
1900萬(wàn)歐元,4年7個(gè)國(guó)家10家公司,歐盟版“舉國(guó)體制”發(fā)展下一代紅外傳感器,怎么搞?
最近,歐洲國(guó)防基金(European Defence Fund)公開了一份以“HEROIC”為項(xiàng)目名稱的下一代紅外傳感器研發(fā)計(jì)劃。
據(jù)該頁(yè)面披露,HEROIC屬于光電和雷達(dá)技術(shù)的紅外探測(cè)器項(xiàng)目,從2021年開始,預(yù)計(jì)研發(fā)歷時(shí)48個(gè)月(4年),總預(yù)算約為1908萬(wàn)歐元(約合1.4億人民幣),其中歐洲國(guó)防基金的撥款預(yù)算約為1800萬(wàn)歐元,這意味著,參與該項(xiàng)目的企業(yè)和機(jī)構(gòu)將負(fù)擔(dān)額外的108萬(wàn)歐元研發(fā)費(fèi)用。
據(jù)悉,該項(xiàng)目由法國(guó)紅外探測(cè)器制造商Lynred引導(dǎo),據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,Lynred 是全球IR市場(chǎng)中第二大紅外探測(cè)器生產(chǎn)商,在全球紅外傳感器市場(chǎng)中具有領(lǐng)先地位。
除Lynred外,還有比利時(shí)的Xenics和德國(guó)的AIM Infrarot-Module,這兩家都是紅外探測(cè)器制造商,長(zhǎng)期以來(lái)與Lynred有直接競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。
該項(xiàng)目參與單位還有四家系統(tǒng)集成商,分別是西班牙Indra、希臘Miltech Hellas、挪威Kongsberg和波蘭PCO。其他參與單位還有法國(guó)研究機(jī)構(gòu)CEA-Leti和西班牙的塞維利亞大學(xué)(the University of Seville),以及位于挪威的專業(yè)芯片開發(fā)商Ideas。
Lynred 的首席戰(zhàn)略官 David Billon-Lanfrey表示:“HEROIC項(xiàng)目首次將歐洲紅外探測(cè)器制造商(其中幾家是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手)聚集在一起,以戰(zhàn)略性地解決共性問(wèn)題?!?/p>
該陣容十分豪華,來(lái)自7個(gè)國(guó)家的10家公司,其中包括3家互為競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的企業(yè),在歐盟的協(xié)調(diào)下,聚集在一起,從事這項(xiàng)下一代紅外傳感器研發(fā)項(xiàng)目。這是個(gè)什么項(xiàng)目如此重要?
HEROIC?英雄芯片?目標(biāo)是什么?
項(xiàng)目名“HEROIC”直譯似乎就是Hero+IC=英雄芯片,像英雄一樣保護(hù)歐洲的芯片,可見歐盟對(duì)該項(xiàng)目的重視。
據(jù)項(xiàng)目介紹,HEROIC是High Efficiency Read Out Integrated Circuit(高效讀出集成電路)的首字母縮寫。讀出集成電路 ( Read Out Integrated Circuit,ROIC )是專門用于讀取特定類型探測(cè)器的集成電路(IC),譬如紅外探測(cè)器、紫外線探測(cè)器等,ROIC 的主要目的是累積每個(gè)像素的光電流信號(hào),然后將生成的信號(hào)傳輸?shù)捷敵龀轭^以供讀出。
讀出集成電路是紅外傳感器重要組成部分,高效讀出集成電路對(duì)研發(fā)下一代紅外傳感器具有重要意義。
Lanfrey表示,“項(xiàng)目總目標(biāo)是使歐洲在生產(chǎn)高性能紅外傳感器方面獲得技術(shù)主權(quán)?!?/p>
除了設(shè)計(jì)出應(yīng)用于下一代紅外傳感器的高效讀出集成電路外,HEROIC項(xiàng)目的一個(gè)另一個(gè)重要目標(biāo),是驗(yàn)證這種新的高效讀出集成電路能不能在歐洲的半導(dǎo)體制造廠中被制造出來(lái),這對(duì)保障歐洲本土的紅外技術(shù)供應(yīng)鏈至關(guān)重要。
Lanfrey指出,這些半導(dǎo)體制造商可能是意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)或者X-Fab等公司,其中意法半導(dǎo)體是法國(guó)和意大利合資企業(yè),而X-Fab則來(lái)自德國(guó),這些企業(yè)擁有CMOS-MEMS兼容工藝芯片產(chǎn)線。
意法半導(dǎo)體和X-Fab均是全球MEMS晶圓代工排名前列的企業(yè),相關(guān)信息參看《最新全球MEMS晶圓廠排名》。
▲來(lái)源:Yole、賽微電子
歐盟為什么要研發(fā)紅外傳感器?下一代紅外傳感器為什么對(duì)歐盟這么重要?
紅外傳感器是最具有軍事價(jià)值的傳感器種類之一,特別適合部署于熱像儀、監(jiān)視系統(tǒng)、導(dǎo)彈系統(tǒng)、瞄準(zhǔn)系統(tǒng)和觀測(cè)衛(wèi)星等,從而在黑暗和惡劣天氣條件下探測(cè)和識(shí)別物體或目標(biāo)。
譬如俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)中“大出風(fēng)頭”的高精度制導(dǎo)武器,紅外傳感制導(dǎo)就是最常用的方式之一,紅外制導(dǎo)依賴于高精度紅外傳感器。相關(guān)介紹請(qǐng)參看《總算明白了,現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng),打的都是傳感器》
▲國(guó)內(nèi)制導(dǎo)武器的主要制導(dǎo)方式
在瞄準(zhǔn)系統(tǒng)中,紅外傳感器是夜視儀的關(guān)鍵部件,夜視儀通過(guò)紅外傳感器能看清楚漆黑夜晚中的敵人。
長(zhǎng)期以來(lái),紅外傳感器及相關(guān)紅外儀器,都是西方國(guó)家對(duì)中國(guó)技術(shù)制裁的重要目標(biāo)。
什么是下一代紅外傳感器?
Lynred表示,下一代紅外系統(tǒng)將需要展示更長(zhǎng)的探測(cè)距離、更大的視場(chǎng)和更快的幀率等性能。這將需要更高分辨率的紅外探測(cè)器,像素間距尺寸將從如今的15 μm至10 μm降至7.5 μm及以下。
因此,需要重新設(shè)計(jì)紅外探測(cè)器和相關(guān)高效讀出集成電路。
據(jù)法國(guó)軍事媒體Operational SLDS介紹,HEROIC是在2019年歐洲國(guó)防局(European Defence Agency)召開的一次紅外技術(shù)工作組會(huì)議之后產(chǎn)生的項(xiàng)目。
許多年前, Lynred 的前身目前Sofradir就在極力推動(dòng)這一項(xiàng)目,以創(chuàng)建一個(gè)聯(lián)盟來(lái)鞏固歐洲的紅外生態(tài)系統(tǒng)。
歐洲各方對(duì)該紅外傳感器研發(fā)項(xiàng)目寄予厚望,認(rèn)為HEROIC項(xiàng)目將使歐洲紅外傳感器供應(yīng)商能夠?yàn)閲?guó)防應(yīng)用的紅外傳感器可持續(xù)設(shè)計(jì)下一代歐盟標(biāo)準(zhǔn)的讀出集成電路(ROIC)。
比利時(shí)的Xenics 將 Heroic 項(xiàng)目視為其國(guó)防應(yīng)用 SWIR(短波紅外)開發(fā)戰(zhàn)略的基石。
各國(guó)通過(guò)這種共同合作方式,可以獲得更先進(jìn)的CMOS技術(shù),并鞏固了2030 年后歐盟的國(guó)防系統(tǒng)。
曼哈頓計(jì)劃——美國(guó)的科技舉國(guó)體制
從歐盟的HEROIC項(xiàng)目,可以窺視到歐盟怎么搞科技“舉國(guó)體制”,通過(guò)將歐盟各國(guó)的頂尖力量,甚至是敵對(duì)力量,聚合起來(lái)做高科技基礎(chǔ)研發(fā),從而鞏固歐盟的高科技領(lǐng)先地位。
那么,美國(guó)有沒(méi)有舉國(guó)體制呢?答案是有的。
其中,最為著名的,就是曼哈頓計(jì)劃。通過(guò)曼哈頓計(jì)劃,美國(guó)搞出了人類第一顆原子彈。
美國(guó)人授予了這個(gè)項(xiàng)目超越其他計(jì)劃的最高級(jí)權(quán)限,依靠國(guó)家行政權(quán)力,調(diào)動(dòng)全國(guó)資源來(lái)貫徹國(guó)家的意志:在美軍的命令下,芝加哥大學(xué)冶金實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了人類第一個(gè)核反應(yīng)堆;為了加快研究進(jìn)度,在軍隊(duì)的催促下,美國(guó)科學(xué)家拿出了計(jì)算機(jī)……正是在科學(xué)家、政府部門、工業(yè)企業(yè)的聯(lián)合努力之下,才有了羅斯阿莫斯沙漠里的一聲巨響。
▲曼哈頓計(jì)劃美國(guó)本土主要地點(diǎn)
曼哈頓計(jì)劃這個(gè)舉國(guó)體制的成功,讓美國(guó)人嘗到了“甜頭”,當(dāng)年為了發(fā)展自己的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),由美國(guó)國(guó)防科學(xué)委員會(huì)和半導(dǎo)體協(xié)會(huì)共同建立了一個(gè)名為SEMATECH的組織,來(lái)引導(dǎo)美國(guó)各個(gè)企業(yè)發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。
和當(dāng)年“曼哈頓工程”的不同在于,SEMATECH不會(huì)再派軍官和大兵們靠命令來(lái)推動(dòng)技術(shù)研發(fā)了——它的成員來(lái)自于英特爾、IBM、AT&T這樣的企業(yè),負(fù)責(zé)的更多是協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)而不是強(qiáng)勢(shì)領(lǐng)導(dǎo)。
此外,2022年底全球熱議的美國(guó)《芯片法案》,以及更早前的“實(shí)體清單”,等等都是政治權(quán)力干涉科技發(fā)展的例證。
結(jié)語(yǔ)
人類科技發(fā)展至今,許多科技已經(jīng)遠(yuǎn)不是一個(gè)個(gè)孤立的技術(shù),而是一個(gè)個(gè)技術(shù)的集群,依靠某家企業(yè)或機(jī)構(gòu)的發(fā)展,是十分緩慢的。
如同文中介紹的,歐盟發(fā)展的下一代紅外傳感器,除了紅外探測(cè)器外,高效讀出集成電路是重點(diǎn)技術(shù),此外,相關(guān)晶圓廠商能不能制造出來(lái),這又涉及到CMOS晶圓技術(shù)。
因此,歐盟聯(lián)合了7個(gè)歐洲國(guó)家,10家上下游企業(yè)一起,才有望快速推進(jìn)下一代紅外傳感器的研發(fā)進(jìn)程。
我國(guó)重組科學(xué)技術(shù)部,推動(dòng)健全新型舉國(guó)體制,也是同樣道理,是在這個(gè)關(guān)鍵時(shí)期提高我國(guó)科技攻關(guān)能力。
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審核編輯黃宇
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