芯耀
与非AI
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公司简介
南京沃天科技股份有限公司（简称“沃天科技”）成立于 2005 年，为国家高新技术企业、国家级专精特新 “小巨人” 企业，也是 4 项压力传感器国家标准制定单位。公司专注压力传感器研发制造，掌握扩散硅与单晶硅压力传感器核心技术，2025 年年产压力产品 450 多万件，产品出口 80 多个国家和地区。
编者按
多数人聊半导体，目光都盯着芯片、先进制程，很少留意单价几十元的压力传感器。器件虽小，但它失效的后果却不容小觑：汽车制动感知异常、火箭舱压失控、消防水压报警失灵。风险背后，都是这个不起眼的元器件在兜底。本期对话沃天科技董事长赵建立。他深耕压力传感器全链条，曾任国家 921航天项目压力检测总负责人，亲历国产传感从航天攻坚到民用量产的过程。航天传感器能上天，为何汽车规模化落地更难？国产传感追赶三十年，研发水平持续提升，为何产业化落地依旧艰难？本期带你看透基础元器件背后的可靠性之战。
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*以下为播客文字整理版，已获嘉宾确认和授权。
无处不在的压力传感器
幻实：首先我替听友们问一个很基础的问题。我们经常聊到汽车、血压计、燃气表、水管、油管，还有化工、石油、探井、火箭，这些地方都设有压力传感器，但是大家平时比较忽视它。我想请您用最通俗的话讲一讲，这个测压力的小器件，听起来原理简单，实际上有什么难点？要怎么保证它稳定不出错？
赵建立：压力传感器的核心作用，是感知气体、液体的管道压力，并且把压力这个物理信号，转换成可以传输的电信号。以前的仪表只能显示压力数值，没有信号输出能力。传感器出现之后，不仅可以感知压力，还能向外传递数据。它的作用主要体现在三个方面。从应用场景来讲，第一可以支撑自动化，第二是能够节能，第三是能够异常报警。管道压力本身有安全阈值，传感器就是把压力信号转为可控制系统识别信号的转换载体。
幻实：做这样一款器件，难度体现在哪里？
赵建立：很多场景下管道压力失控会引发爆炸等安全事故，所以传感器首要要求就是可靠。举个例子，过去消防水压每天从早到晚都要靠人来检测。现在传感器可以随时检测。只要消防的水没了，或者水压不够了，传感器就会快速报警，能保证消防安全。
另外在民生场景中，从前的家用水依靠水塔，其中便存在一个问题：当居民同时用水的时候，会出现水压不足的情况。比如在90年代，电视剧播放的间歇，大量居民同时用水，导致厕所停水。但现在这样的情况消失了，背后正是传感器在发挥作用。现代高楼每3层就配有一组变频水泵，通过压力传感器监测管网压力：压力低就提升水泵功率，压力充足就降低功率。如此，既能实现节能，又能保证水压平稳，居民也不用再依赖水塔了。当然，家庭集中用水的导致大家没水可用的场景也不复存在，这就是传感器的作用。
空调也是同理——空调宣传的“晚上一度电”，实际上离不开传感器的调节。通过压力传感监测冷媒（氟利昂、二氟甲烷等）状态，空调不用反复启停，可以持续动态调节，这就是串级的作用，使得空调最高可以降低 60% 以上能耗。
串级控制（Cascade Control）：是一套双层闭环控制系统。外环（主回路）以目标温度为控制目标；内环（副回路）快速响应压力、流量等各类干扰，在干扰影响室温前完成校正。压力传感器是内环关键感知元器件，为串级算法提供实时压力数据。
航天级传感器：上天易，车规量产更难
幻实：赵总，您研究压力传感器有多少年了？您的履历有一段比较特别的经历，担任国家921航天项目的压力检测总负责人。这个岗位给您带来的挑战是不是特别大？
赵建立：严格来讲，我是1991年开始做压力传感器的。从芯片，到封装，再到后来做调试，现在做应用，整条链的各个产业环节都经历过。
921工程是属于神舟系列飞船项目，我们从神舟一号开始，负责舱内压力传感器。传感器的作用就是在神舟发射以后，保持舱内压力，保障宇航员与设备的正常工作。对于航天级别的传感器来说，可靠性是十分重要的。因为上天以后，很难维护、更换，并且太空中的环境还有很多未知。刚开始做研究时，大家对太空领域也不甚了解，在这种情况下，就需要在地面模拟，通过模拟测试以后，产品才能被投入使用。
幻实：您提到的“可靠性”要高到什么程度呢？对这种航天级别的微小器件来说，跟民品相比，是什么量级的差异？
赵建立：实际上，传感器属于高端产品，需要通过振动等多项环境试验完成可靠性筛选。工业、航天、汽车传感器，都是高可靠品类，直接关系到设备与人身安全，要求长期稳定运行，数年甚至十余年不能失效。
汽车行业的失效指标，行业基准是 20PPM，头部目标做到 10PPM，也就是一百万件产品中，不良品要控制在 10 件以内。汽车在高速运转时，传感器在里面起到关键的作用，一旦刹车、动力，电池系统的压力传感器失效，便会造成巨大的风险。
PPM：制造业质量指标，百万件产品中的不良品数量。例：10PPM 代表每 100 万件产品，允许最多 10 件不良品。
要达到上述指标需要三件事：第一，要设计可靠的方案。第二，在生产过程中间要严格管控。第三，需要专用验证设备。产品宣称十年寿命，不能只靠理论，必须依靠实验室加速寿命试验的数据做支撑，这样才能够保证它的长期使用安全。因为群众买了一辆车，不是今天用了，明天就换掉。
不同于航天产品可以投入更多试验资源，工业产品要做到安全可靠、一致性，以及投入批量生产的话，是要下很多功夫的。
幻实：您刚刚提到的汽车、空调、航天等场景，其中压力传感器面临的温度、腐蚀，还有震动环境差异都是非常大的。在这些场景下，产品要做到可靠性并非易事。在您看来，多场景开发过程中最大挑战是什么？
赵建立：根据不同的场景，产品要做定制化设计。开发逻辑分为三步：第一步，了解应用场景；第二步，管控生产过程；最后，通过试验验证。
实际上，“可靠性”本身就是最难做的点，每一步都不容易。因为整套产品流程可能上百道工序，每一道工序的缺陷率都要压到 PPM 级别，任何环节失控都会带来整机失效风险。
提到这，很多人都有一个误区，认为航天、特种产品最难做。实际上从我个人的角度来说，做特种、航空航天的压力传感器远没有做汽车的难。因为特种、航天产品批量小，可以做单品筛选，技术人员能够全程跟进问题。但是做100万件、1000万件汽车压力传感器的时候，我们很难控制价格的同时，保持极低失效率。最难的点就在这，大规模工业化制造的核心就是稳定产出质量可靠的产品。
幻实：的确，多数特种及航天产品的生产批量相对较小，且单品毛利足够高，可以支撑逐件筛选的工序成本。但汽车行业不同，千万级的出货规模，无法沿用单品筛选模式，对良品率提出了更高挑战。
从芯片到封装，国产传感器信任难题
幻实：20年前，行业很多人选择买海外的压力传感器回来做封装，但您却芯片、封装、测试全链条都做。您当时选择这条路是基于什么契机？以及现在国内的传感器赛道还被海外卡脖子吗？
赵建立：当时的契机是市场落地难题。一开始，我们要解决芯片问题。但是做出样品后，市场不认可，所以没办法销售 。我们判断，只做芯片无法解决客户痛点，于是继续向下游延伸，把封装环节也做起来。
传感器是个边缘交叉学科，融合集成电路工艺、材料、烧结、焊接多领域技术。研发过程中，我们遇到不少基础材料难题、工艺问题，只能逐个解决。在这个过程中，我们从做半成品，再到做成品，最后做成一个系列产品。
幻实：芯片+封装一起做的逻辑，解决了您当时说的下游客户的认可问题了吗？
赵建立：当时的产品落地方式一般是客户先行试用。当客户的痛点解决了，客户自然就逐步接纳了。在这个过程中，国产芯片与国外产品的差距越来越小，最终完成导入。
相对来讲，做芯片没有封装难。因为芯片生产依托工艺与设备，只要配套设备到位，推进难度相对可控。我们最早做芯片的时候，即便设备不完备，也能自研设备完成流片。但是封装涉及多门交叉学科；而芯片设计，本质仅聚焦单一学科领域。
幻实：这也是传感器行业 IDM 模式比较普遍的原因。
IDM 模式：半导体垂直一体化制造模式，企业独立完成芯片设计、晶圆制造、封装、测试、成品应用全链条。
赵建立：是的，海外做传感器产品做得比较早，IDM模式验证得比较充分。国内企业如果直接借鉴，上手是比较简单的。
不过，高端传感器一般会受到出口限制。全球高端传感器市场高度集中，美国企业依托航空、特种行业早期应用积累，占据大部分高端市场。传感器属于底层基础元器件，如果供应链出现问题，会直接影响工厂与关键基础设施运行。
目前国内普通场景传感器已经实现自主，高端市场仍然以海外产品为主，国内企业仍处于追赶阶段。
三十年追赶，应用验证是关卡
幻实：国内行业追赶了30年，和海外相比现在处于什么水平？
赵建立：国内早期发展是比较落后的。最近10年，国内企业持续加大高端研发投入，在研发设计层面，区别已经不是很大了。当前核心短板不在设计能力，而在应用场景验证积累。
应用落地本身就是持续试错的过程，需要投入大量时间与成本，这也是我们目前要要克服的难点。一方面企业要建立品牌，另一方面，企业核心目标是打造并完成产品验证。所以行业内都在持续投入，重点布局两大板块：研发与验证。我们自建环境实验室，开展各类环境可靠性测试，在持续运行测试中暴露问题，不断减少产品缺陷，这正是我们大家目前在做的事。
话说回海外的情况，其实和国产飞机一样，无论是特种飞机还是民用飞机，一旦海外实施供应限制、不再供货，反而会倒逼本土产业加速成长，对我们而言这也是机遇。依托国内完整的制造业底座，像我们这类高端芯片、传感器，严格来说二十年前就已经开始研发，但彼时落地应用场景有限。近几年应用市场规模快速增长，大量落地机会涌现，带来了难得的发展契机。
幻实：最后一个问题，如果回顾历史，你想对刚入行的自己，或者对现在刚入行的年轻人，给出怎样的寄语？
赵建立：每个时代不一样，生活境遇也不一样。我觉得年轻人追求创新，这个是必须的。但是我觉得更重要的是什么呢？是做一件事，就把它做好，要能持之以恒。我们这个行业一干就是三十多年，坚持下去，更容易做出成果。
幻实：您的意思是，大家还是要坚守“冷板凳”。
赵建立：冷板凳倒谈不上，因为现在大部分人不是为了明天的温饱而活。
现在这个时代是好时代，年轻人有时间去做喜欢做的事。另外，有机会接触全球前沿技术，拥有更多创新空间。年轻人应该是快乐的，只要坚持下去就会持续获得正向反馈。
幻实：好，感谢赵总今天做客我们《芯片揭秘》，我们也祝沃天科技的压力传感器扑向各个场景，各个方向！
赵建立：谢谢。
采访 | 幻实 编辑 | 小茄 审核 | 幻实
