集成MEMS微振镜的3D相机，让智能装备看得“清”
伴随着以aigc、chatgpt等为代表的新兴ai技术的应用与普及，人工智能等行业必将迎来快速发展。如果说gpt等大模型是“大脑”，那3d视觉感知器件就是“眼睛”。随着技术的发展，科研人员给这只“眼睛”赋予了新的技能。例如在缩小产品体积的同时，又将精密仪器的精度发挥到极致。
把只有半个米粒大小的可动光学“振镜”，集成到指甲盖大小的“mems微振镜芯片”上，并让其在一定角度内进行可控振动；再把这些芯片与光机电集成为手掌大小的光电模组，即可实现对前方物体的高速扫描并形成3d点云。这个“小”而“精”的“眼睛”模组，就是让智能装备看得“清”、更看得“懂”世界的核心。
▲左上：高精度mems微振镜芯片；右上：模组（部分）；下：投影模块。受访单位 供图
而这“眼睛”的制造者之一，就是北京理工大学重庆微电子研究院的科研人员。
01 纳米尺度的微观世界，ta看得清！
mems芯片技术，是纳米尺度的微观世界，是可将芯片、微纳制造与微机械系统融合的前沿技术。同时，基于光刻、刻蚀等传统半导体技术，融入超精密机械加工，在结合力学、化学、光学等学科知识和技术基础，使得一个毫米乃至微米尺度上的芯片结构都具备精确而完整的机械、化学、光学或声学等特性。
当前，在集成电路行业不断发展的背景下，传统的集成电路无法持续地满足终端领域日益变化的需求，而基于集成电路的mems芯片技术则具有更多更强的性能，如，高精度测量、微型化、智能化、轻量化等优点，可以广泛应用在智能制造、自动驾驶、人工智能等多个领域。
在位于西部（重庆）科学城的北京理工大学重庆微电子研究院（以下简称北理微电院），mems技术成果转化初具雏形。据了解，依托北京理工大学集成电路专业的学术优势和西永微电园雄厚的微电子产业基础，北理微电院的“6寸mems研发线”将在今年上半年完成设备装调并开始mems工艺流片，可为mems、集成无源器件、太赫兹器件、cmos可重构芯片、新型半导体材料生长等领域提供优质服务。值得一提的是，今年下半年，北理微电院的多项mems技术成果将向市场推广。
“这个3d工业相机，我们研究院具有完全知识产权，是基于我们自主研发的mems微镜芯片技术研制而成。”研究院副院长姜森林继续介绍，“mems微镜在激光投影、光学显微成像、光学传感、光通信、显示、光谱分析等应用具有很广的需求，是光学应用必不可少的关键光学元器件。”
02 每一次攻关，都是让技术更好服务生活
诚然，这样的高精尖技术总是鼓舞人心的，
但怎么让技术完成转化，走向市场？
——不断攻克难题、解决问题，
他们给出的答案。
3d工业相机可广泛用于人脸识别、零件智能装配、工件缺陷检测、物料建模等工业智能装备场景。北理微电院所研发的3d工业相机集成了mems微型结构光投影模组和普通相机，通过解析投射条纹的形变即可获取物体的三维坐标信息。
为了能够让智能设备终端获取更多精准的三维、距离等信息，北理微电院的智能微系统研究室主任王东琳，带领科室十多名科研人员在短短两个月内就攻克了一个技术难题——如何在不改变mems芯片结构的前提下，准确判断振镜的运动方向和规律。
“和常规增加激光传感器的做法不同，我们是用一套完全自主的算法来解决这个问题的。”据了解，王东琳团队的这次攻关，既节约了改造芯片的时间和经济成本，又保证了整机的体积不会变大，还为北理微电院在3d相机应用领域的进一步探索奠定了很好的基础。“我觉得，最重要的不是解决了这个问题，而是解决这个问题的思维方式。这一点对我们今后的研究是很有意义的。”王东琳说。
随着万物互联与人工智能的兴起，mems产品种类增加、市场规模扩大。北理微电院立足学科优势，正在致力于建设中国西部mems研发+产业应用的创新策源地。正在紧密锣鼓进行设备调试的北理微电院先进微纳工艺研究中心，将于今年7月开始正式流片。届时西部科学城将实现mems微纳技术研发与制造的全程产业链。
“下一步，我们研究院将瞄准微电子领域发展前沿和国家重大需求，借助科学城的资源优势，聚焦mems优势方向，加速创新成果在智能制造、智能汽车等领域的落地转化。我们研究院的宗旨是：建设先进微纳制造平台，引领智能感知前沿。” 北理微电院院长谢会开表示。
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把只有半个米粒大小的可动光学“振镜”，集成到指甲盖大小的“mems微振镜芯片”上，并让其在一定角度内进行可控振动；再把这些芯片与光机电集成为手掌大小的光电模组，即可实现对前方物体的高速扫描并形成3d点云。这个“小”而“精”的“眼睛”模组，就是让智能装备看得“清”、更看得“懂”世界的核心。
▲左上：高精度mems微振镜芯片；右上：模组（部分）；下：投影模块。受访单位 供图
而这“眼睛”的制造者之一，就是北京理工大学重庆微电子研究院的科研人员。
01 纳米尺度的微观世界，ta看得清！
mems芯片技术，是纳米尺度的微观世界，是可将芯片、微纳制造与微机械系统融合的前沿技术。同时，基于光刻、刻蚀等传统半导体技术，融入超精密机械加工，在结合力学、化学、光学等学科知识和技术基础，使得一个毫米乃至微米尺度上的芯片结构都具备精确而完整的机械、化学、光学或声学等特性。
当前，在集成电路行业不断发展的背景下，传统的集成电路无法持续地满足终端领域日益变化的需求，而基于集成电路的mems芯片技术则具有更多更强的性能，如，高精度测量、微型化、智能化、轻量化等优点，可以广泛应用在智能制造、自动驾驶、人工智能等多个领域。
在位于西部（重庆）科学城的北京理工大学重庆微电子研究院（以下简称北理微电院），mems技术成果转化初具雏形。据了解，依托北京理工大学集成电路专业的学术优势和西永微电园雄厚的微电子产业基础，北理微电院的“6寸mems研发线”将在今年上半年完成设备装调并开始mems工艺流片，可为mems、集成无源器件、太赫兹器件、cmos可重构芯片、新型半导体材料生长等领域提供优质服务。值得一提的是，今年下半年，北理微电院的多项mems技术成果将向市场推广。
“这个3d工业相机，我们研究院具有完全知识产权，是基于我们自主研发的mems微镜芯片技术研制而成。”研究院副院长姜森林继续介绍，“mems微镜在激光投影、光学显微成像、光学传感、光通信、显示、光谱分析等应用具有很广的需求，是光学应用必不可少的关键光学元器件。”
02 每一次攻关，都是让技术更好服务生活
诚然，这样的高精尖技术总是鼓舞人心的，
但怎么让技术完成转化，走向市场？
——不断攻克难题、解决问题，
他们给出的答案。
3d工业相机可广泛用于人脸识别、零件智能装配、工件缺陷检测、物料建模等工业智能装备场景。北理微电院所研发的3d工业相机集成了mems微型结构光投影模组和普通相机，通过解析投射条纹的形变即可获取物体的三维坐标信息。
为了能够让智能设备终端获取更多精准的三维、距离等信息，北理微电院的智能微系统研究室主任王东琳，带领科室十多名科研人员在短短两个月内就攻克了一个技术难题——如何在不改变mems芯片结构的前提下，准确判断振镜的运动方向和规律。
“和常规增加激光传感器的做法不同，我们是用一套完全自主的算法来解决这个问题的。”据了解，王东琳团队的这次攻关，既节约了改造芯片的时间和经济成本，又保证了整机的体积不会变大，还为北理微电院在3d相机应用领域的进一步探索奠定了很好的基础。“我觉得，最重要的不是解决了这个问题，而是解决这个问题的思维方式。这一点对我们今后的研究是很有意义的。”王东琳说。
随着万物互联与人工智能的兴起，mems产品种类增加、市场规模扩大。北理微电院立足学科优势，正在致力于建设中国西部mems研发+产业应用的创新策源地。正在紧密锣鼓进行设备调试的北理微电院先进微纳工艺研究中心，将于今年7月开始正式流片。届时西部科学城将实现mems微纳技术研发与制造的全程产业链。
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