原创 这个半导体芯片设备传感器几乎100%进口，国产传感器企业打破垄断

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。

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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。

专家档案

沃力测控（苏州）有限公司销售总监，孙松

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）以及带解耦的多维力传感器、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。

▲沃力测控股权关系，来源：天眼查

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。

▲微小测力传感器，来源：沃力测控

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。

一、电池注液：中国先进的新能源产业带来前所未有的传感器需求，走在全球前列！

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。

▲电池注液示意图

“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。”

这个行业首创应用于电池注液的微小测力传感器，怎么被研发出来？

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。

“由于地缘政治的影响，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。”

二、晶圆：半导体芯片、太阳能光伏硅板制造第一步，加工制造设备亟需高精度国产传感器

近年来，半导体芯片先进制程的制裁，备受瞩目，其中，晶圆就是半导体芯片制造工艺中的重要一步。

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。

▲未经刻蚀的各种尺寸晶圆片，来源：网络

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。

三、3C制造、医疗器械：中国先进制造带来高精度传感器需求

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成，这也是目前实际生产中，最简单高效的解决方案。

“药片的称重，比如说我们一个胶囊是1.5毫克，那我们怎么能知道一瓶里面100颗药丸，它的包装的最终成品不能多也不能少？这就需要微小称重，它是一个直接高效的解决方案。”

可以看到，随着中国科技的崛起，国产自主研发需求旺盛，对下游高精度传感器等国产精密零部件提出了迫切需求。

如何突破垄断？如何从巨头口中夺下市场？国产初创高精度传感器企业的竞争优势在哪里？

作为一家传感器初创企业，沃力测控无疑在微小测力领域取得了不小的突破，沃力测控如何突破技术垄断？

改革开放以来，中国开放了市场，引进了大量的国际先进制造企业进入中国，同时这些企业也为中国培养了许多技术人才，打造了制造业底子，随着中国制造在该领域的升级，许多本土企业应运而生，譬如家电、手机、汽车等等领域皆是如此。

当前，许多传感器等高科技的中国初创企业，创始团队大都有在国际公司服务的经验。这里，孙松介绍，沃力测控得益于研发团队在原德国企业工作时期，积累的丰富的全球项目经验和研发经验，再结合团队对中国本土市场新需求的挖掘，沃力测控团队能够迅速为中国本土企业提供完善的传感器解决方案，从而在上文中提及的电池注液、晶圆片称重等多个领域提供突破性的微小测力传感器产品。

“首先来讲，我们在传感器的原型设计上面，比如说我们接到一个项目，首先要进行数据建模，进行分析，然后再指导我们的结构设计，还有后面的一些工艺等等。这些来讲，既有我们的团队在德国企业打下了深厚的研发基础，也有赖于他们在这些基础上进行的创新。”

目前，从材料、结构设计、电路设计、加工工艺，到后期的数据解调和算法等等，沃力测控均拥有全部自主知识产权。

全产品链条的自主知识产权，赋予了沃力测控这家高精度传感器初创企业非常灵活的解决方案输出——可快速、高度定制化是沃力测控这样的微小型初创传感器企业制胜市场的关键原因

通过定制化的传感器产品，沃力测控能够满足不同用户的需求，从传感器巨头口中拿下市场。

在专访中，孙松也强调，可定制化、着力于非标市场，是沃力测控的市场竞争优势，那么，沃力测控如何进行产品的定制化？

“首先在定制化方面，我们会深入一线现场，我们会对应用场景进行深度的了解和测绘。在这基础之上，依靠我们多年积累的全球项目经验，首先进行理论计算、从建模，然后指导我们的样品开发，通过样品的修缮和改进，最后形成一个完善的工艺流程。

最终，新产品、新项目不单是有很好的原型数据、原型机，还要同时保证在后期能够批量生产的工程化流程。因为我们的设计人员，他并不是单纯学术界的，我们会考虑到后面如何去进行批量化，会把这些批量化所需要考虑的点在研发当中就会考虑进去，譬如一个多大的线进，还有我的线进的孔开多大，位置开多大，我都要考虑到。”

可以看到除工艺技术的研发外，沃力测控团队还在技术研发过程中，考虑、保证后续批量生产的工程化流程细节，这有别于许多由科技工作者或科学家创办的高精尖传感器企业，更具有市场竞争力。

此前，在对我国传感产业知名专家郭源生教授的专访中，他也着重强调了这一点，相关中国传感器产业现状内容参看《中国传感器67%进口！国内MEMS产能过剩？专家披露行业最新现状！》：

“注重产品技术指标，把性能做到极致。但市场往往是需要高可靠性、高稳定性，低价格。技术型企业家人才存在着“智熵”有余、而“胆熵”和“情熵”不足现象，市场化手段和企业规模不大，创新投入不足，短期很难进入良性循环，从而因“力不从心”导致创新能力不足。”

国产传感器的优势在哪里？与国际领先巨头的差距在哪里？窥视国产初创企业如何突破！

中国拥有全球最全的工业门类体系，庞大的制造业创造了对传感器等基础零部件的海量需求，尤其是近年来，中国制造转型升级，国产制造企业对高精度传感器的需求越来越多。

孙松认为，正是因为中国本土庞大的制造业市场，对国产传感器的发展有重大利好，面对国际传感器公司，国产传感器企业在本土化方面优势明显。此外，随着中国人口老龄化的到来，各种自动化设备也将带来巨大的传感器增量。

相比国际传感器企业，国产传感器公司在快速响应上也具有无可比拟的优势——这已不止第一次有企业家提及国产传感器企业在这方面的优势。

体量巨大的本土制造业、自动化趋势以及快速响应等，是许多国产传感器企业的优势，同时，国产初创传感器企业存在一些竞争劣势，这是许多初创传感器企业发展困难的原因之一。

“但是我觉得困难是有的，因为说起来还是竞争的问题。有些国内的初创企业，他没有这些大厂的工作经验，没有全球化的项目经验，靠自身的积累，可能面对一些新项目来讲他很吃力，做研发很吃力，这也是国内的企业的一个弱势点。”

国产传感器面对国际传感器巨头企业，有什么差距？作为国产初创传感器企业，孙松有着自己的认识。

第一，技术竞争意识薄弱，崇尚低价低质竞争

“国内来讲，可能更多的是注重了低质低价的竞争。任何产品没有最低价，只有更低价。你如果过分的讲价格，就会给整个行业带来灾难。因为大家都不去创新了，都不用好材料，都不去迭代我们的工艺，迭代我们的设备了。大家只有一个目标，能不能更低的成本用最差的材料去做，所以这点是我比较担心的。”

第二，质量管控意识薄弱

“对产品品质管控的意识，我们很多同行来讲，产品最后出去的时候，仅进行简单的几项检测，没有把质量管控放在工艺过程当中。这会带来很大的一个问题，比如说绝缘，可能我们最后再去测绝缘，当发现不好的话，这个产品返修已经不可能了，几乎是报废。虽然它返修理论上是可以返修的，但它带来的返修成本是很高的。所以说这块来讲，我们的整个质量意识，还有管理意识，各方面都更进口品牌还是有差距的。”

第三、生产测试设备落后

“还有就是设备。很多国内企业过多的用最简单的设备去完成产品的生产、组装和调试。尤其是调试设备用的非常的简单，很多参数它可能就测试不出来。你像我们基本上都是用的静态砝码的这种标定机，它非常准，许多问题也能测出来。像很多企业都是用比对机，有些指标就不能检测出来，那会带来产品性能上的隐患。”

因此，除了在技术上做出突破和创新，沃力测控也注重对产品可靠性、稳定性等质量的把控。孙松介绍，从硬件到意识，沃力测控从全流程去保证产品的一致性、可靠性，主要通过意识管理和规章制度才落实。

在财务管理上，沃力测控在成立初期，就使用用友ERP-U8财务会计软件等专业财务系统，进行公司整体的成本控制，内部建立完善的资料管控体系，与许多传感器企业不一样的是，沃力测控的产品检测分布在各个环节当中。

“我们没有终检，而是把检测细分到各个环节，比如说来料的检测，比如说贴片到后段工序之间的这两个工序之间的检测。我们是把检测放在过程当中，而不是最后来个终检。所以我们把整个的质量管控点是分布式的安排的，这样的话可以打造出一个质量非常好的产品。”

差距缩小！越来越多企业使用国产传感器，政策鼓励对国产传感器普及效果明显

近几年，随着国际大环境的变化，以及中国对传感器等基础高科技产业的重视，国产传感器产业得到高速发展。

随着中国高端制造的发展，以及未来人口老龄化带来的劳动力紧缺等情况，大量的自动化设备、机器人在工业生产以及家庭中将被使用，中国有庞大的内需驱动国产传感器的增长。

此外，孙松认为，在这两年来，受新冠疫情及大环境影响，下游应用市场、终端客户消费市场的国产需求正在觉醒，给了国产传感器，民族品牌许多应用的机会。

这里面，一是处于成本控制的考虑，使用国产传感器带来成本下降；二是出于对供应链安全的考虑，部分传感器如果不被进口可能影响工程进度。目前国产传感器市场环境处于前所未有的变化中，是国内国外品牌激烈竞争的时代，：

“这个对于国产的传感器来讲，就提供了一个展示的舞台，剩下的就看国产传感器自己的硬实力、软实力，如何去扩大份额，这就是看自身的实力了。”

在这个过程中，许多国产传感器企业明显感觉到来自国内下游企业订单的增加，这里，孙松介绍了沃力测控微小力传感器在点胶机方面的一些订单情况，越来越多的国产点胶机设备厂商使用该企业的传感器产品：

“我们在一些点胶机方面，包括深圳的一些客户就开始采用我们的了。他们基本上来讲，慢慢的在减少进口品牌的这个订单量。”

除国内下游市场对国产传感器的认可觉醒外，近年来国家政策对传感器等国产高科技产品的支持，也是国产传感器得以快速成长的关键原因，譬如在智慧城市建设中，智慧管廊系统需要用到各种传感器去监测压力、气体、温湿度等数据，如今在一些采购中倾向使用国产传感器，这为国内品牌带来了许多招投标机会。

在国产市场觉醒和政策支持的合力下，作为国产高精度传感器企业的领导者，孙松认为国外内传感器的差距正在缩小。

“变化我认为很明显的，就是整体上，我们跟国外的同行差距在缩小。当然各个方面，包括设计、选材方面，甚至包括一些意识方面都在缩小。当然在中高端传感器市场，国产还需努力，还要解决管理上的问题，材料上的问题，还有更深入的工艺的挖掘和设计的挖掘等。但是总体来讲，从我们的观察看，这个差距是缩短的。”

结语

传感器领域众多，据相关资料显示，目前全球成型产品及在研传感器种类共计近5万种，其中，产品化的传感器种类约2.6万余种，传感器作为信息感知的前沿，在工业、医疗、汽车、消费电子等等领域扮演关键角色，但却往往被人们“忽略”，被卡脖子而不自知。

微小测力传感器，正是这样一条细小、重要却又被“卡脖子”的传感器赛道。目前，中国几乎所有中高端设备里面的微小测力传感器，几乎都来自于进口，沃力测控的产品研发和突破，打破了垄断，带来国产替代的选择。

先进制造的发展，非一朝一夕之力，沃力测控创业人员来自于知名国际传感器企业的中国团队，拥有丰富的研发经验，正是在此基础上，国产微小测力传感器才能实现技术突破。也正是存在许多沃力测控这样的国产高科技初创企业，中国的高科技技术突破才能进展快速，充满活力。

未来，包括传感器等高科技在内的中国市场，仍然是开放包容的大舞台，国内外企业同台比武，才能促进技术进步，市场繁荣。