跨界创新开启微流控芯片崭新应用，汉骅为生命科学注入半导体活力

半导体微流控技术的诞生，是人类对自动化和高效率不懈追求的结果。作为基石共性技术，助力于生命科学、生物制药、虚拟与现实等综合学科的快速发展。

微流控芯片是微流控技术的下游应用单元，通过微型电子机械系统（MEMS）技术，在芯片表面构建微型生物化学分析系统，快速、准确地实现对蛋白质、核酸或特定目标的处理和检测，将原本需要在实验室进行的样品处理、生化反应和结果检测等关键步骤汇聚在一张微小芯片上进行，又被业界誉为“芯片实验室”。

作为当前的科技前沿领域之一，半导体微流控芯片以其强大的集成性，以及分析快、效率高、耗能少、污染小等特性，被广泛应用于生物医学研究、医疗器械、药物合成筛选，以及食品和商品检验、环境监测、航天科学等重要领域。

然而，在技术带来便捷性的同时，微流控还面临着一定的痛点问题亟待解决。

据汉骅总经理助理许文君介绍，当前，微流控技术痛点主要体现在两个方面，一是如何结合下游的具体应用需求，用芯片的形式设计出来，并通过先进半导体工艺来高效地实现。二是大规模、高良率、高产能的量产能力。由于大多数微流控芯片都应用于前景广阔、体量巨大的生命医疗领域，对芯片的产能需求和成本控制都提出了很高的要求。

汉骅是一家集先进研发、大规模生产、测试、技术服务为一体的半导体材料和芯片供应商，正致力于在先进的半导体材料和工艺基础上，解决生命科学领域的关键问题。

基于汉骅拥有大型的半导体生产基地，先进的半导体材料和芯片加工技术，大规模量产经验丰富的技术与管理团队，以及完善的生产管理和质量控制体系，能更好地为下游客户提供保时保质的高质量芯片产品，并且能更好地控制成本。

2017年，汉骅由长三角国创中心/江苏省产研院、苏州工业园区作为基石奠基人，与海外顶级团队共同发起成立。核心团队拥有人均10年以上从材料到芯片开发等全产业链核心研发、生产经验。

创立以来，汉骅独创了常温异质晶圆混合集成技术（Hybrid Bonding），实现了8英寸CMOS与其它异质半导体材料和芯片（如氮化镓全色显示芯片）的混合集成。

该技术在实现和硅基CMOS同化合物半导体的异质晶圆集成的同时，采用了目前最先进的3DIC混合晶圆键合技术，可实现驱动电路和功能电路的电极的高密度互联，从而兼容大规模集成电路工艺，是半导体芯片领域的国际最前沿技术之一。

基于混合集成技术的超高密度MicroLED微显示芯片，研制5微米以下像素间距的氮化镓LED阵列，解决了良率、光效、串扰等一系列问题。同时，采用异质晶圆键合技术，可突破氮化物LED晶圆同大规模集成电路CMOS晶圆之间的热膨胀失配的瓶颈，实现氮化镓MicroLED阵列直接转移到CMOS驱动阵列芯片上，实现每个LED的单独可寻址点亮。

据介绍，该技术可跨界创新应用于生命科学等领域，解决生命科学领域工程化、系统化、高集成度等问题。

近10年来，微流控技术在生物技术领域的应用已经较为成熟，包括应用于细胞生物学核酸分离和定量、DNA测序、基因突变和基因差异表达分析、蛋白质的筛分、药物研究、仿生研究等。

随着微流控芯片功能和集成度不断的提高，芯片的生产工艺也越来越复杂，与CMOS集成电路的集成的需求会越来越多，对芯片的加工工艺精度和良率提出了更高的挑战。

“跨界融合和跨界创新一定是未来的趋势，我们希望利用半导体材料和混合集成技术作为跨界的桥梁，提供一种共性硬科技，去解决生命科学领域等跨界领域的一些需求。”许文君表示。

据许文君介绍，半导体微流控芯片早期是从MEMS技术发展而来，通过微加工工艺，在不同材料的基片上加工出微米至亚毫米级的各种微结构单元，而后在微米尺度空间对流体进行操控。

目前市场上的微流控芯片主要分为两类，一类是基于传统微注塑手段制备的塑料芯片，主要依赖外接各种供液管路、检测模块等外接辅助设备，主要适用于一些传统及精细度、集成度要求不高的应用。

汉骅开发的微流控芯片则是基于硅或其他半导体材料，利用半导体技术，集成了处理电路、液体驱动MEMS结构、液相检测电极等一系列执行器和传感器，并通过3DIC技术和CMOS直接形成高密度集成，从而彻底摆脱外接辅助设备的限制，实现了片上集成微流控系统的功能。其优势在于具有更高精度和更高通量，可大幅缩短检测时间及提高检测准确度，颠覆性地增强了集成性。

此外，汉骅的独立大型生产线，可以在完成研发阶段后，迅速实现芯片的大规模量产、良品率和成本可控。

目前，汉骅已将该芯片应用于雾化给药、体外诊断、基因检测、精准治疗、生物检测、基因合成等领域。

以雾化给药为例，汉骅与客户共同开发及生产的微流控芯片，可以优化雾形、雾角、雾滴尺寸分布；喷雾重复性好，完全达到了客户的应用需求，并帮助其实现了系统端产品的成功展示和企业的大幅增值。在未来，汉骅也将持续专注于为各领域的应用下游提供高性能微流体芯片的研发和量产服务。

此外，微流控芯片也是POCT的主流技术，自新冠疫情爆发以来，POCT在出入境、机场、火车站、基层医疗单位等场景得以广泛应用。

据相关数据统计，2015到2019年，我国POCT市场规模从43亿元增长至112亿元，年均复合增长率为27.0%；预计2024年市场规模将达到290亿元，2019-2024年的年均复合增长率将达到20.9%，年均复合增长率均高于我国体外诊断行业整体年均复合增长率，属于体外诊断领域中发展较快的细分领域。

目前，公司多款产品已经过下游产品端认可，通过了可靠性测试且量产。在雾化给药、基因筛选、生物检测、精准治疗、体外诊断等多领域均有合作成功案例。

通过多样化的合作模式，包括从应用端驱动的先进研发到对成熟设计产品的大规模制造，以代工生产、设计加工、合作共研等方式，为下游客户带来高性能的芯片解决方案，助力合作伙伴快速占领高端市场，提高企业价值。

随着技术的快速发展、新产品开发不断加快，企业经营实力与创新能力不断增强，医疗产业链将纵深快速发展。

未来，半导体工艺有望在生命科学、基因筛选、生物检测、合成药、精准治疗等多场景赋能医疗领域，助力医疗的效率提升及高度集成，用半导体解决生命科学其他更多共性问题。

立足于未来，汉骅将基于半导体领域的技术优势和大规模生产先进芯片的能力，面向半导体与医疗高度契合的领域，不断开发更先进、集成度更高，性价比能充分满足下游客户的高端芯片产品。

“目前，我们的6-8英寸兼容芯片产线已经上线，下一步，在配合客户提高产能和良率之外，并持续关注客户的最新需求。未来，我们希望在长三角打造国际领先的高端半导体材料基地，跨界融合半导体材料、生命科学微流控芯片的综合材料基地，为生命科学注入高精尖技术动力。”许文君说。