圍繞國家基礎研究與科技創(chuàng)新重大戰(zhàn)略需求,，突破國外“卡脖子”關鍵技術,，實現(xiàn)關鍵核心部件國產化,。項目重點支持高D科學儀器工程化研制與應用開發(fā),，研制可靠,、耐用、好用,、用戶愿意用的高D科學儀器或其核心部件,，切實提升我國科學儀器自主創(chuàng)新能力和裝備水平，促進產業(yè)升級發(fā)展,，支撐創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略實施,。

氣體流量是常規(guī)的檢測物理量之一，氣體流量的測量及控制在工業(yè)過程控制,、半導體,、光伏、燃料電池,、分析儀,、航空航天、醫(yī)療和科學研究等各個行業(yè)均發(fā)揮著極其重要的作用,，在國計民生中的地位和研究價值也越來越高,。氣體質量流量計（Mass Flow Meter,MFM）用于氣體流量的測量，氣體質量流量控制器（Mass Flow Controller, MFC）由氣質質量流量計和比例閥組成,，用于對氣體流量的精確控制,，其市C規(guī)模超過300億元/年，帶動市C規(guī)模超過10萬億元/年。

目前,，氣體質量流量控制器市C主要由歐美品牌主導,，如圖1所示，2019年氣體質量流量控制器市C占有L前15名的品牌中,，國內僅北京七星華創(chuàng)一家公司上榜,，國內品牌的市C總占有L不足3%。尤其在半導體刻蝕機,、衛(wèi)星姿態(tài)控制儀,、ICP質譜儀等設備制造中所需要的高D  MFC產品，目前全部依賴進口,，該市C被美國MKS,、日本Horiba、荷蘭Bronkhorst等歐美企業(yè)所壟斷,，嚴重影響國家高D儀器設備的發(fā)展,。

隨著半導體技術及高D設備的發(fā)展，傳統(tǒng)的差壓式質量流量控制器,、基于毛細管的熱式質量流量控制器已逐漸無法滿足要求,，MEMS質量流量控制器因靈敏度高、響應速度快,、量程比大,、抗污染能力強等優(yōu)點得到迅速發(fā)展。歐美品牌已先后布局MEMS熱式質量流量控制器,，而國內品牌仍以北京七星華創(chuàng)的毛細管熱式質量流量控制器為主,，這導致國內外產品的差距越來越大。另一方面,，隨著美國的不斷制裁,，質量流量控制器中采用的比例閥進口也受到限制。而國產比例閥能力不足,，這無疑加劇了技術“卡脖子”的現(xiàn)狀,。

因此，半導體級質量流量控制器及其核心部件的研制有助于解決國家“卡脖子”問題,、提升半導體等重要產業(yè)的鏈條安全性,。本項目擬從MEMS工業(yè)級流量傳感器芯片制備、壓電比例閥開發(fā)及電路和控制算法模型優(yōu)化三個方面開展相關研究工作,，以解決“兩個核心”,、完善“一個模型”為路線，開發(fā)出性能穩(wěn)定,、質量可靠的氣體質量流量控制器產品,，并形成批量生產能力,，在半導體、光伏,、分析儀,、航空、醫(yī)療等行業(yè)設備中進行國產化替代,，打破國外壟斷現(xiàn)狀,。

產業(yè)鏈分析

氣體質量流量控制器作為半導體設備、衛(wèi)星姿態(tài)控制設備,、ICP質譜儀等設備的核心部件,，目前主要依賴進口，嚴重受制于歐美等西方國家,。因此,，氣體質量流量控制器的國產化將直接影響高D科學分析儀器和先進半導體設備的發(fā)展及國產化進程。

因此,，作為氣體質量流量控制器的技術基礎,，MEMS流量傳感器芯片及比例閥的開發(fā)至關重要。只有成功研制出高性能,、高可靠性MEMS芯片及比例閥,，配合先進電路及控制算法，才能制造出不亞于歐美產品的氣體質量流量控制器,，打破國外壟斷,，突破“卡脖子”限制，實現(xiàn)高D儀器設備國產化,，提升半導體,、國防等重要產業(yè)的鏈條安全性。

核心技術難點分析

一,、工業(yè)級MEMS流量傳感器芯片的制備?，F(xiàn)有的MEMS流量傳感器芯片通常在懸膜上制備加熱元件和敏感元件,，結構穩(wěn)定性差，懸膜的變形甚至破裂將直接影響器件的性能,；另一方面,，當芯片受到污染、受潮或受到磨損后,，可能導致測量結果不準確甚至失效,。因此，如何提升MEMS流量傳感器芯片的穩(wěn)定性和可靠性的一核心技術難點,。

二,、壓電比例閥的開發(fā),。一方面，目前國內質量流量控制器的生產主要依賴進口的電磁比例閥,，隨著制裁的加劇,，比例閥的國產化顯得尤為重要；另一方面,，傳統(tǒng)的比例閥普遍采用電磁技術,，利用線圈通電時產生的電磁力控制閥芯運動,，結構復雜,，響應速度慢，且功耗大,，抗干擾能力差,，易損壞。因此,，開發(fā)具有高精度、低功耗,、快速響應、抗電磁干擾的壓電比例閥,，是另一核心技術難點,。

經濟社會效益測算

“十三五”以來,，隨著中國制造2025計劃的推進,，在高速增長的內需拉動下，我國設備制造業(yè)取得了長足的進步,，重大技術設備自主創(chuàng)新能力大幅提高,，但由于國外對我國高性能MEMS芯片及關鍵核心部件的卡脖子限制,，嚴重制約了我國高D儀器設備的發(fā)展,，導致國民經濟和國防安全的發(fā)展受制于人。MEMS流量傳感器芯片,、壓電比例閥以及半導體級氣體質量流量控制器,，對于打破國外壟斷、提升行業(yè)的技術水平能夠起到非常好的推動作用,，預期可以獲得顯著的社會經濟效益,。

通過開展氣體質量流量控制器及其核心部件的批量制造研究、能夠在芯片,、模組和智能算法等全鏈條核心技術形成自主的知識產權,，使我國質量流量控制器及其下游高D儀器設備產業(yè)自主可控的發(fā)展,，打破國外對氣體質量流量控制器及其加工平臺的技術壟斷和市C壟斷，改變我國氣體質量流量控制器長期依賴進口,、受制于人的困境,，增強我國高D儀器設備的自主創(chuàng)新能力，促進國產化替代,，有利于國家產業(yè)生態(tài)的合理布局,，提升半導體、國防等重要產業(yè)的鏈條安全性,。