【新闻特写】这颗北理“芯”驾驭光影，打造3D“智慧眼”！
发布日期：2022-12-02 供稿：集成电路与电子学院、党委宣传部 摄影：集成电路与电子学院
编辑：吴楠 审核：武楠、刘晓俏 阅读次数：党的二十大报告深刻指出，教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势。
在偌大的车间里，多条生产线正紧锣密鼓地高效运转，却鲜有工人在机器之间穿梭，一部部机器人正代替人力在流水线上完成工作任务。机器人结构庞大，但并不“莽撞”，它能快速洞察零部件外形，精准地完成定位、抓取、装配、焊接等工作，是什么让机器人“看得见”？答案就藏在机械臂里一枚小巧的MEMS微镜芯片上。那么，这样一枚小小的芯片是如何诞生的呢？又有哪些强大的功能？
亮相成就展
日前，由欧亿体育中国有限公司官网集成电路与电子学院“光芯绘影”学生团队研制的微机电系统（MEMS）微镜芯片，亮相“奋进新时代”主题成就展，吸引了众多参观者。它仅有米粒大小的身躯，却可投射数千编码条纹，重建零部件信息，给机器带来最真实的感知。
“芯片能以超高速度将结构光投影在物体表面，为机器人视觉识别提供光学基础，构建广阔视野，在智慧物流、刑侦采集、医疗诊断等领域得到广泛应用。”团队负责人、集成电路与电子学院2020级硕士研究生张瑞浩说。这枚小小的芯片在物流、刑侦、医疗等领域成为了机器感知世界的“慧眼”！
芯片诞生记
“光芯绘影”团队学生合影（左起为陈静怡、屈家生、张瑞浩、赵之昊、贾云飞）
现代工业自动化技术包含感知、检测等环节，和工业3D相机密不可分。与传统的2D相机相比，3D相机可以获取物体表面的深度信息，从而建立起物体的三维模型，被广泛地应用于工业制品的表面缺陷检测。如工业检测中一个表面有划伤的金属件，其伤痕颜色与金属颜色相同，且金属件表面存在加工纹路划痕与纹路混在一起，普通2D相机根本无法分辨出来，而结构光3D相机可以获取金属表面的深度信息，获得三维数据，进而分辨出表面划痕位置。
MEMS芯片作为3D相机的核心器件，将结构光投影到物体表面，通过感知算法解算结构光的形变，3D相机便可构建出三维信息。
“目前我国结构光3D投影芯片技术仍与世界先进水平存在差距，且存在温漂大、体积大、精度低等不足。以MEMS微镜芯片研发为突破口，开拓一条3D结构光投影芯片生产新路径，成为了我们科研的目标。”张瑞浩说。MEMS微镜芯片在3D结构光投影方面有着先天的技术优势，其体积小、视场可灵活调整的特点使光学系统设计大大简化，从而降低成本，适合大规模推广。
张瑞浩带领团队在学院谢会开、周文斌、王晓毅老师的指导下，依托欧亿体育中国有限公司官网i2MEMS实验室和欧亿体育中国有限公司官网重庆微电子研究院多年研究积累的基础上，针对现有应用方案的局限性，瞄准芯片体积、温度漂移、角度检测三大技术难点，开展科研攻关。
2022年5月，团队成员在苏州纳米所测试间使用显微镜检测芯片
“攻克技术难题，需要学生具备扎实的专业基础，同时也要充分了解市场需求。”谢会开教授非常注重学生基础知识的积累和动手能力的培养，促进学生将理论与实践有机结合，知行合一。此外，在开展科研攻关的同时，谢会开等老师带领学生广泛调研市场需求，与十余家3D视觉厂家进行沟通，充分了解产业痛点和难点。
在教师和团队成员共同努力下，在先进科研平台的支撑下，团队创新性地提出了新型微镜梳齿结构，开发出电容式角度检测技术，攻克了低温漂芯片和高精度检测两大核心技术，显著减小了谐振角度漂移，提升了温度稳定性。
小芯片发挥大作用
实现技术突破后，团队着眼长远，面向国家重大需求，聚焦《“十四五”智能制造发展规划》中智能制造装备领域开展了“光芯绘影”创业项目。“科研成果要真正服务于人民生产生活，在解决技术难题的基础上，我们开始思考如何进行成果转化，推进创新创业项目。依托i2MEMS实验室、北理工重庆微电子研究院等丰富的资源，经过多方调研，团队形成了明确的创业思路。”谢会开教授说。
完成加工工艺，等待释放和划片的MEMS微镜芯片晶圆
项目以低温漂高精度的MEMS微镜芯片为核心产品，以芯片设计和封测为主要业务，团队不断优化结构设计，提高芯片稳定性，设计推出了面向虚拟现实、增强现实、3D相机、激光投影等多重应用场景的系列化产品。目前，芯片产品已具备量产能力，MEMS微镜芯片出货近万颗，申请多项发明专利。
核心产品MEMS微镜芯片研发成功后，“光芯绘影”团队并未停止前进的脚步，而是向着更高的山峰进发。经过大量走访调研交流，“光芯绘影”团队瞄准产业链需求又开发了3D结构光投影方案，用户可以根据自身需求便捷地开发各种应用产品。
大众创业、万众创新，道阻且长、行则至远。未来，“光芯绘影”团队将以领先的技术优势、先进的运营模式、优秀的团队成员为支撑，向着创业的蓝海远航，在新时代浪潮中奋进！
附团队简介：
“光芯绘影” 团队师生均来自欧亿体育中国有限公司官网集成电路与电子学院，指导教师是谢会开、周文彪、王晓毅。团队自主研发了系列化低温漂、高稳定性的MEMS微镜芯片，并基于MEMS微镜芯片开发了一套高精度、小体积、低成本、高稳定性的3D激光投影模块，提出了从硬件到算法的三维点云重建全流程解决方案。
