电动机，也就是电动马达，作为各种机械系统的动力电控装置，几百年来，一直是机械工业的核心。这其中，最大的最快的电动机，比如特斯拉电动汽车里面的发动机，与最小的最慢的电动机，比如胰岛素泵里面的微电机，一直是电机工业界的极限挑战。传统电机的微型化、精密化，因为传统机械加工工艺的瓶颈，已经到达其设计和加工性能的极限，而用MEMS（微机电系统）技术设计和加工的精密微电机，受益于广泛应用于微电子制造的半导体加工技术，其设计和工艺的操作范围在微米尺度，却有望突破这个瓶颈，升级传统微电机行业，解决市场上大量未满足的核心需求。
微电机，可以驱动流体（也叫微流控泵），也可以驱动固体，目前广泛应用于医疗器械，生物制药，科研仪器，工业控制，和消费类电子等领域，这其中，设计、加工和制造精密微电机，以实现微动力控制驱动流体或固体的技术（简称“微控技术”），一直为欧洲、日本和美国等国外传统精密微电机厂商垄断，而国内微电机厂商，由于过去几十年在传统精密机械加工工艺上的落伍，一直无法在精密微电机领域这个千亿赛道，实现国产替代“零”的突破。这块的精密微控技术，属于真正的“卡脖子”技术。
“沉舟侧畔千帆过，病树前头万木春”，经过五年不懈的探索和研发，终于有家来自本土的高科技创新企业，另辟新径，以MEMS微控技术，弯道超车，成功量产国内第一款精密微流控MEMS芯片泵，并开始部署于国内的生物医药领域，帮助中国精密微电机工业在逆境中实现“越级”，同时，也悄然改变全球产业的格局。
瞬知科技，始于2017年，是一家从南方科技大学孵化出的创新型科技公司，五年以来，一直致力于用业内领先的半导体科技，设计、加工和制造具有核心自有知识产权的、微流量输注精准的微流控MEMS芯片泵，并应用于生物医药等领域；公司目前总部设立于广州，在上海和深圳设有研发和试生产中心。
2022年春节后，瞬知科技正式发布其历经五年研发的瞬知第一代微流控MEMS微泵芯片HT9207。HT9207芯片泵，在一块硬币大小的器件上，集成了换能器、传动装置和超轻阀门等精密部件，支持最低0.5uL/H、最高40mL/H的微量输注速率，和单次输注0.5uL±5%的输注精度。
“这是中国首创、全球领先的微流控MEMS芯片泵！”，瞬知科技创始人兼CEO徐亦博在接受笔者采访时自豪地表示，“作为国内第一个可以商用的微流控MEMS泵芯片，HT9207芯片泵的核心性能指标（“基础率模式下的输液准确性”），早已通过国内权威独立第三方机构（上海医疗器械检验所）的委托检验，达到并超过国际领先水平。和传统精密微电机泵相比，其微流量下的输注精度更高，器件尺寸更小，软件控制更简单，入门成本更便宜，可广泛应用于医疗器械、生物制药、科研仪器和工业控制等领域。
“瞬知HT9207芯片泵的动物级版本，已正式量产，主要面向穿戴式动物实验微量输注泵应用，和穿戴式宠物微量输注泵应用，目前已成功支持瞬知自主研发的，全球首创的第一代小动物药物实验用穿戴式微量输注泵AMP100产品的正式商用。瞬知HT9207芯片泵的医疗级版本（HT9207M），预计于2022年中实现小批量，2024年上半年正式量产，以支持瞬知第一代贴敷式胰岛素泵产品的上市，和其它穿戴式人用持续给药泵客户的应用。”徐亦博如是说。
瞬知HT9207芯片泵家族，和传统精密微电机泵相比，有以下优势：
|
|
在保证支持精密输注精度的前提下（单次0.5uL输注±5%，业内最高微量输注泵精度，胰岛素泵级），支持8万倍的动态输注范围（0.5uL/H~40mL/H）；支持水溶性溶液，也可支持脂溶性溶液微量输注。这些输注性能指标，极大地拓展了瞬知微泵应用的适用范围。
|
|
|
不需要传统精密微电机必须的前端码盘和复杂的闭环系统控制算法，通过软件配置输注频率，简单控制单位输注时间内的输注次数，就可以实时动态控制微泵的输注速率，降低了瞬知微泵应用的软件控制门槛和系统综合成本。
|
|
|
集成了传统微电机控制所需的所有组件，包括换能器、精密微电动机、精密变速齿轮、和精密丝杆等精密部件于一张硬币大小的芯片泵上，非常适合诸如穿戴式、便携式、贴敷式等微泵产品的应用。
|
|
|
专为耗材型产品应用设计，支持最长7天工作寿命，基于该芯片泵的平均产品入门价格，是基于传统精密微电机方案平均产品入门价格的1/10到1/2，极大地降低了微泵应用的入门门槛。
|
瞬知HT9207芯片泵家族，除了支持自主品牌的穿戴式微量输注泵产品的研发和量产之外，同时与国内外生物医药和医疗器械企业合作，开发基于MEMS微泵的贴敷式人用药物微量输注的完整解决方案，可广泛应用于帕金森病、心脏衰竭、疼痛管理等慢性疾病治疗领域，目前已与大洲生物等多个生物医药公司达成战略合作，推进在人用智能控释药物输送系统领域的深入合作。
从2017年芯片泵实验室原型研发成功，而后公司创立，到第一代产品上市，瞬知科技已经在这个领域持续探索了5个年头。在瞬知科技创始人徐亦博看来，5年的持续打磨，不仅帮助瞬知在微流控MEMS芯片泵领域遥遥领先于国内友商，即使是在全球业内，也是居于国际前列。这背后是整个创业团队无数个不眠的夜晚，是创始人的极度孤独、和自我怀疑，却只能相信自己。
“我们走的这条压电式微泵的微控技术路线，早在上世纪70年代国外学术界就有科学家提出，可是由于产业的不成熟，工业界一直没人实现商业化，我们可能是业内第一个用压电式MEMS微泵技术路线，实现精准微流量产品商业化的团队。一路走来，因为首创，我们无人可抄，因为跨界，从半导体行业，支持生物医药需求，我们经历了太多的质疑和白眼。五年以来，创业的每一个不眠的夜晚，我们都在问自己，自己走的道路是不是一条绝路。在经历了无数次的试错和彷徨，在家人、团队、股东和朋友们的鼓励和支持下，今天，我们很幸运，我们活过来了，我们的第一代商业化产品已经上市，得到诸多业内知名客户的认可，我们，开启MEMS微控技术的商业化元年。”瞬知科技创始人徐亦博不无感慨地指出。
据了解，传统的压电式微泵微控技术，应用于微流控生物医药领域，面临的主要技术挑战有以下几个方面：
|
|
微流控生物医药的应用，要求压电式微泵接触药液的相关材料及加工残留，符合生物相容性和药物相容性的法规要求，材料本身的限制，加工工艺的改变，不管是对传统精密机械加工技术来说，还是对MEMS技术来说，都是巨大的挑战。
|
|
|
为了精准控制压电陶瓷的振动，传统压电式微泵一般采用特殊工艺的压电陶瓷材料，该项设计显著地增加了压电式微泵的成本。
|
|
|
微阀门，作为微泵里面的关键部件，要求阀门的重量轻，且阀门的密闭性好，对传统精密机械加工技术是巨大的挑战。
|
瞬知科技，历经5年时间，逐步建立起一支由半导体科技老兵和生物医药行业精英的核心骨干业务团队。公司的创始人兼CEO徐亦博先生，作为全球顶级芯片设计公司 Marvell中国区的第7位员工，中国半导体行业的连续创业者，和医疗器械行业的跨界创业者，拥有极为丰富的国际视野、多年的芯片和医疗器械平台研发经验，和跨国企业沟通和协助经验；公司的联合创始人兼首席科学家程鑫教授则是南方科技大学实验室与设备管理部部长，瞬知微流控MEMS芯片泵实验室原型的发明者。两位创始人同为中国科技大学92级的同班好友，两人之间有着充分的信任和长期的合作经验。瞬知的业务骨干，既有曾任职于Marvell、Global Foundries、和天马微电子等半导体行业的老兵，也有任职于美敦力、施维雅、移宇科技、和理邦仪器等生物医药行业的精英，是一支混血跨界骨干业务团队。
正是有了这样一支混血跨界骨干团队，历经长时间的磨合，通过不懈的努力，才有可能，深刻了解生物医药应用对微流控MEMS芯片泵的系统级技术需求。在充分使用符合生物医药法规要求的材料的基础上，结合精密机械加工和半导体加工的混合MEMS芯片加工工艺，使用低成本压电陶瓷片，研发出具有核心技术发明专利的MEMS芯片微泵架构，用符合生物医药行业应用需求的半导体软光刻工艺，设计和加工的特色微阀门，通过五年的积累，初步解决了上述三大技术难题。
目前，瞬知科技MEMS芯片泵的核心半导体加工，主要在南方科技大学（瞬知科技的创始股东）的微纳加工平台进行。南方科技大学，作为国内超一流的新型科技型大学，拥有国内领先的微纳加工平台，在帮助瞬知科技节省前期的研发成本的同时，也帮助公司在早期发展的时候，实现了芯片半导体晶圆加工的完全自主可控，幸运地躲过了国内半导体行业最近的“缺芯潮“。随着瞬知微流控MEMS芯片泵的逐步商业化，公司也将逐步在校外建立自己的商业化MEMS芯片泵量产线，考虑到目前MEMS微泵中用到的半导体加工设备，并不属于被美国监管的先进技术设备范畴，瞬知科技对实现未来MEMS芯片泵的量产自主可控充满信心。
2022年新的征程已经启航，瞬知科技也将迎来大步迈向商业化的新时代，但其初心却未曾改变：“用半导体科技，助力生物医药，致天下无糖”，这一直是瞬知的初心和梦想。
5年前，当程鑫教授告知，美敦力出厂的主流便携式胰岛素，设备入门单价高达6万元人民币，周耗材150元人民币，这其中用到的核心元器件（进口精密微电机），成本占总系统硬件成本的一半以上，而他发明的微流控MEMS芯片泵的实验室原型，可实现进口精密微电机的国产替代，有望把胰岛素泵的入门价格降到几百元人民币的时候，徐亦博和他的创业伙伴们就立下梦想，用半导体科技，助力生物医药，用MEMS微控技术，代替传统进口精密微电机，实现传统医疗器械的微型化和个人化，做人人都用得起得胰岛素泵，致天下无糖。
源引国际糖尿病联盟（IDF）2021年的官方数字，全球糖尿病患者约有5.4亿，每年的医疗开支约为9660亿美元；中国是全球糖尿病患者最多的国家，约有1.2亿糖尿病患者，每年的医疗开支约为1090亿美元。由于城市化加速，人口老龄化等原因导致的生活方式的改变，以及新冠疫情对糖尿病患者的负面影响，全球糖尿病患者的发病人数每年约增长2.9%，中国糖尿病患者的发病人数每年约增长4.2%。
胰岛素是治疗糖尿病最广泛使用的药物之一，根据胰岛素给药方式的分类，胰岛素治疗可主要分为胰岛素泵，胰岛素笔和胰岛素注射器等，为全天保持血糖稳定，胰岛素泵逐步成为新一代的胰岛素输注器械。由于胰岛素泵的核心元器件，进口精密微电机的成本一直居高不下，严重限制了全球范围内，胰岛素泵作为糖尿病治疗器械的使用推广。中国，由于消费水平的原因，对胰岛素泵的终端价格更加敏感，严重限制了胰岛素泵在中国的存量市场。
根据微泰医疗港股上市招股文件材料显示，2020年，全球胰岛素泵的市场规模约为56亿美元，中国胰岛素泵的市场规模约为1.25亿美元，中国市场只占全球市场的2%；到2030年，全球胰岛素泵市场预计将达200亿美元，中国胰岛素泵市场预计将到10亿美元。
5年过去，虽然，国内也有诸多新的国产胰岛素泵品牌上市，但是，由于国产品牌还是集成国外进口精密微电机核心元器件，其核心技术性能不如进口厂商，终端价格也没有明显优势，国内胰岛素泵市场的现状仍然没有改变。
而徐亦博和瞬知科技的创业团队，在这条道路上并没有放弃，用新的技术路线，替代进口精密器件，注定是一条漫长而艰苦的征途。“硬科技创业，不光需要，不忘初心、牢记使命、永远奋斗，也还需要，结合团队的实际工程实践，走一条循序渐进的产品发展道路“，瞬知科技的创始人和CEO徐亦博先生如是说，”我们很幸运，作为一个半导体行业的创业者，跨界进入生物医药行业探索商业化，在历经种种挫折之后，我们重新定位公司的产品发展策略，从动物级MEMS微泵芯片，到医疗级MEMS微泵芯片；从药物科研用的动物实验用微量输注泵产品起步，到宠物用微量输注泵的推出，到人用胰岛素泵产品的申报，从完全自主品牌，到药企合作，定制各种人用药物微量输注系统，瞬知科技开始走上一条以MEMS微控技术为核心，从动物到人，同时提供核心芯片和系统解决方案，自主品牌与合作开发相结合，兼顾商业化和技术积累，循序渐进的成功之路。”
据徐亦博向笔者介绍，瞬知科技，基于第一代微流控MEMS芯片泵，今年将陆续发布系列自主品牌动物微量输注泵新产品，包含支持大动物（犬、猪、猴）药物实验的穿戴式微量输注泵，支持宠物（猫，狗）的穿戴式微量输注泵，并计划今年年底提交第一代贴敷式耗材型精准胰岛素泵的全球申报，进军全球胰岛素泵市场。公司的第一代胰岛素泵产品，期待2024年产品在欧美上市，2025年产品在国内上市，助力广大糖尿病患者用上安全有效、用户体验好、人人都用得起得胰岛素泵。
“不变”的是“初心”，“变”的是瞬知科技不断成熟的MEMS微控技术以及不断扩大的业务范围。除了面向糖尿病治疗市场的千亿胰岛素泵赛道之外，瞬知科技也在积极开拓生物医药领域的其它百亿赛道。
以药物实验用动物微量输注泵为例，中国用于药物临床前的大小鼠动物实验的年用量在2000万只，并且随着中国生物医药CRO行业20%的增长而增长，而全球药物动物实验种实验动物的年用量在中国的10倍以上。这其中10%~20%的动物实验需要用注射给药，可是由于实验用鼠的体重较小，而注射的剂量与体重正相关，有相当一部分需要通过输注泵精准给药，潜在全球市场容量也是百亿级人民币。而受限于传统精准微电机的局限，目前该行业主要使用长导管非穿戴大型输注泵，其高昂的价格，笨拙的体积，严重限制了微量输注泵在这个市场中的应用，而瞬知科技已经上市的动物实验用穿戴式微量输注泵，有望改变这一切。
宠物输注泵赛道，也是瞬知科技关注的百亿赛道。据笔者调研，中国宠物医疗市场，2020年市场规模高达533亿元人民币，并预计保持超35%的CAGR快速资本，而全球市场规模约为中国的10倍。中国本土约有2万3千家宠物医院门店，平均每个门店日均输液量在3~4次，市场潜力达2~3千万次/年，全球范围来看也是数百亿人民币规模的潜在市场。和动物实验输注泵类似，市场上存量的宠物输液泵都是长导管非穿戴大型输液泵，宠物被束缚在门店住院，需要医院人工陪护，不能自已活动，不能陪伴宠物主人，瞬知科技研发中的穿戴式宠物微量输注泵，可支持宠物自由活动，给宠物主人更多陪伴，并且节省宠物医院人工，在价格、宠物体验以及消费者体验等多个维度，超越现有人医转宠医的输注泵产品。
![]()
未来瞬知科技将打造基于MEMS微控技术的商业平台，除了生物医药领域，瞬知科技的MEMS微控技术，也将逐步在其它工业和消费类领域，与其它厂家合作，替代进口精密微电机，进军非医疗微控场景，如高端精密点胶机、自动对焦微距云台等工业和消费类领域。
作为一家以MEMS微控技术，敲开国产替代大门的本土创新型科技企业，瞬知科技在核心技术不断沉淀与更迭的过程中，已经开始逐渐演变成为一家涉及生物医药、工业和消费类领域的创新型技术平台公司，相信在不久的未来，基于瞬知科技MEMS微控技术的产品也将会深入到人们日常生活的方方面面。
*免责声明：本文由作者原创。文章内容系作者个人观点，半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点，不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持，如果有任何异议，欢迎联系半导体行业观察。
今天是《半导体行业观察》为您分享的第2960内容，欢迎关注。
『
半导体第一垂直媒体
』
实时 专业 原创 深度
识别二维码
，回复下方关键词，阅读更多
晶圆｜集成电路｜设备
｜汽车芯片｜存储｜台积电｜AI｜封装
回复
投稿
，看《如何成为“半导体行业观察”的一员 》
回复
搜索
，还能轻松找到其他你感兴趣的文章！
