編者：中噴網(wǎng) 墨宸

一、微流控芯片技術(shù)原理和壁壘

微流控（Microfluid）芯片是一種基于CMOS晶圓和MEMS晶圓的多層混合異構(gòu)晶圓技術(shù)的芯片，其由細微的流道管路、腔室、開關(guān)閥門、流體驅(qū)動和控制元件組成，能夠在微米級、皮升尺度上對液體進行驅(qū)動、控制、處理及分析，具有對液體進行自動化并行處理和精準(zhǔn)操控的能力。

微流控芯片從技術(shù)路線來說，包括熱發(fā)泡、壓電、連續(xù)幾種技術(shù)路線，其中熱發(fā)泡式由于成本低、噴孔密度高、可拼接擴展能力強（能做寬幅打印）、適用水性墨水、生物相容性好、分辨率高、打印速度較快等優(yōu)勢，被廣泛用于消費級噴墨打印機、寬幅工業(yè)打印、生物打印等場景，且由于墨水配方和MEMS薄膜材料的迭代，未來也將在非寬幅工業(yè)打印、商業(yè)打印等場景逐漸替代壓電式。

圖1.1 微流控芯片技術(shù)路線對比

典型的熱發(fā)泡式微流控芯片包括：1）驅(qū)動控制層：0.13-0.35 μm的CMOS工藝，主要用途是閉環(huán)控溫、集成傳感及控制、皮安電流檢測等；2）薄膜驅(qū)動及傳感層：采用貴金屬+硅材料用MEMS工藝制成，精準(zhǔn)匹配類液體材料（墨水、生物細胞、面板像素、染料等）的電氣、熱力學(xué)、物理特征，實現(xiàn)對于液滴的精準(zhǔn)加熱和控制發(fā)射；3）微流道層：采用光敏基材經(jīng)過MEMS工藝制成微型流道，供加熱發(fā)泡后帶有動能的微小液體精準(zhǔn)噴射到打印目標(biāo)物上。

圖1.2 熱發(fā)泡式微流控芯片結(jié)構(gòu)

熱發(fā)泡式微流控芯片的技術(shù)壁壘在于芯片設(shè)計（強仿真驗證能力、結(jié)構(gòu)設(shè)計、國家IP封鎖的繞過和自有完整IP的建立）、工藝與制造（高度定制化工藝，需要Foundry廠高度綁定配合并保密）、材料選型（可靠性和壽命、TSV鋁互聯(lián)工藝）、油墨適配、軟件驅(qū)動定制化設(shè)計，并且要有系統(tǒng)化解決方案的設(shè)計能力（如噴墨打印頭、生物儀器）才能在終端客戶得到更好的應(yīng)用和推廣。

熱發(fā)泡式微流控芯片的關(guān)鍵性能參數(shù)包括壽命、液滴大小及噴射速度、分辨率（噴孔密度）、芯片尺寸和可拼接能力、兼容液滴種類、噴射頻率等。

二、微流控芯片行業(yè)應(yīng)用和競爭格局

行業(yè)應(yīng)用：微流控芯片主要用于數(shù)碼印刷、生物醫(yī)藥、3D打印、紡織印染、電子信息等領(lǐng)域，其中數(shù)碼印刷領(lǐng)域由于外資龍頭如HP、Canon等多為IDM廠商（芯片→模組→設(shè)備），且在IP和專有技術(shù)方面擁有完整布局封鎖，繞開難度極大；國內(nèi)噴墨打印機的整機及上游芯片、模組國產(chǎn)化率低，尤其是芯片端之前多采用美國進口或中國臺灣地區(qū)的低端仿制芯片，是典型的“卡脖子”產(chǎn)品；近年來由于國家對于打印安全的高度重視、以及消費級打印市場國產(chǎn)品牌的崛起和家庭消費打印的滲透率提升，對上游的噴墨打印芯片實現(xiàn)國產(chǎn)化的熱度高漲。而生物醫(yī)藥領(lǐng)域近年來也高度重視數(shù)字液滴技術(shù)的應(yīng)用，微流控芯片被逐漸用于細胞篩選、生物打印、藥物輸送、醫(yī)療檢測、基因測序等應(yīng)用領(lǐng)域。

圖2.1 微流控芯片應(yīng)用場景

圖2.2 微流控芯片在生物醫(yī)療的應(yīng)用

競爭格局：全球數(shù)碼印刷領(lǐng)域的熱發(fā)泡式微流控芯片（即噴墨打印頭芯片）基本被HP和CANON兩家壟斷，二者的中高端芯片多自用，對外僅少量出貨低端芯片給噴墨打印機友商；全球第三方芯片供應(yīng)商有Memjet、船井（收購了Laxmark的噴墨打印業(yè)務(wù)），以及臺系廠商如IUT、Microjet，該類廠商提供的芯片較為低端，限制了二三線噴墨打印機廠商的產(chǎn)品性能、產(chǎn)量和市占率，國產(chǎn)噴墨打印機在中國市場占有率僅10%；全球噴墨打印機廠商主要包括HP、CANON、EPSON、京瓷等。

國產(chǎn)微流控芯片廠商主要包括上海傲?？萍?、杭州銳爾發(fā)、湖州美捷等，國產(chǎn)模組廠商包括上海傲睿、寧波得力微、珠海奔彩等，對應(yīng)終端國產(chǎn)噴墨打印機客戶主要包括漢圖、奔圖納思達、得力、漢印等。全球采用熱發(fā)泡技術(shù)的生物儀器供應(yīng)商包括Cytena、Namocell、VIPS等，國內(nèi)主要有上海傲睿。

全球噴墨打印機（熱發(fā)泡路線）對應(yīng)打印頭市場規(guī)模約217.35億元人民幣，采用微流控技術(shù)的生物類設(shè)備及芯片耗材市場規(guī)模約93.72億元人民幣；其中中國噴墨打印機(熱發(fā)泡路線)對應(yīng)打印頭市場規(guī)模約55.7億元人民幣，采用微流控技術(shù)的生物類設(shè)備及芯片耗材市場規(guī)模約18.74億元人民幣?？紤]海外打印機市場多為一體化廠商壟斷，海外生物類設(shè)備市場導(dǎo)入難度大，國內(nèi)微流控芯片及模組廠商可以導(dǎo)入的有效市場約74.44億元人民幣。

三、投資建議

MEMS是安芯投資重點關(guān)注布局賽道，微流控芯片作為MEMS領(lǐng)域的重要細分品類（在打印、生物醫(yī)療等場景晶圓消耗量較高），在打印信息安全和消費打印國產(chǎn)需求旺盛的大背景下，雖然激光打印領(lǐng)域的中低端機型組裝及部分零部件已實現(xiàn)國產(chǎn)化，但核心部件（如高精度感光鼓、顯影劑、高端主控芯片、激光掃描單元）仍依賴進口或外資企業(yè)，高端機型技術(shù)與供應(yīng)鏈仍由外資主導(dǎo)，而噴墨打印技術(shù)仍面臨微流控芯片卡脖子、國際專利壁壘高、MEMS 制造水平較低等問題，國產(chǎn)替代需求明確；微流控芯片涉及液體的物理微處理過程，結(jié)構(gòu)設(shè)計和仿真難度大，設(shè)計和驗證周期長，定制化供應(yīng)鏈要求高，長期被日美廠商壟斷，具備硬卡替屬性。

傲?？萍级ㄎ挥谌珖a(chǎn)化的微流控芯片及相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)品（噴墨打印模組、生物儀器）的研發(fā)和銷售，由國家特聘專家領(lǐng)銜并承擔(dān)“01專項”、“國家自然科學(xué)基金委員會重點項目”等重大項目，是國內(nèi)稀缺的擁有完整知識產(chǎn)權(quán)(數(shù)字液滴、數(shù)字霧化、數(shù)字微泵等)、已量產(chǎn)可與國際龍頭對標(biāo)的微流控產(chǎn)品的企業(yè)，填補了國內(nèi)在噴墨打印、生物儀器方面的產(chǎn)業(yè)鏈空白，并取得了行業(yè)大客戶的合作認可和戰(zhàn)略入股，有望成為國內(nèi)微流控芯片領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)。

安芯投資戰(zhàn)略布局傲?？萍迹诖令？萍寄軌蚩焖賹崿F(xiàn)全國產(chǎn)微流控芯片及相關(guān)產(chǎn)品的供應(yīng)鏈自主可控和快速放量突破，解決國內(nèi)噴墨打印和生物儀器等行業(yè)的痛點問題，提升中國數(shù)字液滴產(chǎn)業(yè)的國際競爭力。

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