傳感新品

【廈門大學(xué)：快速且高靈敏度的酵母生物傳感器用于檢測病原真菌】

G蛋白偶聯(lián)受體（G-protein-coupled receptors，GPCR）是高等真核生物中廣泛存在的感知和傳感實體，在細胞信號傳導(dǎo)以及免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用。通過利用GPCR的顯著傳感能力以及真核微生物釀酒酵母的遺傳特性來構(gòu)建生物傳感器可用于化學(xué)物質(zhì)、細菌、病毒和疾病的檢測，并且因其成本和便攜等特性，可應(yīng)用到多種不同釀酒酵母生物傳感器開發(fā)中。然而對于生物傳感器的性能而言，靈敏且可靠的輸出至關(guān)重要，尤其是對于目標(biāo)分析物可能以痕量濃度存在的低成本應(yīng)用。因此，迫切需要一種廣泛適用的策略來提高基于酵母GPCR的生物傳感器的檢測限和信號輸出，以滿足實際使用的要求

近日，廈門大學(xué)袁吉鋒教授團隊在Biosensors and Bioelectronics雜志上發(fā)表了一篇題為“Cascaded amplifying circuit enables sensitive detection of fungal pathogens”的研究論文。該論文在釀酒酵母中將GPCR信號通路與半乳糖調(diào)節(jié) (GAL) 系統(tǒng)耦合，并實施正反饋環(huán)路以增強酵母生物傳感器在真菌檢測方面的性能。證明了級聯(lián)放大電路可以顯著改善工程化酵母生物傳感器，具有更好的靈敏度和信號輸出幅度，這將為它們在公共衛(wèi)生領(lǐng)域的實際應(yīng)用鋪平道路。

研究人員前期在釀酒酵母中利用GPCR 信號級聯(lián)來重塑具有不同表達譜的酵母半乳糖調(diào)節(jié)子，展示了基于GPCR系統(tǒng)的可塑遺傳裝置可能為未來的代謝工程和生物傳感器應(yīng)用帶來巨大的希望。而GPCR系統(tǒng)在細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，已被廣泛用作酵母的傳感元件生物傳感器開發(fā)。因此研究人員在前期研究基礎(chǔ)上通過人工轉(zhuǎn)錄因子（synthetic transcription factor，sTF）將GPCR信號通路與半乳糖調(diào)節(jié)（GAL）系統(tǒng)連接起來（Cell Reports Methods, 2023, 3, 100647），引入了正反饋回路進一步增強酵母傳感器的性能，從而開發(fā)模塊化酵母生物傳感器，可低成本、靈敏且快速地檢測病原真菌。

首先，GPCR信號機制本質(zhì)上是可模塊化的，研究人員基于前期工作半乳糖調(diào)節(jié) (GAL) 系統(tǒng)通過人工轉(zhuǎn)錄因子與信息素感知的 GPCR 信號通路耦合，重塑了MAPK控制的轉(zhuǎn)錄因子，將輸出模塊重定位為半乳糖系統(tǒng)。通過使用來自病原真菌白色念珠菌的異源GPCR取代酵母天然Ste2受體調(diào)整GPCR蛋白的輸入模塊，重構(gòu)的酵母生物傳感器可感知來自病原真菌的外來信息素并觸發(fā)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)以誘導(dǎo)GAL系統(tǒng)下報告基因的表達（圖1）。

級聯(lián)放大在傳感器設(shè)計中可實現(xiàn)感知信號放大以及輸出信號的增強，因此研究人員在工程化酵母生物傳感器中引入一個額外的正反饋回路來增強靈敏度和信號輸出。具體的是，設(shè)計了一種正反饋放大器，即可自響應(yīng)的GAL系統(tǒng)控制下的Gal4表達盒組成（圖2）。感知真菌信息素后，傳感器系統(tǒng)除了控制報告基因的sTF之外，還包含額外的轉(zhuǎn)錄放大層，sTF 驅(qū)動Gal4轉(zhuǎn)錄激活劑的轉(zhuǎn)錄，從而進一步放大源自sTF的信號，以提高生物傳感器的靈敏度和輸出幅度。為了評估級聯(lián)放大生物傳感器的性能，使用不同梯度濃度的病原真菌白色念珠菌的信息素對其進行了測試，在同步敲除釀酒酵母GPCR系統(tǒng)的負反饋因子Sst2之后，級聯(lián)放大生物傳感器可具備靈敏的檢測性能，相比于初始傳感器，檢測限（LOD）提升了4000倍（從1 nM提升至0.25 pM），半最大有效濃度（EC50）提升了9700倍（從32.55 nM到3.323 pM）（圖3），此外，信號級聯(lián)的設(shè)計延長了劑量持續(xù)時間，即使在低劑量的信息素刺激下也能產(chǎn)生持續(xù)且顯著的信號輸出。且利用傳感器信號感知-信號輸出關(guān)系可進行信息素的定量分析。

此外，為了進一步確定傳感器的性能，研究人員還嘗試探究溫度、pH以及迭代培養(yǎng)對傳感器的性能影響，結(jié)果表明，基于GPCR的釀酒酵母傳感器具有明顯的穩(wěn)定性以及精確性（圖3）同時為了滿足未來的傳感器實際應(yīng)用，研究人員采用比色測定而不是依賴熒光信號來設(shè)計視覺輸出模塊，結(jié)果表明工程化酵母生物傳感器可以通過信號級聯(lián)放大來檢測真菌信息素，并產(chǎn)生肉眼可以捕獲的強烈信號輸出。

總之，這項研究成功地利用酵母中的級聯(lián)信號放大器來增強生物傳感器在檢測限、動態(tài)范圍和輸出幅度方面的性能。級聯(lián)信號放大使工程化酵母生物傳感器能夠在病原體檢測中提供更好的靈敏度和良好的可靠性。未來信號受體通過多個級聯(lián)信號放大的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和信號輸出模塊的組合優(yōu)化將最終實現(xiàn)眾多具有實際應(yīng)用價值的生物傳感器開發(fā)。

圖1：基于GPCR的釀酒酵母工程化傳感器

圖2：正反饋放大器提高工程化生物傳感器的性能

圖3：高靈敏度檢測和定量分析的工程化生物傳感器

傳感動態(tài)

【一年投資11家企業(yè)，柯力傳感大舉擴張為了什么？】

近期，柯力傳感公告已完成對華虹科技的收購，擁有華虹科技有表決權(quán)股份總數(shù)的52.77%。至此，柯力傳感2023年最大一筆對外投資落下帷幕。

2023年，柯力傳感完成對11家企業(yè)的投資并購，使用自有資金超5億元。在經(jīng)濟下行周期，如此大舉擴張為了什么？何時能迎來“收獲季”？

密集投資

“打造屬于柯力的傳感器‘森林’，2023年是轉(zhuǎn)型元年。”柯力傳感董事、副總裁、董事會秘書葉方之在展廳的生態(tài)投資墻前細細解析著產(chǎn)業(yè)布局藍圖。

柯力傳感投資涉及傳感器企業(yè)7家、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)3家、工業(yè)自動化企業(yè)1家。其中，傳感器領(lǐng)域覆蓋電量、光纖測溫、安全光柵、激光測量、視覺等多種物理量傳感器；工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域覆蓋食品、新能源自動化設(shè)備、煤礦物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)深化產(chǎn)業(yè)鏈。

柯力傳感投資的企業(yè)涉及一核心城市——深圳。“深圳，是柯力傳感的第二總部?！比~方之告訴記者，過去一年來，柯力傳感的足跡幾乎遍布深圳近400家傳感器上下游企業(yè)，而7家投資并購的企業(yè)便是“大浪淘沙”后的選擇。

去年2月，柯力傳感與深圳三電、科創(chuàng)板上市公司敏芯股份聯(lián)手打造深圳柯力三電科技有限公司，進軍電量傳感器領(lǐng)域。

電量傳感器作為電力電子設(shè)備的心臟，目前在光伏、新能源汽車、儲能等領(lǐng)域擁有廣泛應(yīng)用，對于國內(nèi)民營企業(yè)而言，具有國產(chǎn)替代的廣闊市場前景。這也是柯力傳感布局電量傳感器的題中之義。

實現(xiàn)投資并購企業(yè)間的串聯(lián)，達成深度綁定上游產(chǎn)業(yè)鏈的同時，柯力傳感通過橫向投資布局，擴展下游產(chǎn)業(yè)鏈的“觸角”。比如，布局鋰電池負極材料、食品加工、礦井物探儀器等傳感器高需求行業(yè)，完成道金智能、?？茩C械、華虹科技的投資并購交易，獲得財務(wù)回報的同時，為自身傳感器拓寬應(yīng)用場景。

葉方之表示，2023年-2025年是柯力傳感投資并購多物理量傳感器的轉(zhuǎn)型階段，預(yù)計對各投資對象均會要求相應(yīng)業(yè)績承諾，進而保障短期的業(yè)績穩(wěn)健增長。

柯力之“變”

細品柯力傳感版圖大舉擴張的背后，是向下深耕行業(yè)裝備、向上編織產(chǎn)業(yè)生態(tài)的“傳感器矩陣平臺”的打造邏輯。柯力傳感考慮到，目前，傳感器行業(yè)正在面臨明顯的數(shù)字化、融合化、一體化趨勢，多物理量融合已是勢在必行。

“要想打破行業(yè)‘天花板’，柯力傳感必須要變！”葉方之說。

多物理量傳感器融合可劃分為三階段：一是成為單一物理量傳感器企業(yè)龍頭；二是實現(xiàn)多物理量傳感器的投資布局；三是實現(xiàn)多物理量傳感器的深度融合。

單一領(lǐng)域方面，作為國家級制造業(yè)單項冠軍企業(yè)，柯力傳感已完成第一階段的目標(biāo)。這輪投資便是其由“1”向“N”轉(zhuǎn)變的重要一步。

柯力傳感已具有鋼制傳感器、鋁制傳感器、數(shù)字傳感器、微型傳感器等品類，通過投資并購的快速推進高效達成多樣化目標(biāo)，從而向第三階段邁進。

目前，柯力傳感要求子公司之間，以及子公司與被投企業(yè)之間展開業(yè)務(wù)合作，將“溫度+電量”“壓力+重力”兩對孿生的物理量實現(xiàn)融合，達到資源間產(chǎn)生“乘數(shù)效應(yīng)”。比如，柯力傳感戰(zhàn)略投資的深圳高科技企業(yè)威勤電子研制壓力、溫濕度、液位、傾角、激光顆粒物等多品種傳感器。多物理實現(xiàn)融合，可逐步提升對人形機器人、工業(yè)機器人、工業(yè)自動化等場景的服務(wù)能力。

“在機器人領(lǐng)域，我們是配角，但我們希望成為名配角?！比~方之介紹，柯力傳感研發(fā)的三維力、 六維力等多維力傳感器，在機器手臂的關(guān)節(jié)中大有可為，不僅能對其運動與工作載荷監(jiān)測，還能完成曲面研磨拋光、精雕加工、醫(yī)療設(shè)備精密測控等。

如今，柯力傳感還在“人形機器人”所涉及的觸覺、視覺傳感器領(lǐng)域?qū)ふ腋鼜V闊的市場與投資機會。

面對人形機器人所帶來的產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇，柯力傳感在已有的微型、扭矩、多維力等高端力學(xué)傳感器品類之上進行了多款扭矩傳感器、多維力傳感器等產(chǎn)品的送樣和試制。

產(chǎn)業(yè)集聚

前有“先鋒”開路，后有“護城河”深筑。

寧波總部“雙K”大樓外，金山路上占地30畝的八期制造工廠，銀海路上占地20畝的機加工廠區(qū)，慈城江北高新區(qū)內(nèi)占地73畝的新工廠……是柯力傳感在寧波的“糧草營”。

目前，柯力傳感在寧波、安徽、鄭州三大制造基地有近700畝的實體制造基地和產(chǎn)業(yè)園區(qū)。

走進柯力傳感八期工廠中的小測試車間，產(chǎn)品、工人、設(shè)備三位一體正緊鑼密鼓地進行檢測工作，近20張工作臺前，零點漂移、輸出阻抗、相臨點位誤差等方面的測試均在此完成。

“我們主要負責(zé)1噸以內(nèi)的稱重傳感器。”小測試崗李師傅告訴記者，他手中正在進行測試的是即將發(fā)往海外的2600只稱重傳感器。

稱重傳感器是柯力傳感的發(fā)家產(chǎn)品，傳感器業(yè)務(wù)的營收則是柯力傳感的“壓艙石”。盡管2023年業(yè)績還未發(fā)布，但已有9家機構(gòu)一致預(yù)測其營收將達12.22億元，同比增長15.26%。

“位于慈城（江北高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園）的新工廠按‘黑燈工廠’打造?！比~方之介紹，該工廠目前已經(jīng)建成，計劃2024年上半年投入使用。

除了供給柯力傳感的高端力學(xué)傳感器產(chǎn)線使用外，新工廠將有更多獲投企業(yè)搬進場內(nèi)，比如，深圳市柯力三電科技有限公司的華東地區(qū)產(chǎn)線，預(yù)計于2025年上半年進駐。

柯力傳感寧波總部所在的寧波市工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)特色產(chǎn)業(yè)園，目前有注冊登記企業(yè)600多家，實際入駐企業(yè)280家，其中包括傳感器、模組、材料、智能裝備等8大垂直產(chǎn)業(yè)鏈及平臺類企業(yè)。而正在建設(shè)的十六期工程——一幢18層的人工智能研發(fā)中心，將于今年5月建成投入使用。此外，鄭州工廠總面積超126畝的新工廠，也將于今年一季度投產(chǎn)。

葉方之表示，寧波、鄭州兩大制造基地的投產(chǎn)使用，有望提升柯力傳感在應(yīng)變式傳感器、儀表領(lǐng)域的產(chǎn)能規(guī)模，并為相關(guān)子公司提供新的產(chǎn)能空間。

【中國電科：加快汽車芯片、高效能電池等領(lǐng)域技術(shù)攻關(guān)】

據(jù)中國電科消息顯示，中國電科黨組3月14日召開擴大會議。會議強調(diào)，要積極參與我國新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，跟進落實國家有關(guān)政策導(dǎo)向，加快汽車芯片、高效能電池等領(lǐng)域技術(shù)攻關(guān)，提高核心產(chǎn)品市場競爭力和規(guī)?；瘧?yīng)用水平，為培育和促進新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展貢獻電科力量。

近日，中國電科遴選推薦的3家企業(yè)，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)研究院所屬河北中瓷電子科技股份有限公司、電科東信所屬東信和平科技股份有限公司、中國電科14所所屬南京洛普股份有限公司，憑借均衡的企業(yè)綜合實力和突出的核心產(chǎn)品優(yōu)勢，成功入選工信部第八批制造業(yè)單項冠軍企業(yè)名單。

中國電科擁有電子信息領(lǐng)域相對完備的科技創(chuàng)新體系，在電子裝備、網(wǎng)信體系、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)安全等領(lǐng)域占據(jù)技術(shù)主導(dǎo)地位。

1月25日，中國電科與哈爾濱工業(yè)大學(xué)簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議。雙方表示，中國電科與哈爾濱工業(yè)大學(xué)肩負著強化國家戰(zhàn)略科技力量的使命責(zé)任，雙方開展戰(zhàn)略合作，對于深入實施科教興國戰(zhàn)略、人才強國戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，支撐高水平科技自立自強具有重要意義。前期，雙方緊密溝通對接，相互支撐配合，為推動更深層次合作奠定了堅實基礎(chǔ)。

【消息稱日月光拿下蘋果 M4 芯片先進封裝訂單】

3 月 18 日消息，據(jù)臺媒《經(jīng)濟日報》報道，臺企日月光獲得蘋果 M4 芯片的先進封裝訂單。日月光與蘋果有著長期合作關(guān)系，曾為蘋果提供芯片封測、SiP 系統(tǒng)級封裝等服務(wù)。

以往蘋果 M 系 Apple Silicon 芯片由臺積電同時負責(zé)前道芯片生產(chǎn)和后道先進封裝。此次蘋果對先進封裝和芯片代工的訂單進行分拆，成為日月光先進封裝產(chǎn)能首個大客戶。

據(jù)了解，日月光將負責(zé)把 M4 處理器同 DRAM 內(nèi)存進行 3D 封裝整合，預(yù)計將于下半年開始生產(chǎn)。

▲與 36GB 內(nèi)存一同封裝的蘋果 M3 Pro 處理器。圖源蘋果官網(wǎng)

該過程整體難度在臺積電的 InFO 和 CoWoS 兩種先進封裝實現(xiàn)之間，考慮到日月光在先進封裝領(lǐng)域的長期布局，不存在技術(shù)問題。

從日月光官網(wǎng)了解到，該企業(yè)于 2022 年推出了 VIPack 先進封裝平臺。此平臺包括基于高密度 RDL 重布線層的 FOPoP、FOCoS、FOCoS-Bridge、FOSiP 四項技術(shù)以及基于 TSV 硅通孔的 2.5D / 3D IC 封裝和 CPO 光學(xué)共封裝兩項技術(shù)，可提供全面解決方案。

業(yè)界認為此次蘋果下單可帶來示范效應(yīng)，日月光未來先進封裝客戶將進一步增加。

【意大利工業(yè)部長：英特爾已擱置在意法兩國投資計劃】

3 月 15 日消息，據(jù)路透社報道，意大利工業(yè)部長阿道夫?烏爾索（Adolfo Urso）在意北部城市維羅納向記者表示英特爾已擱置在意大利和法國的投資計劃。

烏爾索稱，相較于在德國等地的計劃，這家科技巨頭“放棄或推遲了在法國和意大利的投資”。

英特爾已向德國環(huán)保部門遞交了馬格德堡 Fab29 晶圓廠一期項目的藍圖。

這位部長表示，如果英特爾改變主意并重新啟動其在意建廠計劃，意大利仍然熱衷于歡迎英特爾：“如果它決定完成這些項目，我們?nèi)匀辉谶@里”。

英特爾之前宣布計劃在十年內(nèi)向歐洲投資 800 億美元以建設(shè)產(chǎn)能。作為該計劃的一部分，英特爾曾于 2021~2023 年就在意大利建設(shè)先進封裝工廠與意政府進行磋商，也表達過在法國建設(shè)研發(fā)設(shè)施的意向。

不過，在英特爾 CEO 帕特?基辛格（ Pat Gelsinger ）2023 年初表示“年底前決定”后，在意建廠計劃就沒有了下文；而在法建設(shè)研發(fā)機構(gòu)的計劃則完全停留在紙面上。

烏爾索部長表示，除本周稍早前 Silicon Box 宣布的 32 億歐元意大利先進封裝廠外，未來數(shù)月還將有其他海外投資進入意大利半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。

【背照式/堆棧式傳感器？有什么區(qū)別？】

背照式傳感器（BSI）

構(gòu)造特點：在背照式傳感器中，光敏元件位于電路層的后方，這意味著光線直接照射到光敏元件上，不會被電路層阻擋。這種設(shè)計提高了傳感器對光的接收能力，尤其是在低光環(huán)境下。

優(yōu)點：相較于傳統(tǒng)的前照式傳感器，背照式傳感器能更有效地捕捉光線，提高了圖像的亮度和清晰度，減少了噪點，尤其是在弱光條件下。

GFX100S

堆棧式傳感器

構(gòu)造特點：堆棧式傳感器采用了更為先進的設(shè)計，它將光敏元件層、電路層和其他處理層分開并堆疊在一起。這種設(shè)計不僅繼承了背照式傳感器的優(yōu)點，還將圖像處理電路和存儲單元集成到傳感器中，提高了數(shù)據(jù)處理速度和效率。

優(yōu)點：堆棧式傳感器因其高速數(shù)據(jù)讀取能力而著稱，能夠支持更高的連拍速度和視頻錄制幀率。同時，它還能進一步提高圖像質(zhì)量，減少滾動快門畸變等問題。

堆棧式結(jié)構(gòu)

總結(jié)來說，背照式傳感器通過改進光線接收方式提高了圖像質(zhì)量，而堆棧式傳感器則在背照式的基礎(chǔ)上通過先進的層疊設(shè)計大幅提升了數(shù)據(jù)處理速度和圖像質(zhì)量，適用于對拍攝速度和畫質(zhì)有更高要求的場合。

堆棧式傳感器通常也是基于背照式（BSI, Back-Side Illuminated）技術(shù)的。這意味著堆棧式傳感器不僅采用了背照式傳感器的設(shè)計，允許光線更直接地照射到光敏元件上，提高了光線捕捉效率和圖像質(zhì)量，尤其在低光環(huán)境下。

同時，它還通過將傳感器的光敏部分和電子處理層分離開來，并以堆疊的方式組合，大大提高了數(shù)據(jù)處理的速度和效率。

這種結(jié)合了背照式技術(shù)和堆棧技術(shù)的傳感器，使得堆棧式傳感器在高速拍攝、視頻錄制以及高效圖像處理方面表現(xiàn)出色，特別適合需要快速處理大量數(shù)據(jù)的高速相機。

審核編輯 黃宇