ایران درختی تنومند در باغ فناوری‌های میکرو

شکوفه‌های نوآوری از ریشه‌های طراحی تراشه تا میوه‌های تشخیص پزشکی.

کد خبر: ۸۰۷۱۶۳

تاریخ: ۰۵ خرداد ۱۴۰۴ - ۰۹:۱۳

به گزارش ایران اکونومیست؛ فناوری میکرو که از دهه ۱۳۷۰ در ایران با هدف کاهش وابستگی فناورانه و ارتقای زیرساخت‌های صنعتی، پزشکی و دیجیتال مورد توجه قرار گرفته، حالا با اجرای طرح‌های پژوهشی، حمایت از شرکت‌های دانش‌بنیان و توسعه زنجیره ارزش در حوزه‌هایی مانند میکروالکترونیک، برداشت انرژی، الکترونیک چاپی و ابزارهای تشخیص در بالین، گامی بلند به سوی بومی‌سازی دانش پیشرفته و کاربردی برداشته و اکنون وارد فاز انعقاد قرارداد با برخی از شرکت‌ها در این حوزه شده است.

میکروالکترونیک یکی از زیرشاخه‌های مهم و راهبردی مهندسی الکترونیک است که به طراحی و ساخت قطعات و مدارهای الکترونیکی در مقیاس میکرومتری می‌پردازد. این حوزه، زیرساخت بسیاری از فناوری‌های نوین همچون تلفن‌های هوشمند، حسگرها، تجهیزات پزشکی، خودروهای هوشمند، سامانه‌های هوایی و دستگاه‌های اینترنت اشیا را تشکیل می‌دهد.

با گسترش نیاز به تجهیزات هوشمند و کم‌مصرف، اهمیت توسعه و بومی‌سازی فناوری‌های میکروالکترونیکی در کشورهای در حال توسعه از جمله ایران، بیش از پیش افزایش یافته است.

در سال‌های اخیر، ایران با تکیه بر ظرفیت‌های فناورانه داخلی، دانشگاه‌های تخصصی و شرکت‌های دانش‌بنیان، گام‌هایی جدی در مسیر توسعه این فناوری کلیدی برداشته است. تمرکز بر طراحی بدون کارخانه (Fabless Design)، تولید حسگرهای هوشمند، توسعه سامانه‌های تشخیص پزشکی، و پشتیبانی از صنایع مبتنی بر میکروالکترونیک، از جمله اولویت‌هایی است که در نقشه راه فناوری کشور برای سال ۱۴۰۳ مورد توجه قرار گرفته است.

فناوری میکرو که ابتدا در حوزه الکترونیک به‌عنوان بخشی از تحقیقات علمی و در ادامه به‌عنوان یک صنعت مطرح شد؛ از دهه ۱۹۶۰ به ‌عنوان صنعتی پیشتاز ، محرک توســعه علمی در زمینه‌های گونا گون شد. اهمیت راهبردی فناور ی‌های میکرو در توســعه اقتصادی، صنعتی، دفاعی و اجتماعی سبب شد این حوزه اولویت‌های کشورهای مختلف قرار گیرد؛ چرا که این فناوری در بخش‌های مختلفی از جمله حمل‌ونقل، سلامت، کشاورزی، انرژی، دفاعی و غیره است.

همچنان در زمره ارزش‌ افزوده چشمگیری ایجاد کرده و راهکاری برای عبور از چالش‌های صنعتی و اجتماعی است. در ایران نیز از دهه ۱۳۷۰ برنامه‌ریزی برای گسترش این فناوری با تأسیس ستادهای تخصصی، ورود صنایع به تولید قطعات و آموزش نیروی انسانی آغاز شد.

این فناور ی با بهینه‌سازی فرآیندهای صنعتی، مدیریت انرژی و ارتقای خدمات سلامت، علاوه‌ بر تأمین زیر ساخت‌های ضروری برای تحقق اهداف دیجیتال و اقتصادی کشور، وابستگی به فناوری‌های خارجی را کاهش داده و جایگاه مناسبی در عرصه تحول دیجیتال ایجاد می‌کنند.

با وجود ایجاد زیرساخت‌های پژوهشی و کسب تجربیات ارزشمند، هنوز شکاف فناورانه قابل ‌توجهی میان ایران و کشورهای پیشرو وجود دارد. بر اساس ماده 1 سند ملی توسعه علوم و فناور ی نانو، فناوری‌های مواد، قطعات و سیستم‌ها که در آنها یکی از ابعاد در مقیاس میکرو (1.0 تا 1000 میکرون) باشد،به‌ عنوان فناوری میکرو شناخته می‌شود.

این فناوری‌ها در حوزه‌های مواد دارای اندازه میکرو ، میکروالکترونیک، سیستم‌های میکرو الکترومکانیکی، میکرو روبات‌ها، آزمایشگاه روی تراشه و میکرو حسگرها قرار گرفته و حوزه‌هایی مانند میکروبیولوژی و سایر زیرمجموعه‌های زیست‌فناور ی مستثنی هستند.

اقدامات صورت گرفته در سال 1403 مرتبط با هر یک از چهار حوزه تمرکز میکروالکترونیک برای طراحی و توسعه تراشه‌های نیمه رسانا و نیز برای ادغام عناصر مکانیکی و الکترونیکی در کاربردهای های خودرویی، پزشکی و ابزار دقیق، سامانه‌ها و ابزارهای پایش خود توان برای نظارت هوشمند، الکترونیک چاپی برای مدارهای انعطاف پذیر و آزمون‌های تشخیص بر بالین برای خدمات پزشکی تشریح می‌شود.

توسعه زنجیره ارزش فناوری میکروالکترونیک و نیمه‌هادی‌ها

طرح‌های مطالعاتی حوزه میکروالکترونیک در سال 1403 به این شرح است:

ردیف

عنوان

حوزه تمرکز

وضعیت

1

مطالعه‌فناری‌های‌آینده‌وشناسایی‌روندهای‌نوظهوردرمیکروالکترونیک

میکروالکترونیک

منتشرشده

2

مطالعه‌تجهیزات‌منتخب‌فب‌های تولیدتراشه

"

منتشرشده

3

شناسایی‌وپایش آزمایشگاه‌های‌تخصصی‌در حوزه میکروالکترونیک

"

درحال‌تدوین

4

مطالعه صنعتی نیمه هادی چین

"

منتشرشده

برگزاری فراخوان مشترک با بنیاد علم ایران در سال 1403 از دیگر اقدامات ستاد میکرو و نانو معاونت در این حوزه بوده است.در سال گذشته این ستاد هماهنگی‌های لازم با بنیاد علم به‌منظور تعیین چارچوب‌های فراخوان مشترک در حوزه شناسایی، ارزیابی و حمایت از طرح‌های توسعه فناور ی و محصول در حوزه «مدارهای مجتمع با کاربرد خاص» و با اولویت پژوهشی طراحی مدارهای مجتمع با کاربرد خاص (ASIC)و بخش‌های اصلی ریزتراشــه‌ها با هدف تولید بدون کارخانه (Fabless) سنسورها و تجهیزات میکروالکترونیک صورت پذیرفت.

این فراخوان در حوزه‌های کاربردی خودرو و حمل‌ونقل، ابزارهای پزشــکی، ابزارها و تجهیزات عمومی صنعتی و الکترونیک مصرفی در تیرماه 1403 در دو ســطح طرح‌های پژوهشی و رساله‌های دکتری برگزار شد و موعد ارسال پیشنهاد شده تا پایان سال تمدید شد. طرح‌های منتخب این فراخوان به شرح زیر است:

بررسی تاثیر نانو ذرات و نانو سیم‌های سنتزی اکسید، نیکل لیتیوم‌دار شده به عنوان پرکننده بر ریز ساختار و رفتار الکتروشیمیایی غشاهای پلیمری بر پایه نشاسته قابل کاربرد به عنوان الکترولیت جامد در باتری‌های لیتیوم-یون از سوی دانشگاه محقق اردبیلی با اعتباری بالغ بر 3 هزار میلیون ریال

رساله دکتری مشترک با عنوان تاثیر زئولیت بر انتخاب‌گری حسگرهای مبتنی بر اکسید قلع نسبت به استون با اعتبار بالغ بر 1100 میلیون ریال

حمایت از شرکت های حوزه سنسورهای پیشرفته صنعتی

در سال گذشته در راستای حمایت تز توسعه محصولات آشکارساز شعله مدل H3100R، حسگر ناوبری حین حفاری (GWD)و حسگر گازی برای شناسایی گاز هیدروژن سولفید تولید شده در 3 شرکت دانش بنیان برای دریافت تسهیلات به برنامه رینکست ستاد نانو (برنامه حمایت از فعالیت‌های تخقیق و توسعه در شرکت‌های صنعتی بزرگ و متوسط) معرفی شدند و این شرکت‌ها مشمول حمایت 30 هزار میلیون ریالی این ستاد شدند.

این حمایت به جذب سرمایه گذاری برای شرکت‌های فعال در حوزه سنسورهای پیشرفته صنعتی و حمایت از توسعه محصولات بومی منجر شد به گونه‌ای که آشکارساز شعله در طیف فرابنفش و فروسرخ یکی از شرکت‌ها در خطوط انتقال نفت و گاز و موتورخانه‌ها نصب شده و قادر به رصد مداوم شعله است و گزارش‌های لازم را به اپراتور ارسال می‌کند.

توسعه زنجیره ارزش فناوری سامانه های پایش خودتوان

در این راستاد اقدام به اجرای طرح‌های مطالعاتی حوزه برداشت انرژی و سامانه‌های پایش خود توان شد. طرح مطالعاتی فناوری‌های برداشت انرژی یکی از این مطالعات بود که با هدف بررسی اصول علمی، چالش‌های فنی، روندهای بازار و فرصت‌های توسعه فناوری‌های برداشت انرژی تدوین شد.

در این پژوهش، فناوری‌های مختلف برداشت انرژی از جمله پیزوالکتریک، تریبوالکتریک، الکترومغناطیس،‌ترموالکتریک، پیروالکتریک و امواج رادیویی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته‌اند.

نتایج این مطالعه نشان داد که هر یک از این فناوری‌ها دارای مزایا و محدودیت‌هایی هستند که بر اساس نوع کاربرد می‌توانند رد صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرند.

طرح مطالعاتی سنسورهای پایش عال ئم محیطی خودتوان

در سال 1403 مطالعه‌ای بـا موضـوع بررسی فناوری‌های مورد استفاده در سنسورهای پایش علایم محیطی خودتوان و تحلیل محصولات تجاری شـده در این حوزه در دستور کار قرار گرفت. در این پژوهش، 17 محصول تجاری شده از شرکت‌های بین‌المللی مورد بررسی قرار گرفت که نشان‌دهنده گسترش روزافزون فناوی‌های سنسورهای خودتوان در صنایع مختلف است.

محصولات تحلیل‌ شده شامل سنسورهایی بــا فناوری‌های برداشت انرژی از امواج رادیویی، ترموالکتریک و پیزوالکتریک هستند که برای نظارت بر دارایی‌ها و زنجیره تأمین، نظارت بر تجهیزات صنعتی دوار و تله بخار، نظارت بر خطوط ریلی و واگن‌های باری به کار گرفته می‌شوند.

برای این منظور ، پایگاه‌های علمی Science of Web و Scopus مورد بررسی قرار گرفتند تا محققان کلیدی، دانشگاه‌های فعال و روند پژوهشی این حوزه شناسایی شوند. از جمله نتایج این مطالعه این بود که دانشگاه صنعتی اصفهان در حوزه برداشت انرژ ی از ارتعاشات، دانشگاه علم و صنعت ایران در زمینه برداشت از حرارت و دانشگاه تربیت مدرس در بخش برداشت انرژ ی از امواج فعال هستند.

ستاد توسعه فناوری‌های نانو و میکرو و بنیاد ملی علم ایران، طی فراخوانی، فناوران و فعالان در حـوزه برداشت انرژی را به ارسال طرح‌های خود دعوت کردند.

پس از دریافت و ارز یابی 39 طرح ارسالی، در نتیجه 5 طرح به‌منظور تأمین مالی در حوزه سرمایه انسانی ستاد نانو انتخاب شد که در نهایت یک طرح با عنوان «حمایــت از توسعه فناوری نانو فیلتر با قابلیت حذف ذرات معلق آلاینده هوا» مربوط به حسین فشــندی؛ عضو هیئت‌علمی دانشــگاه صنعتی اصفهان مورد تأیید قرار گرفت و 6 طرح از ســوی بنیاد علم ایران تأیید و مورد حمایت قرار گرفتند که وضعیت پیشــرفت آنها در طول ســال 1403 به شرح جدول زیر است:

در سال گذشته نیز این ستاد با هدف شناسایی فناوران،‌ارزیابی توانمندی‌های علمی و حمایت از پروژه‌های پژوهشی و توسعه محصول، اقدام به برگزاری فراخوانی در حوزه برداشت انرژی کرده است و در نهاین طرح «توسعه سنسورهای خودتوان بر پایه فناوری پیزوالکتریک برای نظارت بر لوله‌های انتقال نفت و گاز» به دلیل انطباق با اهداف پروژه برای ورود به روند حمایتی انتخاب شد.

طرح مطالعاتی مرتبط با فناوری‌های الکترونیک چاپی

در سال گذشته طرح مطالعاتی با هدف بررسی مفاهیم پایه، مزایا، روش‌های تولید، کاربردها، جوهرها و همچنین چشم انداز آینده و چالش‌های حوزه الکترونیک چاپی تعریف شد. در این گزارش مزایای الکترونیک چاپی و کاربردهای گسترده این فناوری در صنایع مختلف مانند حسگرهای پوشیدنی، پزشکی، کشاورزی، صنایع غذایی، خودرو، دفاعی و اینترنت اشیا تشریح شد و حسگرهای چاپی انعطاف پذیر با انواع عملکردها چون پیزورزیستیو، پیزوالکتریک، حرارتی، لمسی و غیره مورد بررسی قرار گرفتند.

در کنار آن، با توجه به ادامه همکاری ستاد فناوری‌های نانو و میکرو با دفتر مطالعات تطبیقی و مشارکت در تدوین استانداردهای بین‌المللی سازمان ملی استاندارد ایران، کمیته فنی الکترونیک چاپی به منظور توسعه اکوسیستم و با هدف معرفی و به هم رسانی توسعه دهندگان فناوری، متقاضیان و توسعه دهندگان کسب و کار در ابتدای سال 1403 فعالیت مجدد خود را از سر گرفت و در این راستا بررسی و اظهار نظر در مورد پیش نویس استانداردهای سازمان بین‌المللی الکتروتکنیک در مراحل مختلف تدوین و ارسال نظرات کارشناسی در زمان‌های تعیین شده به دبیرخامه کمیته انجام شد.

توسعه فناوری‌های نرتبط با ابزارهای تشخیص بر بالین

مطالعات مرتبط با فناوری‌های تشخیص بالین به این شرح است:

- تدوین مطالعه الزامات اخذ مجوز ابزارهای تشخیص بر بالین
- انتشار بانک اطلاعات زنجیره ارزش ابزارهای تشخیص بر بالین

همچنین در تیر سال گذشته فراخوان مشترکی میان ستاد نانو و میکرو و بنیاد علم ایران منتشر شد که 9 طرح مورد ارزیابی قرار گرفتند که تاکنون طرح دکتر اسماعیل حیدری از دانشگاه خوارزمی با عنوان «تولید زیست حسگر تشخیص بر بالین غلظت آنی اکسیژن بر پلتفرم فوتولومینسانس میکروسوزنی با به کارگیری یادگیری ماشین»، طرح دکتر مهدی کریمی از دانشگاه علوم پزشکی ایران با عنوان «تولید کیت تشخیص سریع عامل بیماری CCHF با استفاده از کربن دات و فناوری کریسپر» و طرح دکتر زینب صالحی از دانشگاه تهران با عنوان «طراحی و بررسی نانوبیوحسگر الکتروشیمیایی میکروفلوئیدیک کاغذی مبتنی بر مکسین عامل‌دار برای تشخیص زودهنگام سرطان» برگزیده و در مرحله انعقاد قرار دارند.

در سال 1403 با توجه به اهمیت حوزه تشخیص بر بالین و ضرورت دستیابی به تشــخیص‌های به‌موقع، سریع و ارزان در کشور ، فراخوان برنامه میکرو با عنوان «طراحی و تولید زیرساخت‌ها و ابزارهای آزمون‌های تشخیص بر بالین»‌ برگزار شد که از میان طرح‌های در یافتی 10 طرح انتخاب شــد که از این میان، 6 طرح در قالب گرنت و 4 طرح در قالب تسهیلات، مورد حمایت قرار خواهند گرفت. عناوین این طرح‌ها به این شرح است:

- طراحی و ساخت دستگاه شمارش و افتراق سریع گلبول‌های سفید خون
- کیت تشخیص سریع و دقیق ناقلین و بیماریان ژنتیکی آتروفی عضلانی نخاعی SMA
- تولید پروتئین نوترکیب NT-proBNP و طراخی کیت تشیخص رپید تست
- کمک به طراح حمایت از توسعه زنجیره ارزش POCT از طریق میکروسکوپ مجهز به نرم افزار آنالیز اسپرم در راستای اهداف ستاد
- کمک به طرح توسعه زنجیره ارزش ابزارهای تشخیص بر بالین مبتنی بر ۶ LAMP در راستای اهداف ستاد
- کمک به طرح توسعه فناوری کیت تشخیص تک‌کاناله برای شناسایی بیماری اسهال دام در راستای اهداف ستاد
- کمک به طرح توسعه فناوری چیپ و حسگر تشدید پلاسمون سطحی در راستای اهداف ستاد
- کمک به طرح حمایت از توسعه زنجیره ارزش POCT از طریق دستگاه قابل‌حمل تشخیص سریع نوع گروه خونی در راستای اهداف ستاد
- طراحی و ساخت کیت تشخیصی مبتنی بر DNA برای شناسایی سریع سم آفلاتوکسین M1 در شیر خام