编者：中喷网 墨宸
一、微流控芯片技术原理和壁垒
微流控（Microfluid）芯片是一种基于CMOS晶圆和MEMS晶圆的多层混合异构晶圆技术的芯片，其由细微的流道管路、腔室、开关阀门、流体驱动和控制元件组成，能够在微米级、皮升尺度上对液体进行驱动、控制、处理及分析，具有对液体进行自动化并行处理和精准操控的能力。
微流控芯片从技术路线来说，包括热发泡、压电、连续几种技术路线，其中热发泡式由于成本低、喷孔密度高、可拼接扩展能力强（能做宽幅打印）、适用水性墨水、生物相容性好、分辨率高、打印速度较快等优势，被广泛用于消费级喷墨打印机、宽幅工业打印、生物打印等场景，且由于墨水配方和MEMS薄膜材料的迭代，未来也将在非宽幅工业打印、商业打印等场景逐渐替代压电式。
图1.1 微流控芯片技术路线对比
典型的热发泡式微流控芯片包括：1）驱动控制层：0.13-0.35 μm的CMOS工艺，主要用途是闭环控温、集成传感及控制、皮安电流检测等；2）薄膜驱动及传感层：采用贵金属+硅材料用MEMS工艺制成，精准匹配类液体材料（墨水、生物细胞、面板像素、染料等）的电气、热力学、物理特征，实现对于液滴的精准加热和控制发射；3）微流道层：采用光敏基材经过MEMS工艺制成微型流道，供加热发泡后带有动能的微小液体精准喷射到打印目标物上。
图1.2 热发泡式微流控芯片结构
热发泡式微流控芯片的技术壁垒在于芯片设计（强仿真验证能力、结构设计、国家IP封锁的绕过和自有完整IP的建立）、工艺与制造（高度定制化工艺，需要Foundry厂高度绑定配合并保密）、材料选型（可靠性和寿命、TSV铝互联工艺）、油墨适配、软件驱动定制化设计，并且要有系统化解决方案的设计能力（如喷墨打印头、生物仪器）才能在终端客户得到更好的应用和推广。
热发泡式微流控芯片的关键性能参数包括寿命、液滴大小及喷射速度、分辨率（喷孔密度）、芯片尺寸和可拼接能力、兼容液滴种类、喷射频率等。
二、微流控芯片行业应用和竞争格局
行业应用：微流控芯片主要用于数码印刷、生物医药、3D打印、纺织印染、电子信息等领域，其中数码印刷领域由于外资龙头如HP、Canon等多为IDM厂商（芯片→模组→设备），且在IP和专有技术方面拥有完整布局封锁，绕开难度极大；国内喷墨打印机的整机及上游芯片、模组国产化率低，尤其是芯片端之前多采用美国进口或中国台湾地区的低端仿制芯片，是典型的“卡脖子”产品；近年来由于国家对于打印安全的高度重视、以及消费级打印市场国产品牌的崛起和家庭消费打印的渗透率提升，对上游的喷墨打印芯片实现国产化的热度高涨。而生物医药领域近年来也高度重视数字液滴技术的应用，微流控芯片被逐渐用于细胞筛选、生物打印、药物输送、医疗检测、基因测序等应用领域。
图2.1 微流控芯片应用场景
图2.2 微流控芯片在生物医疗的应用
竞争格局：全球数码印刷领域的热发泡式微流控芯片（即喷墨打印头芯片）基本被HP和CANON两家垄断，二者的中高端芯片多自用，对外仅少量出货低端芯片给喷墨打印机友商；全球第三方芯片供应商有Memjet、船井（收购了Laxmark的喷墨打印业务），以及台系厂商如IUT、Microjet，该类厂商提供的芯片较为低端，限制了二三线喷墨打印机厂商的产品性能、产量和市占率，国产喷墨打印机在中国市场占有率仅10%；全球喷墨打印机厂商主要包括HP、CANON、EPSON、京瓷等。
国产微流控芯片厂商主要包括上海傲睿科技、杭州锐尔发、湖州美捷等，国产模组厂商包括上海傲睿、宁波得力微、珠海奔彩等，对应终端国产喷墨打印机客户主要包括汉图、奔图纳思达、得力、汉印等。全球采用热发泡技术的生物仪器供应商包括Cytena、Namocell、VIPS等，国内主要有上海傲睿。
全球喷墨打印机（热发泡路线）对应打印头市场规模约217.35亿元人民币，采用微流控技术的生物类设备及芯片耗材市场规模约93.72亿元人民币；其中中国喷墨打印机(热发泡路线)对应打印头市场规模约55.7亿元人民币，采用微流控技术的生物类设备及芯片耗材市场规模约18.74亿元人民币。考虑海外打印机市场多为一体化厂商垄断，海外生物类设备市场导入难度大，国内微流控芯片及模组厂商可以导入的有效市场约74.44亿元人民币。
三、投资建议
MEMS是安芯投资重点关注布局赛道，微流控芯片作为MEMS领域的重要细分品类（在打印、生物医疗等场景晶圆消耗量较高），在打印信息安全和消费打印国产需求旺盛的大背景下，虽然激光打印领域的中低端机型组装及部分零部件已实现国产化，但核心部件（如高精度感光鼓、显影剂、高端主控芯片、激光扫描单元）仍依赖进口或外资企业，高端机型技术与供应链仍由外资主导，而喷墨打印技术仍面临微流控芯片卡脖子、国际专利壁垒高、MEMS 制造水平较低等问题，国产替代需求明确；微流控芯片涉及液体的物理微处理过程，结构设计和仿真难度大，设计和验证周期长，定制化供应链要求高，长期被日美厂商垄断，具备硬卡替属性。
傲睿科技定位于全国产化的微流控芯片及相关应用产品（喷墨打印模组、生物仪器）的研发和销售，由国家特聘专家领衔并承担“01专项”、“国家自然科学基金委员会重点项目”等重大项目，是国内稀缺的拥有完整知识产权(数字液滴、数字雾化、数字微泵等)、已量产可与国际龙头对标的微流控产品的企业，填补了国内在喷墨打印、生物仪器方面的产业链空白，并取得了行业大客户的合作认可和战略入股，有望成为国内微流控芯片领域的领军企业。
安芯投资战略布局傲睿科技，期待傲睿科技能够快速实现全国产微流控芯片及相关产品的供应链自主可控和快速放量突破，解决国内喷墨打印和生物仪器等行业的痛点问题，提升中国数字液滴产业的国际竞争力。
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