传感新品

【厦门大学：快速且高灵敏度的酵母生物传感器用于检测病原真菌】

G蛋白偶联受体（G-protein-coupled receptors，GPCR）是高等真核生物中广泛存在的感知和传感实体，在细胞信号传导以及免疫调节中发挥着重要作用。通过利用GPCR的显著传感能力以及真核微生物酿酒酵母的遗传特性来构建生物传感器可用于化学物质、细菌、病毒和疾病的检测，并且因其成本和便携等特性，可应用到多种不同酿酒酵母生物传感器开发中。然而对于生物传感器的性能而言，灵敏且可靠的输出至关重要，尤其是对于目标分析物可能以痕量浓度存在的低成本应用。因此，迫切需要一种广泛适用的策略来提高基于酵母GPCR的生物传感器的检测限和信号输出，以满足实际使用的要求

近日，厦门大学袁吉锋教授团队在Biosensors and Bioelectronics杂志上发表了一篇题为“Cascaded amplifying circuit enables sensitive detection of fungal pathogens”的研究论文。该论文在酿酒酵母中将GPCR信号通路与半乳糖调节 (GAL) 系统耦合，并实施正反馈环路以增强酵母生物传感器在真菌检测方面的性能。证明了级联放大电路可以显著改善工程化酵母生物传感器，具有更好的灵敏度和信号输出幅度，这将为它们在公共卫生领域的实际应用铺平道路。

研究人员前期在酿酒酵母中利用GPCR 信号级联来重塑具有不同表达谱的酵母半乳糖调节子，展示了基于GPCR系统的可塑遗传装置可能为未来的代谢工程和生物传感器应用带来巨大的希望。而GPCR系统在细胞信号转导中发挥着至关重要的作用，已被广泛用作酵母的传感元件生物传感器开发。因此研究人员在前期研究基础上通过人工转录因子（synthetic transcription factor，sTF）将GPCR信号通路与半乳糖调节（GAL）系统连接起来（Cell Reports Methods, 2023, 3, 100647），引入了正反馈回路进一步增强酵母传感器的性能，从而开发模块化酵母生物传感器，可低成本、灵敏且快速地检测病原真菌。

首先，GPCR信号机制本质上是可模块化的，研究人员基于前期工作半乳糖调节 (GAL) 系统通过人工转录因子与信息素感知的 GPCR 信号通路耦合，重塑了MAPK控制的转录因子，将输出模块重定位为半乳糖系统。通过使用来自病原真菌白色念珠菌的异源GPCR取代酵母天然Ste2受体调整GPCR蛋白的输入模块，重构的酵母生物传感器可感知来自病原真菌的外来信息素并触发信号转导以诱导GAL系统下报告基因的表达（图1）。

级联放大在传感器设计中可实现感知信号放大以及输出信号的增强，因此研究人员在工程化酵母生物传感器中引入一个额外的正反馈回路来增强灵敏度和信号输出。具体的是，设计了一种正反馈放大器，即可自响应的GAL系统控制下的Gal4表达盒组成（图2）。感知真菌信息素后，传感器系统除了控制报告基因的sTF之外，还包含额外的转录放大层，sTF 驱动Gal4转录激活剂的转录，从而进一步放大源自sTF的信号，以提高生物传感器的灵敏度和输出幅度。为了评估级联放大生物传感器的性能，使用不同梯度浓度的病原真菌白色念珠菌的信息素对其进行了测试，在同步敲除酿酒酵母GPCR系统的负反馈因子Sst2之后，级联放大生物传感器可具备灵敏的检测性能，相比于初始传感器，检测限（LOD）提升了4000倍（从1 nM提升至0.25 pM），半最大有效浓度（EC50）提升了9700倍（从32.55 nM到3.323 pM）（图3），此外，信号级联的设计延长了剂量持续时间，即使在低剂量的信息素刺激下也能产生持续且显着的信号输出。且利用传感器信号感知-信号输出关系可进行信息素的定量分析。

此外，为了进一步确定传感器的性能，研究人员还尝试探究温度、pH以及迭代培养对传感器的性能影响，结果表明，基于GPCR的酿酒酵母传感器具有明显的稳定性以及精确性（图3）同时为了满足未来的传感器实际应用，研究人员采用比色测定而不是依赖荧光信号来设计视觉输出模块，结果表明工程化酵母生物传感器可以通过信号级联放大来检测真菌信息素，并产生肉眼可以捕获的强烈信号输出。

总之，这项研究成功地利用酵母中的级联信号放大器来增强生物传感器在检测限、动态范围和输出幅度方面的性能。级联信号放大使工程化酵母生物传感器能够在病原体检测中提供更好的灵敏度和良好的可靠性。未来信号受体通过多个级联信号放大的信号转导和信号输出模块的组合优化将最终实现众多具有实际应用价值的生物传感器开发。

图1：基于GPCR的酿酒酵母工程化传感器

图2：正反馈放大器提高工程化生物传感器的性能

图3：高灵敏度检测和定量分析的工程化生物传感器

传感动态

【一年投资11家企业，柯力传感大举扩张为了什么？】

近期，柯力传感公告已完成对华虹科技的收购，拥有华虹科技有表决权股份总数的52.77%。至此，柯力传感2023年最大一笔对外投资落下帷幕。

2023年，柯力传感完成对11家企业的投资并购，使用自有资金超5亿元。在经济下行周期，如此大举扩张为了什么？何时能迎来“收获季”？

密集投资

“打造属于柯力的传感器‘森林’，2023年是转型元年。”柯力传感董事、副总裁、董事会秘书叶方之在展厅的生态投资墙前细细解析着产业布局蓝图。

柯力传感投资涉及传感器企业7家、工业物联网3家、工业自动化企业1家。其中，传感器领域覆盖电量、光纤测温、安全光栅、激光测量、视觉等多种物理量传感器；工业物联网领域覆盖食品、新能源自动化设备、煤矿物联网业务深化产业链。

柯力传感投资的企业涉及一核心城市——深圳。“深圳，是柯力传感的第二总部。”叶方之告诉记者，过去一年来，柯力传感的足迹几乎遍布深圳近400家传感器上下游企业，而7家投资并购的企业便是“大浪淘沙”后的选择。

去年2月，柯力传感与深圳三电、科创板上市公司敏芯股份联手打造深圳柯力三电科技有限公司，进军电量传感器领域。

电量传感器作为电力电子设备的心脏，目前在光伏、新能源汽车、储能等领域拥有广泛应用，对于国内民营企业而言，具有国产替代的广阔市场前景。这也是柯力传感布局电量传感器的题中之义。

实现投资并购企业间的串联，达成深度绑定上游产业链的同时，柯力传感通过横向投资布局，扩展下游产业链的“触角”。比如，布局锂电池负极材料、食品加工、矿井物探仪器等传感器高需求行业，完成道金智能、海科机械、华虹科技的投资并购交易，获得财务回报的同时，为自身传感器拓宽应用场景。

叶方之表示，2023年-2025年是柯力传感投资并购多物理量传感器的转型阶段，预计对各投资对象均会要求相应业绩承诺，进而保障短期的业绩稳健增长。

柯力之“变”

细品柯力传感版图大举扩张的背后，是向下深耕行业装备、向上编织产业生态的“传感器矩阵平台”的打造逻辑。柯力传感考虑到，目前，传感器行业正在面临明显的数字化、融合化、一体化趋势，多物理量融合已是势在必行。

“要想打破行业‘天花板’，柯力传感必须要变！”叶方之说。

多物理量传感器融合可划分为三阶段：一是成为单一物理量传感器企业龙头；二是实现多物理量传感器的投资布局；三是实现多物理量传感器的深度融合。

单一领域方面，作为国家级制造业单项冠军企业，柯力传感已完成第一阶段的目标。这轮投资便是其由“1”向“N”转变的重要一步。

柯力传感已具有钢制传感器、铝制传感器、数字传感器、微型传感器等品类，通过投资并购的快速推进高效达成多样化目标，从而向第三阶段迈进。

目前，柯力传感要求子公司之间，以及子公司与被投企业之间展开业务合作，将“温度+电量”“压力+重力”两对孪生的物理量实现融合，达到资源间产生“乘数效应”。比如，柯力传感战略投资的深圳高科技企业威勤电子研制压力、温湿度、液位、倾角、激光颗粒物等多品种传感器。多物理实现融合，可逐步提升对人形机器人、工业机器人、工业自动化等场景的服务能力。

“在机器人领域，我们是配角，但我们希望成为名配角。”叶方之介绍，柯力传感研发的三维力、 六维力等多维力传感器，在机器手臂的关节中大有可为，不仅能对其运动与工作载荷监测，还能完成曲面研磨抛光、精雕加工、医疗设备精密测控等。

如今，柯力传感还在“人形机器人”所涉及的触觉、视觉传感器领域寻找更广阔的市场与投资机会。

面对人形机器人所带来的产业发展机遇，柯力传感在已有的微型、扭矩、多维力等高端力学传感器品类之上进行了多款扭矩传感器、多维力传感器等产品的送样和试制。

产业集聚

前有“先锋”开路，后有“护城河”深筑。

宁波总部“双K”大楼外，金山路上占地30亩的八期制造工厂，银海路上占地20亩的机加工厂区，慈城江北高新区内占地73亩的新工厂……是柯力传感在宁波的“粮草营”。

目前，柯力传感在宁波、安徽、郑州三大制造基地有近700亩的实体制造基地和产业园区。

走进柯力传感八期工厂中的小测试车间，产品、工人、设备三位一体正紧锣密鼓地进行检测工作，近20张工作台前，零点漂移、输出阻抗、相临点位误差等方面的测试均在此完成。

“我们主要负责1吨以内的称重传感器。”小测试岗李师傅告诉记者，他手中正在进行测试的是即将发往海外的2600只称重传感器。

称重传感器是柯力传感的发家产品，传感器业务的营收则是柯力传感的“压舱石”。尽管2023年业绩还未发布，但已有9家机构一致预测其营收将达12.22亿元，同比增长15.26%。

“位于慈城（江北高新技术产业园）的新工厂按‘黑灯工厂’打造。”叶方之介绍，该工厂目前已经建成，计划2024年上半年投入使用。

除了供给柯力传感的高端力学传感器产线使用外，新工厂将有更多获投企业搬进场内，比如，深圳市柯力三电科技有限公司的华东地区产线，预计于2025年上半年进驻。

柯力传感宁波总部所在的宁波市工业物联网特色产业园，目前有注册登记企业600多家，实际入驻企业280家，其中包括传感器、模组、材料、智能装备等8大垂直产业链及平台类企业。而正在建设的十六期工程——一幢18层的人工智能研发中心，将于今年5月建成投入使用。此外，郑州工厂总面积超126亩的新工厂，也将于今年一季度投产。

叶方之表示，宁波、郑州两大制造基地的投产使用，有望提升柯力传感在应变式传感器、仪表领域的产能规模，并为相关子公司提供新的产能空间。

【中国电科：加快汽车芯片、高效能电池等领域技术攻关】

据中国电科消息显示，中国电科党组3月14日召开扩大会议。会议强调，要积极参与我国新能源产业发展，跟进落实国家有关政策导向，加快汽车芯片、高效能电池等领域技术攻关，提高核心产品市场竞争力和规模化应用水平，为培育和促进新质生产力发展贡献电科力量。

近日，中国电科遴选推荐的3家企业，产业基础研究院所属河北中瓷电子科技股份有限公司、电科东信所属东信和平科技股份有限公司、中国电科14所所属南京洛普股份有限公司，凭借均衡的企业综合实力和突出的核心产品优势，成功入选工信部第八批制造业单项冠军企业名单。

中国电科拥有电子信息领域相对完备的科技创新体系，在电子装备、网信体系、产业基础、网络安全等领域占据技术主导地位。

1月25日，中国电科与哈尔滨工业大学签署战略合作框架协议。双方表示，中国电科与哈尔滨工业大学肩负着强化国家战略科技力量的使命责任，双方开展战略合作，对于深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，支撑高水平科技自立自强具有重要意义。前期，双方紧密沟通对接，相互支撑配合，为推动更深层次合作奠定了坚实基础。

【消息称日月光拿下苹果 M4 芯片先进封装订单】

3 月 18 日消息，据台媒《经济日报》报道，台企日月光获得苹果 M4 芯片的先进封装订单。日月光与苹果有着长期合作关系，曾为苹果提供芯片封测、SiP 系统级封装等服务。

以往苹果 M 系 Apple Silicon 芯片由台积电同时负责前道芯片生产和后道先进封装。此次苹果对先进封装和芯片代工的订单进行分拆，成为日月光先进封装产能首个大客户。

据了解，日月光将负责把 M4 处理器同 DRAM内存进行 3D 封装整合，预计将于下半年开始生产。

▲与 36GB 内存一同封装的苹果 M3 Pro 处理器。图源苹果官网

该过程整体难度在台积电的 InFO 和 CoWoS 两种先进封装实现之间，考虑到日月光在先进封装领域的长期布局，不存在技术问题。

从日月光官网了解到，该企业于 2022 年推出了 VIPack 先进封装平台。此平台包括基于高密度 RDL 重布线层的 FOPoP、FOCoS、FOCoS-Bridge、FOSiP 四项技术以及基于 TSV 硅通孔的 2.5D / 3D IC 封装和 CPO 光学共封装两项技术，可提供全面解决方案。

业界认为此次苹果下单可带来示范效应，日月光未来先进封装客户将进一步增加。

【意大利工业部长：英特尔已搁置在意法两国投资计划】

3 月 15 日消息，据路透社报道，意大利工业部长阿道夫・乌尔索（Adolfo Urso）在意北部城市维罗纳向记者表示英特尔已搁置在意大利和法国的投资计划。

乌尔索称，相较于在德国等地的计划，这家科技巨头“放弃或推迟了在法国和意大利的投资”。

英特尔已向德国环保部门递交了马格德堡 Fab29 晶圆厂一期项目的蓝图。

这位部长表示，如果英特尔改变主意并重新启动其在意建厂计划，意大利仍然热衷于欢迎英特尔：“如果它决定完成这些项目，我们仍然在这里”。

英特尔之前宣布计划在十年内向欧洲投资 800 亿美元以建设产能。作为该计划的一部分，英特尔曾于 2021~2023 年就在意大利建设先进封装工厂与意政府进行磋商，也表达过在法国建设研发设施的意向。

不过，在英特尔 CEO 帕特・基辛格（ Pat Gelsinger ）2023 年初表示“年底前决定”后，在意建厂计划就没有了下文；而在法建设研发机构的计划则完全停留在纸面上。

乌尔索部长表示，除本周稍早前 Silicon Box 宣布的 32 亿欧元意大利先进封装厂外，未来数月还将有其他海外投资进入意大利半导体产业。

【背照式/堆栈式传感器？有什么区别？】

背照式传感器（BSI）

构造特点：在背照式传感器中，光敏元件位于电路层的后方，这意味着光线直接照射到光敏元件上，不会被电路层阻挡。这种设计提高了传感器对光的接收能力，尤其是在低光环境下。

优点：相较于传统的前照式传感器，背照式传感器能更有效地捕捉光线，提高了图像的亮度和清晰度，减少了噪点，尤其是在弱光条件下。

GFX100S

堆栈式传感器

构造特点：堆栈式传感器采用了更为先进的设计，它将光敏元件层、电路层和其他处理层分开并堆叠在一起。这种设计不仅继承了背照式传感器的优点，还将图像处理电路和存储单元集成到传感器中，提高了数据处理速度和效率。

优点：堆栈式传感器因其高速数据读取能力而著称，能够支持更高的连拍速度和视频录制帧率。同时，它还能进一步提高图像质量，减少滚动快门畸变等问题。

堆栈式结构

总结来说，背照式传感器通过改进光线接收方式提高了图像质量，而堆栈式传感器则在背照式的基础上通过先进的层叠设计大幅提升了数据处理速度和图像质量，适用于对拍摄速度和画质有更高要求的场合。

堆栈式传感器通常也是基于背照式（BSI, Back-Side Illuminated）技术的。这意味着堆栈式传感器不仅采用了背照式传感器的设计，允许光线更直接地照射到光敏元件上，提高了光线捕捉效率和图像质量，尤其在低光环境下。

同时，它还通过将传感器的光敏部分和电子处理层分离开来，并以堆叠的方式组合，大大提高了数据处理的速度和效率。

这种结合了背照式技术和堆栈技术的传感器，使得堆栈式传感器在高速拍摄、视频录制以及高效图像处理方面表现出色，特别适合需要快速处理大量数据的高速相机。

审核编辑 黄宇

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