二零八先进科技王飞:天空之“芯”——国产化两代先进陀螺仪关键技术研究 | 10th CAIEC获奖人专访10TH CAIEC获奖人专访

二零八先进科技王飞:天空之“芯”——国产化两代先进陀螺仪关键技术研究 | 10th CAIEC获奖人专访

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湖南二零八先进科技有限公司成立于2019年4月,是国内领先的高端惯性器件研发企业。

(以下为采访正文,受平台字数限制,内容略有删减)

空天界:随着商业航天的快速发展,对产能的需求也在增加。在这样的背景下,二零八在供应链的布局上做了什么样的准备?

王飞:您提到的产能和供应链,确实是现代化企业的核心竞争力,我们也提前做了充足布局。

1. 我们正在重点培养优质供应商,将其纳入我们的供应链体系,打破单一供应依赖,提升供应链的安全性和稳定性,保障核心原材料、零部件的稳定供应;

2. 我们已经布局建设两条专业化产线,全面提升规模化量产能力,产线正式投产后,公司陀螺器件年产能可达1万轴以上,能有效应对商业航天的批量需求。

不过客观来说,我们和国外头部企业相比还有差距,比如美国霍尼韦尔、法国赛峰,我们目前的产能还不到他们的十分之一,甚至二十分之一。

国内一直缺少对标国际头部的民营陀螺企业,这也是我们的发展目标,未来我们会持续扩大产能,优化供应链管理,让国产高精度陀螺仪能覆盖更多场景,打破国外技术和产能垄断,这也是我们布局供应链和产能的核心出发点。

空天界:我们看到公司采用了长沙+绍兴双基地布局。这样的布局,是基于怎样的战略考量?在实际运营中如何实现高效协同?

王飞:双基地布局是我们经过多方面考量后确定的,长沙是我们的起家之地,经过多轮融资和多年建设,已经形成了成熟的研发中心,团队、技术、实验设备都很完善,但长沙基地的产能有一定天花板,很难满足规模化量产需求。2024年我们开始规划建设规模化生产基地,正好长三角地区是民用产业聚集地,我们大量民用领域的合作伙伴都在这边,所以最终选定绍兴建设生产基地。

两个基地的定位很清晰:

  • 长沙基地侧重研发,负责核心技术攻关、新产品研发、样品测试和高端定制化研发;

  • 绍兴基地侧重规模化生产,配置自动化、半自动化生产设备,人员配置精简,便于远程管控和规模化量产。

实际协同方面,现在交通十分便捷,长沙到绍兴高铁只需三四个小时,团队往返沟通效率很高;我们通过数字化管理系统,实现研发、生产、质检全流程数据互通,长沙研发团队完成技术定型和样品验证后,直接将技术方案同步给绍兴生产基地,快速启动量产。同时绍兴基地紧邻长三角客户,能更便捷地对接客户需求、提供现场服务,两个基地优势互补,既保障了研发创新,也满足了量产需求,运营成本和管理效率都处于可控状态。

空天界:您参赛的时候提到了你们自主设计的专用芯片模组技术能够将体积、重量、成本降低2/3,技术上是如何实现的呢?

王飞:我们团队出身国家队,创立二零八先进科技后,不想一味吃老本,而是坚持技术创新,这也是行业发展的核心动力。这条全技术链的创新,每一环都针对行业痛点,解决实际问题。

1. 芯片创新,我们攻克了100%全国产化陀螺控制芯片,早期行业内大多使用进口器件,成本高、供应链不安全,我们自主研发的国产芯片,成本相比进口方案降低三分之一,体积和重量也缩小到原来的三分之一,彻底解决了行业成本高、卡脖子的问题,现在这款芯片已经成为行业标配,大幅降低了客户的使用门槛和成本。

2. 新材料创新,我们一直坚信,传感器的终极竞争就是材料的竞争,所以我们和中国科学技术大学材料领域科学家联合成立实验室,专注新材料研发。我们率先将石墨烯新材料应用到激光陀螺仪中,用低成本的方式大幅提升了陀螺精度,这项技术已经成为行业通用方案;同时我们在半球谐振陀螺仪中,用石墨烯膜层替代传统金属膜层,优化器件性能,这些都是行业内的突破性创新。

3. 算法创新,我们坚持硬件与软件深度结合,在人工智能时代,算法能有效弥补硬件的部分不足,我们投入大量资源研发专属惯性导航算法,优化精度补偿、姿态解算,提升产品整体性能。公司几位创始人,分别深耕芯片电路、传感器本体、算法领域,都是行业资深专家,保障了我们在全技术链各环节,既能做好传统技术传承,又能实现创新突破。

空天界:你们还做了全国首台超大型的激光陀螺原型机,能请您介绍一下吗?

王飞:这款超大型激光陀螺原型机,其实是我们前期技术攻关的意外突破,也是极具战略意义的成果。我们日常研发的小型化激光陀螺,主要用于测算空间坐标,实现导航定位;而超大型激光陀螺,核心作用是精密测量地球自转,用于时间校准领域。

大家平时用的时间看似是原子钟、光钟的绝对时间,但人类实际使用的协调世界时,需要根据地球自转参数每日修正,这就要求对地球自转进行超高精度测量,而陀螺仪是最直接的测量工具。德国已经研制出全球最大的边长4米超大型激光陀螺,已应用到全球授时体系,而我国在这个领域一直处于空白状态。

我们配合国内相关科研机构,开展预先研究,成功研制出国内首台超大型激光陀螺原型机,目前已经完成交付,第二代机型也正在研发中。未来这项技术成熟后,有望填补我国在地球自转精密测量、授时体系领域的空白,解决相关卡脖子问题,战略价值非常重大。

空天界:航空航天器载荷对空间和重量极其敏感。公司在系统集成与电子线路小型化方面做了哪些探索?

王飞:高精度、小体积、轻重量,是航空航天器件的必然发展趋势,我们除了刚才提到的集成芯片技术,还从材料、工艺、结构三方面做了全方位探索。

  • 材料层面,我们应用石墨烯新材料,优化器件热管理,解决小体积器件的散热、热效应问题,在缩小体积的同时,保证器件精度不受影响;

  • 工艺层面,我们采用3D打印等先进制造技术,优化产品结构设计,在保障结构强度的前提下,最大限度减轻重量、缩小体积;

  • 结构层面,我们持续优化传感器和电路的集成方案,将更多功能模块集成到单一芯片或单一结构中,减少冗余部件,实现极致小型化。

这些多维度的创新组合,让我们的产品能完美适配航空航天器件的严苛要求,在体积、重量大幅优化的同时,性能不打折扣,这也是我们产品的核心竞争力之一。

陀螺仪技术本身就能和这些热门领域深度适配,应用前景非常广阔。目前二零八先进科技的产品,主要聚焦中高精度场景,而自动驾驶、工业机器人领域用到的陀螺仪,偏向中低精度,对成本控制要求更严苛,我们也针对性做了长远布局。

我们在布局下一代半球谐振陀螺仪的同时,同步研发微半球谐振陀螺仪,这款微型陀螺就是针对具身智能、自动驾驶、工业机器人等场景设计的,适配极致小型化需求,同时满足场景所需的精度标准。目前微半球谐振陀螺仪已经研制出实验室样机,我们正在加紧研发迭代,争取未来两到三年内实现技术突破,纳入公司产品序列。

我们的目标是,公司成立十周年时,打造出覆盖从指尖大小到房间级大小、精度从消费级到战略级的全谱系产品,届时在自动驾驶、工业机器人等民用消费品领域,我们的产品会实现大规模落地应用,这也是我们明确的规划方向。

空天界:随着低轨卫星星座的大规模部署,星载器件"好用、用得起"要求更高。二零八如何平衡性能与成本?

王飞:平衡性能与成本,要从设计源头就开始把控,这是我们的核心原则。

1. 器件设计阶段,就摒弃昂贵的特殊工艺,选用成熟、可量产、成本可控的工艺方案,不盲目追求高成本的极致参数,而是适配卫星场景的实际需求,做精准化设计;

2. 我们重点布局的半球谐振陀螺仪,本身就具备体积小、精度高、适应性强、适合批产的优势,国外已经在星载领域实现大规模成熟应用,成本控制和性能表现都经过了市场验证,我们选用这条技术路线,本身就是兼顾性能与成本的最优选择;

同时,我们通过自主芯片、规模化产线、供应链优化,进一步压缩生产成本,提升批产一致性,既能保证星载器件所需的高可靠性、高精度,又能把成本控制在商业航天可承受的范围内,实现好用、用得起的双重目标。

空天界:目前客户的典型交付周期是怎样的?

王飞:近两年公司核心工作偏向研发和项目验证,去年全年立项组件级和系统级产品项目200多个,完成190多个,工作量很大,这些项目都是未来可批量供货的潜在订单。

产品研发定型、通过客户各项环境验证和性能验证后,交付周期会非常短。首批订单因为需要启动产线、调配物料,交付周期大概在三个月左右;一旦进入批量流转阶段,我们规划年产能可达3000套以上惯导系统,平均每月可稳定出货300套以上,后续绍兴基地全面投产后,产能还会进一步提升,完全能满足客户的批量采购需求。

空天界:未来两三年有哪些关键里程碑?

王飞:公司2019年成立至今,我们一直深耕研发,打下了扎实的技术基础,但市场推广和规模化销售是我们前期的短板,这次大赛和专访,也给了我们很好的品牌展示机会,让更多客户了解我们的产品和技术。

未来2-3年,我们的核心目标很明确:

1. 从研发型企业转向规模化量产企业,打造标准化定型产品,告别零散的定制化“零售”模式,实现批量化“批发”供货;

2. 持续深耕各行业头部客户,伴随下游终端客户的应用放量,实现公司产品的批量落地,我们作为组件级、惯导系统提供商,业务放量完全依赖下游客户的终端市场爆发,前几年我们一直陪着客户做验证、陪跑研发,接下来就是抓住市场放量机遇,实现业绩快速增长;

3. 持续优化双基地运营,提升产能和交付效率,巩固技术壁垒,进一步扩大行业影响力。

空天界:从2019年成立至今,公司资金主要投向了哪些核心环节?下一步是否有融资计划呢?

王飞:我们创业初期对融资并不熟悉,也是在发展过程中逐步学习,和各类资本、基金对接,清晰传递公司价值和行业前景。截至目前,公司已经完成四轮融资,累计到账金额约1.7亿元,所有资金都用在了核心发展环节:

1. 两代陀螺仪的核心研发,包括激光陀螺的产业化优化、半球谐振陀螺的技术攻关;

2. 硬件设备和产线建设,陀螺研发属于重资产领域,精密加工设备、检测设备、实验设备投入极高;

3. 人才团队建设,目前公司团队140余人,研发人员占比极高,每年研发费用投入很大,同时我们还研制出行业标配的核心芯片,打造了核心技术壁垒。

这些投入让我们建立了能打硬仗的研发团队和成熟的产线基础,形成了极高的行业壁垒。未来我们依旧有融资计划,也欢迎更多投资机构关注二零八先进科技,关注惯性导航这个潜力无限的领域,我们对行业和公司未来发展充满信心。

空天界:您如何看待未来三五年陀螺仪与惯性导航领域的技术演进?公司接下来会重点投入哪些方向?

王飞:近两年我们的核心工作聚焦两大方向:

1. 全力提升产能,引入自动化生产设备,优化生产工艺,进一步降低生产成本,适配商业航天和民用领域的批量需求,毕竟我们已经积累了大量验证客户,市场放量在即;

2. 持续推进下一代技术研发,重点攻坚半球谐振陀螺仪和微半球谐振陀螺仪,完善全谱系产品布局。

未来三到五年,我们的研发核心就是把微型化、低成本化、高精度化做到极致,建成国内独一无二、覆盖全精度等级的惯性导航产品体系,巩固行业头部民营陀螺企业的地位,打破国外技术垄断,让国产惯性导航器件走向更多高端场景,这也是我们长期的技术发展方向。

空天界:公司在团队组建、人才激励方面,有哪些特点?您认为吸引和留住顶尖人才的关键是什么?

王飞:人才是我们这类技术型企业的核心,公司发展六七年,我最骄傲的就是打造了一支凝聚力强、专业过硬的团队。陀螺仪行业技术壁垒极高,涉及光、机、电、算、材料多领域,国内高校没有专门对口的传感器专业,行业人才极度稀缺,我们没办法直接招聘成熟人才,只能自主培养、慢慢筛选,历经多年才组建起这支核心团队。

我们团队和国家队相比,硬件条件不算顶尖,但靠着一股深耕技术、深耕产业的韧劲,把各项工作做到极致。

留住人才的核心,首先是事业前景,我们的产品和技术有明确的应用方向和广阔的市场空间,能让人才看到发展潜力,有共同做一番事业的决心;

其次是激励机制,目前公司已经在规划员工股权激励,相关方案已经提上日程,让核心人才共享公司发展红利;

最后是团队氛围,我们打造务实、严谨、专注的研发氛围,让技术人才能够沉下心做研发,没有后顾之忧。

空天界:借这次采访的机会,能不能请您给大赛组织提提建议,我们还有哪些可以改进的地方?

王飞:首先非常感谢第十届中国航空创新创业大赛,这是国内航空领域的顶级赛事,平台专业性和影响力都非常高,相比其他综合性赛事,更贴合我们航空航天领域企业的需求,给我们提供了绝佳的品牌展示和行业对接机会,我们从预赛到决赛,全程收获满满,也得到了很多资本和行业客户的认可,现场就有不少投资人对接,后续合作也在推进,非常感谢组委会。

建议的话,希望大赛后续能依托平台,多组织一些行业技术交流、专题研讨、上下游对接活动,不局限于比赛本身,让参赛企业能有更多深度交流、资源对接的机会,这样对企业的价值会更大。

空天界:最后想请您分享一下获奖感言,我们留作纪念!

王飞:获奖感言方面,比赛结束拿到二等奖的时候,我们整个团队都非常激动,一等奖名额稀缺,能拿到全国总决赛二等奖,我们已经倍感荣幸。感谢大赛组委会的认可,未来我们会依托这个优质平台,在航空航天领域持续深耕,为国产陀螺仪事业发展贡献更多力量,也让更多行业客户和投资人关注到惯性导航领域,祝愿大赛越办越好!