物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代傳感器低成本化發(fā)展的思考

傳感器的綜合成本分內、外成本，即傳感器廠(chǎng)商的制造成本與直接用戶(hù)的使用成本。制造成本追求傳感器制造過(guò)程及結果的量產(chǎn)率、成品率、一致性，追求最大限度的單位材料、能源、人力的產(chǎn)出率；使用成本則是廠(chǎng)商以用戶(hù)的成本為中心，這已經(jīng)不是做單純的傳感器制造商，而是在賣(mài)產(chǎn)品的同時(shí)，還要以產(chǎn)品形式向用戶(hù)提供傳感器服務(wù)(如選型、安裝、維護等)。
傳感器的制造過(guò)程是使用、占用、消耗資源最大的流程，主要包括敏感芯片／元件加工、封裝／組裝、檢測／試驗。
敏感芯片／元件加工是低成本化最早、成熟度最高、最有量產(chǎn)規模效益的環(huán)節，該環(huán)節現在越來(lái)越多的種類(lèi)已經(jīng)成功移植半導體IC制造工藝，從而形成了獨立的微機械加工技術(shù)——MEMS工藝，這主要體現在：
(1)單體微型化：邊長(cháng)與面積關(guān)系，材料利用率成幾何增速；
(2)基片大尺度化和單批基片數量增多，產(chǎn)出量和材料、能源、人力利用率成幾何增速；
(3)扁平化在非平面結構已有突破，如薄膜線(xiàn)圈；
(4)設備儀器工藝控制能力出眾超群，成品率、一致性、可靠性、壽命成數量級增長(cháng)。
意法半導體(STM)是目前世界上最大的MEMS傳感器制造廠(chǎng)商，2011年的產(chǎn)值為6億多美元，8英寸線(xiàn)日產(chǎn)陀螺、加速度、壓力、微麥的敏感芯片超過(guò)300萬(wàn)只，SMI公司6英寸片上壓力敏感芯片24 000只，每只芯片切割后的邊長(cháng)尺寸為0．65 mm。
中科院微系統所發(fā)明的一種名為“微創(chuàng )手術(shù)”專(zhuān)利，每只絕壓敏感芯片切割后的邊長(cháng)尺寸小于0．5 mm，形似“芯粒”。這種工藝專(zhuān)利是頂面加工，無(wú)需支撐襯底材料，更易兼容IC工藝，單片平均價(jià)格在10美分以下。
傳感器制造的后道工序封裝／組裝、檢測／試驗占到整個(gè)傳感器制造成本的70％以上。封裝／組裝是材料、能源、人力利用率最低制造流程，減小單件耗材量、縮短單件耗時(shí)率，多采用專(zhuān)用高速自動(dòng)化設備，少用人工，改善工藝兼容性是這個(gè)環(huán)節降低成本的必然要求。
傳感器的使用成本對市場(chǎng)依附極大，涵蓋了產(chǎn)品的選型成本、供貨周期、用戶(hù)產(chǎn)能能力、商業(yè)信譽(yù)、使用成本、維護成本等方面，但可以通過(guò)提供打包、交鑰匙的服務(wù)方案，具有核心芯片、主導產(chǎn)品的自主可控能力，主導產(chǎn)品實(shí)施適度庫存生產(chǎn)、強化新產(chǎn)品設計能力，縮短設計周期，提高設計正確率以及高性?xún)r(jià)比產(chǎn)業(yè)技術(shù)來(lái)得到解決。

5 結語(yǔ)
在國家大力推動(dòng)工業(yè)化與信息化兩化融合的大背景下，物聯(lián)網(wǎng)將是工業(yè)乃至更多行業(yè)信息化過(guò)程中一個(gè)比較現實(shí)的突破口。一旦物聯(lián)網(wǎng)大規模普及，無(wú)數的物品需要加裝更加小巧和智能的傳感器，用于動(dòng)物、植物、機器等物品的傳感器與電子標簽及配套的接口裝置數量將大大超過(guò)目前的手機數量。僅就消費電子傳感器而言，目前平均市場(chǎng)價(jià)格為1美元，10年后將降到0．5美元，7萬(wàn)億支需求將展示超萬(wàn)億美元的市場(chǎng)機遇。因此，中國傳感器產(chǎn)業(yè)要為能分切全球市場(chǎng)大“蛋糕”準備好“切刀”，為站在靠前位置做好準備。