傳感器創(chuàng )新進(jìn)入“高發(fā)期”

　　“物聯(lián)天下，傳感先行”。近年來(lái)隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、智能手機、汽車(chē)電子、醫療電子等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對陀螺儀、加速度傳感器、MEMS麥克風(fēng)等傳感器件的需求不斷增加，傳感器產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展階段。傳感器市場(chǎng)的需求方向是什么?未來(lái)的技術(shù)走向如何?中國傳感器產(chǎn)業(yè)的優(yōu)劣勢何在?應如何健康發(fā)展?日前，在由中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )敏感元器件與傳感器分會(huì )、德國傳感器協(xié)會(huì )AMA等單位聯(lián)合主辦的2013杭州(國際)物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)高峰論壇上，各方專(zhuān)家就上述問(wèn)題進(jìn)行了深入探討。

　　智能識別、廣泛互聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)成主要應用

　　物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市將是傳感器最主要的應用市場(chǎng)之一，其應用將滲透于未來(lái)生活的各個(gè)層面。

　　2013年初，國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)有序健康發(fā)展的指導意見(jiàn)》，明確提出推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)與新一代移動(dòng)通信、云計算、下一代互聯(lián)網(wǎng)、衛星通信等技術(shù)的融合發(fā)展，使之成為產(chǎn)業(yè)轉型升級和技術(shù)創(chuàng )新的突破口。無(wú)論物聯(lián)網(wǎng)還是智慧城市健康發(fā)展，均需要具備4大特征：全面透徹的感知、寬帶泛在的互聯(lián)、智能融合的應用以及以人為本的可持續創(chuàng )新。其中感知需求被列為首位，因為只有通過(guò)傳感技術(shù)，實(shí)現了對城市等相關(guān)各個(gè)層面的監測，才有可能實(shí)現后面的智能識別、廣泛互聯(lián)、全面調用、智能處理等。

　　對此，工業(yè)和信息化部電子元器件行業(yè)發(fā)展研究中心總工程師郭源生指出，物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市將是傳感器最主要的應用市場(chǎng)之一，其應用將滲透于未來(lái)生活的各個(gè)層面，如對森林礦山電力設施的火災監控;對人、物體圖像的抽出、追蹤監控;在智能樓宇中對視頻、光纖、氣體、溫濕度的監控;在出入境管理系統中的生物識別與智能監控;其他還有諸如智慧醫療與健康服務(wù)類(lèi)傳感器、智能家居中的各種傳感器、智能交通系統中以RFID為主兼用各種物理量的傳感器、能源使用量的檢測與控制類(lèi)傳感器、環(huán)境類(lèi)傳感器等。

　　標準工藝與先進(jìn)封裝推動(dòng)傳感技術(shù)提升

　　傳感器技術(shù)呈現出去單一功能化特征，朝著(zhù)智能化、集成化的方向發(fā)展。

　　隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市等應用市場(chǎng)的快速發(fā)展，對傳感器產(chǎn)品在低功耗、可靠性、穩定性、低成本、小型化、微型化、復合型、標準化等技術(shù)和經(jīng)濟指標方面提出了更高的要求。結合上述需求，傳感器企業(yè)也在積極展開(kāi)技術(shù)研發(fā)，以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。

　　“MEMS的優(yōu)勢在于批量化的制造技術(shù)，成本低、便于集成、功耗低;但與此同時(shí)，MEMS傳感器也存在體積過(guò)小目前只能采用準三維技術(shù)加工，加工精度相對較低的問(wèn)題。因此，進(jìn)一步發(fā)展傳感技術(shù)，滿(mǎn)足市場(chǎng)需求時(shí)，應當注意采取措施揚長(cháng)避短。比如針對傳感器難以實(shí)現通用的標準工藝問(wèn)題，已有企業(yè)在著(zhù)手開(kāi)發(fā)特定領(lǐng)域的工藝標準，如MUMPs等;針對傳感器環(huán)境界面千差萬(wàn)別，器件含可動(dòng)結構、封裝難度大、成本高的問(wèn)題，已有企業(yè)在開(kāi)發(fā)圓片級封裝技術(shù)。通過(guò)圓片級封裝可有效降低后續封裝與組裝的難度，目前圓片級封裝已獲得廣泛應用，很多Foundry均已推出WLP服務(wù)。此外，由于MEMS器件的密度低、工作頻率較低、可容忍一定的串聯(lián)電阻，對TSV的要求反而低于IC，因此目前TSV技術(shù)也已獲得一定應用。”中國科學(xué)院上海微系統與信息技術(shù)研究所研究員、博士生導師楊恒介紹。

　　總結MEMS傳感器的技術(shù)趨勢，楊恒指出，相比于傳統技術(shù)，傳感器技術(shù)呈現出去單一功能化特征，朝著(zhù)智能化、集成化方向發(fā)展。此外，數字化、網(wǎng)絡(luò )化、低成本、標準化也成為傳感器產(chǎn)品發(fā)展的總體趨勢。

　　政府企業(yè)攜手解決傳感產(chǎn)業(yè)小散難題

　　特別應加強傳感器的可靠性設計，解決國內產(chǎn)品可靠性不高的難題。

　　鑒于傳感器的廣泛市場(chǎng)應用，已經(jīng)成為極為重要的電子器件，加大力度推進(jìn)發(fā)展勢在必行。此前，工業(yè)和信息化部便聯(lián)合科學(xué)技術(shù)部、財政部和國家標準化管理委員會(huì )發(fā)布了《加快推進(jìn)傳感器及智能化儀器儀表產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計劃》，提出2013～2025年總體發(fā)展目標：傳感器整體水平跨入世界先進(jìn)行列，產(chǎn)業(yè)形態(tài)實(shí)現由“生產(chǎn)型制造”向“服務(wù)型制造”的轉變，涉及國防及重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)安全、重大工程所需的傳感器及智能化儀器儀表實(shí)現自主制造和自主可控，高端產(chǎn)品和服務(wù)市場(chǎng)占有率提高到50%以上。

　　不過(guò)，中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會(huì )傳感器分會(huì )名譽(yù)理事長(cháng)徐開(kāi)先表示，目前國產(chǎn)傳感器仍存在穩定性、可靠性和一致性差，關(guān)鍵共性基礎技術(shù)研究長(cháng)期缺失;產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題未能得到很好解決，難以實(shí)現批量生產(chǎn);經(jīng)營(yíng)模式、市場(chǎng)機制不活，市場(chǎng)推廣應用難度大，難以發(fā)揮資源、人才優(yōu)勢等問(wèn)題。

　　而要解決上述問(wèn)題，徐開(kāi)先指出，一方面需要從國家政府層面協(xié)調處理：統籌我國傳感器產(chǎn)業(yè)布局;注重與國家重大專(zhuān)項與重點(diǎn)工程銜接;加強政府各部門(mén)之間的溝通協(xié)商;推動(dòng)“官產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同創(chuàng )新;發(fā)揮企業(yè)主體地位作用;助推行業(yè)結構調整，形成龍頭企業(yè)及“小而精、精而專(zhuān)、專(zhuān)而強”產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式;加強標準、檢測、裝備平臺建設，鼓勵采用國產(chǎn)傳感器。

　　另一方面對傳感器設計制造部門(mén)來(lái)說(shuō)，應從產(chǎn)品、應用市場(chǎng)、營(yíng)銷(xiāo)模式、基礎設施、專(zhuān)業(yè)人才協(xié)調等諸多方面綜合考慮，特別應加強傳感器的可靠性設計，解決國內產(chǎn)品可靠性不高的難題。首先應確定可靠性指標，可與產(chǎn)品功能、性能指標一起確定。其次是建立可靠性模型、可靠性分配、可靠性分析、可靠性預測、可靠性設計評審，進(jìn)行試制產(chǎn)品可靠性試驗，逐步設計改進(jìn)。

　　業(yè)界觀(guān)點(diǎn)

　　產(chǎn)學(xué)研用相結合加快發(fā)展傳感器產(chǎn)業(yè)

　　傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的感知前端，是發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節，因此，對于傳感器行業(yè)來(lái)說(shuō)，調整產(chǎn)業(yè)結構、加快傳感器產(chǎn)業(yè)的轉型升級是產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰略的重點(diǎn)。在需求牽引、市場(chǎng)化推進(jìn)的總方針下，注重關(guān)鍵技術(shù)和市場(chǎng)領(lǐng)域的應用，務(wù)實(shí)推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)和傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)，推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研用相結合，將對產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生積極的意義。

　　目前，世界MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)處于剛剛起步階段，中國企業(yè)正應該從前期及早切入，抓住這一產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇。首先，應發(fā)揮中國企業(yè)的成本優(yōu)勢，力爭在中低端領(lǐng)域實(shí)現突破，逐步向產(chǎn)業(yè)鏈高端發(fā)展，不斷提高高價(jià)值MEMS產(chǎn)品比重;其次，國家應適度規劃，盡可能推出能夠引導行業(yè)發(fā)展的扶持政策，特別是在應用市場(chǎng)，例如汽車(chē)行業(yè)如能采用應用與芯片企業(yè)相結合的方式，引導應用企業(yè)采購國內的部件，將可加快我國傳感器企業(yè)更快走過(guò)培育期。

　　敏協(xié)分會(huì )成立二十多年來(lái)，始終秉承發(fā)揮橋梁和紐帶作用的宗旨，努力為我國敏感元件與傳感器行業(yè)的發(fā)展作出應有貢獻。今后，敏協(xié)分會(huì )將不斷加強自身建設，提高服務(wù)企業(yè)和資源融合的能力，推動(dòng)資源共享和促進(jìn)科技成果轉化，為促進(jìn)敏感元件與傳感器行業(yè)及物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作出更大貢獻!

　　傳感器技術(shù)更新正在不斷加快

　　傳感器是我們世界的重要組成部分，不僅在日常生活的各個(gè)行業(yè)中廣泛應用，同時(shí)也是現代化生產(chǎn)線(xiàn)管理和質(zhì)量管理系統中非常重要的組成部分，是高科技發(fā)展的重要領(lǐng)域之一。從市場(chǎng)角度看，隨著(zhù)世界人口不斷增長(cháng)，如健康照護、消費應用等方面的需求將呈爆發(fā)性增長(cháng)，傳感器在其中大有可為，因此未來(lái)前景十分廣闊。生命醫學(xué)、汽車(chē)和工業(yè)都將是傳感器的主要應用空間。

　　從未來(lái)技術(shù)發(fā)展趨勢上看，傳感器技術(shù)更新在不斷加快，而隨著(zhù)技術(shù)更新的加快，研發(fā)投入也在不斷增加，同時(shí)為市場(chǎng)銷(xiāo)售帶來(lái)了新的壓力，又進(jìn)一步加快了產(chǎn)品的研發(fā)周期。因此未來(lái)一段時(shí)間將是傳感器技術(shù)創(chuàng )新的高發(fā)期。在芯片制造上智能傳感器將不斷引入先進(jìn)制造工藝和低成本、規?；圃旒夹g(shù)，如規?；圃旒夹g(shù)，單片集成制造技術(shù)等。在封裝技術(shù)上低成本封裝和異質(zhì)集成化技術(shù)、系統級封裝技術(shù)與設備也有望被引入。

　　從產(chǎn)品創(chuàng )新角度看，低功耗、實(shí)時(shí)應用、智能化設計、集成化多傳感融合等進(jìn)程將不斷加快。對于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展來(lái)說(shuō)，單一傳感器是拳頭產(chǎn)品，而傳感器網(wǎng)絡(luò )和應用也越來(lái)越重要。

　　理清傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市三者關(guān)系

　　智慧城市建設更大的內涵應是一個(gè)民生工程，是借助物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)等信息化技術(shù)，使城市居民的幸福指數更高。智慧城市是物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)應用的主體，是物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現的最終目標，物聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現智慧城市的手段，其中可更好地揭示傳感器技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展脈絡(luò )。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市中的發(fā)展和應用，人們更加清楚地認識到，作為物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)的傳感器在其中充當著(zhù)無(wú)法比擬的主導作用。城市智慧功能越強大，對于傳感器的需求就越多，技術(shù)要求就越高。通過(guò)遍布整個(gè)城市的傳感器設備來(lái)完成多樣化數據的采集工作，可實(shí)現城市數據采集的全面性、系統性和智能性。由此可以看出，傳感器技術(shù)的應用自然就成為實(shí)現城市智慧關(guān)鍵中的關(guān)鍵。同時(shí)，智慧城市也為傳感器產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展提供了更加廣闊的想象空間。

　　不過(guò)，目前這三者均存在著(zhù)標準難于規范統一;目標需求不清楚;功能設計思路混亂;甲方、乙方溝通困難;實(shí)施過(guò)于復雜，缺乏經(jīng)驗，缺乏管理理念;人才、資金缺乏等問(wèn)題。這些問(wèn)題制約和影響著(zhù)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，因此有必要理清思路，協(xié)同步調，共促發(fā)展。

　　紅外傳感器市場(chǎng)前景廣闊

　　目前，紅外傳感技術(shù)在航天、農業(yè)科技、健康醫療、智能社區、智能交通系統等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。全球物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展給傳感器產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了巨大的需求，但是同時(shí)也帶來(lái)了巨大的機遇和挑戰。紅外傳感器技術(shù)正從以往特殊的應用區域，如軍事和航空航天，擴展到各種綜合應用的領(lǐng)域。未來(lái)通過(guò)核心零部件技術(shù)的創(chuàng )新和發(fā)展，新型紅外傳感器的開(kāi)發(fā)和應用將得到迅速推廣。

　　具體來(lái)看，紅外線(xiàn)傳感器是利用紅外線(xiàn)的物理性質(zhì)來(lái)進(jìn)行測量的傳感器。紅外線(xiàn)又稱(chēng)紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度(高于絕對零度)，都能輻射紅外線(xiàn)，利用紅外線(xiàn)的物理性質(zhì)可進(jìn)行多種測量。紅外線(xiàn)傳感器測量時(shí)不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，具有更長(cháng)的使用壽命、更高的靈敏度，更加安全、更快的響應速度、更遠的探測距離以及受環(huán)境因素影響小等優(yōu)點(diǎn)。比如體感傳感器能通過(guò)紅外線(xiàn)感測人體變化，能僅僅通過(guò)圖像掃描，捕捉形成三維深度圖像對人體的掃描能變得更加精確，是以往傳統的攝像頭無(wú)法比擬的。

　　傳感器創(chuàng )新應用推進(jìn)市場(chǎng)拓展

　　在當今社會(huì )環(huán)境中，傳感器有非常廣泛的應用。從小的說(shuō)，日常使用的智能手機、平板電腦等便攜設備上諸多功能離不開(kāi)傳感器。伴隨世界的不斷進(jìn)步，科技界對傳感器應用理解也愈加深化，從各方面而言，傳感器在如今生活體系中作用已非常顯著(zhù)?；诳萍佳邪l(fā)而言，它在信息采集、測試等諸多方面各有應用。

　　工業(yè)、生物、醫學(xué)領(lǐng)域上對形狀、顏色、光譜變化的測量，便可利用移動(dòng)掌上電腦(WP8或者其他操作系統)集成的傳感器，其應用廣布在科學(xué)檢測、教育、培訓等諸多領(lǐng)域。此創(chuàng )新的運用可以在一定程度上，替代或補充檢測實(shí)驗室的功能。主要體現在現場(chǎng)測量和即時(shí)測量。智能掌上電腦需搭配額外的硬軟件以實(shí)現其功能。在傳統的工業(yè)、生物、醫學(xué)等工作場(chǎng)所，應用于科學(xué)、教育、培訓方面，可實(shí)現通過(guò)當地辦公地點(diǎn)，即時(shí)地將結果傳輸到指定機構。此成果為科學(xué)和新型的工作和項目開(kāi)辟了新的窗口，也可以應用于網(wǎng)絡(luò )公開(kāi)課程、實(shí)習訓練等項目。此技術(shù)具有便利、可靠、經(jīng)濟的特性。