論傳感技術(shù)的發(fā)展、困境與突破

傳感器行業(yè)四大特點(diǎn)

　　目前傳感器行業(yè)有四大特點(diǎn)。

　　1)技術(shù)密集。我們哪一個(gè)傳感器行業(yè)都會(huì )有很多高水平的工程技術(shù)人員、碩士、博士，尤其是跨門(mén)類(lèi)的人才眾多，包括材料、化學(xué)、物理、結構設計等人才，而只有將各個(gè)專(zhuān)業(yè)的人才結合起來(lái)，才能真正做好傳感器。

　　2)資金密集。這里的資金密集不是我們傳統意義上說(shuō)的一定要投資幾個(gè)億，甚至十幾個(gè)億;也不像一些人說(shuō)的，傳感器投資一二千萬(wàn)也可以做。這里的資金密集是相對產(chǎn)業(yè)規模而言的，例如，做消費電子產(chǎn)品智能硬件或者做空氣凈化機，有1000萬(wàn)元資產(chǎn)就可以出產(chǎn)品，甚至已經(jīng)可以上市。而做傳感器時(shí)，需要考慮買(mǎi)設備、研發(fā)需要的資金和它產(chǎn)生的效果。

　　3)研發(fā)及生產(chǎn)周期長(cháng)。與其它產(chǎn)業(yè)相比，資金需求強度更大，研發(fā)及生產(chǎn)周期長(cháng)，從有一個(gè)技術(shù)原型到研發(fā)出樣品，樣品拿給客戶(hù)試用，客戶(hù)試用了以后再反饋，反饋以后再改進(jìn)，用戶(hù)再試用，沒(méi)有三年、五年很難讓客戶(hù)認同你的產(chǎn)品。尤其是產(chǎn)品拿認證，半年很快，一年、兩年也很正常，傳感器從創(chuàng )業(yè)投資到最終出產(chǎn)品批量銷(xiāo)售，五年、八年很正常。

　　4)應用信息匱乏。從一個(gè)好的創(chuàng )意到用戶(hù)使用效果產(chǎn)業(yè)鏈太長(cháng)，其中包括從一個(gè)器件做成產(chǎn)品，再到集成當中，用戶(hù)反映的效果、用戶(hù)的意見(jiàn)一層層反饋，最終到芯片廠(chǎng)家后，用戶(hù)原始的反饋信息衰減了很多。因而，芯片廠(chǎng)家不可能得到真實(shí)的應用信息。傳感器行業(yè)有一個(gè)特點(diǎn)是芯片廠(chǎng)商不知道自己的產(chǎn)品到用戶(hù)手中真正的用戶(hù)體驗如何，只知道自己產(chǎn)品的參數和性能，而這些又不能體現用戶(hù)具體使用情況，因而可以說(shuō)是假的。另外，用戶(hù)也不知道傳感器研制出會(huì )是怎樣的使用效果。

煒盛氣體傳感器占據國內市場(chǎng)70%

　　煒盛是以氣體傳感器起家，隨后擴展到像一些壓力、流量等其他類(lèi)型的傳感器，目前氣體傳感器仍然占據公司80%左右的銷(xiāo)售額。劉建鋼工程師稱(chēng)，關(guān)于傳感器壽命，我們有連續工作十年的長(cháng)期數據，觀(guān)測樣品至今仍正常工作。關(guān)于產(chǎn)品精度，我們擁有國內專(zhuān)業(yè)級氣體檢測實(shí)驗室。關(guān)于產(chǎn)品標準，我們參與了國標GB15322《可燃氣體探測器》、行標《電化學(xué)氣體傳感器》《載體催化元件》《熱式質(zhì)量流量傳感器》等標準的起草修訂。

　　現在煒盛傳感器產(chǎn)品的應用領(lǐng)域比較多，其中氣體傳感器銷(xiāo)量占據國內市場(chǎng)70%左右。煒盛的氣體傳感器分紅外氣體傳感器、電化學(xué)氣體傳感器、平面半導體氣體傳感器、載體催化元件、半導體氣體傳感器、熱傳導氣體傳感器、固體電解質(zhì)氣體傳感器、熱線(xiàn)型氣體傳感器、MEMS氣體傳感器等種類(lèi)比較多，能測三百余種氣體，擁有80多項氣體傳感器及相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)利與非專(zhuān)利核心技術(shù)。

紅外傳感器將在未來(lái)大有所為

　　市場(chǎng)發(fā)展火熱，國產(chǎn)傳感器缺高端產(chǎn)品

　　整個(gè)傳感器市場(chǎng)現在對傳感器產(chǎn)品的需求量非常大，以智能家居行業(yè)為例，今年是中國智能家居的元年，包括海爾、海信、美的等很多家電企業(yè)都介入到了智能家具領(lǐng)域。另外，房產(chǎn)方面也有介入，叫全屋智能系統。因此，整個(gè)產(chǎn)業(yè)需求量出現爆發(fā)式的增長(cháng)。而國內很多傳感器廠(chǎng)家此時(shí)介入可以說(shuō)是趕上了最好的發(fā)展時(shí)間。

　　就國內傳感器市場(chǎng)現狀來(lái)看，中國傳感器種類(lèi)眾多，但是中高端產(chǎn)品仍然比較欠缺。麥樂(lè )克也著(zhù)重加強了這一塊的研發(fā)與投入，以提供智能化的、高精度的傳感產(chǎn)品。

紅外傳感的優(yōu)勢

　　紅外傳感有兩大優(yōu)勢——非接觸和遠距離。紅外傳感器最早用于軍事、航天中，例如在衛星上的應用，由于紅外線(xiàn)傳輸距離遠，在大氣中紅外線(xiàn)可以傳輸到幾千公里以外。而紅外傳感器一直未能普及到民用領(lǐng)域，主要是因為成本較高?，F在麥樂(lè )克正在努力把它的成本降低，從而實(shí)現在民用領(lǐng)域的推廣。

　　由于紅外傳感的非接觸性，使得它相對于其他傳感器具有更多優(yōu)勢。例如二氧化碳由于不易與其它物質(zhì)產(chǎn)生反應，因而無(wú)法用電化學(xué)類(lèi)傳感器進(jìn)行測量，只能用紅外傳感器測。

　　另外，標定對于紅外傳感很重要，因為只有確定氣體濃度，才能生產(chǎn)出精準的紅外傳感模塊。麥樂(lè )克與德國合作開(kāi)發(fā)出一臺紅外氣體標定設備，該設備在國內是第一臺能夠自動(dòng)標定出氣體濃度的設備。

麥樂(lè )克戰略及未來(lái)方向

　　麥樂(lè )克現在的傳感器產(chǎn)品主要為三個(gè)方面：紅外傳感、空氣質(zhì)量和溫濕度傳感器。人工智能作為當下發(fā)展趨勢。麥樂(lè )克已經(jīng)在布局人工智能與傳感技術(shù)的結合，第一步做的是“傳感模塊+通訊模塊”的二合一解決方案。預計今年年底將會(huì )推出有自學(xué)習的人工智能傳感模塊。

MEMS壓力傳感器封裝仍是短板

　　一個(gè)好的芯片只有擁有好的封裝才算擁有“不死之身”。就作用而言，封裝主要解決以下幾個(gè)問(wèn)題：

　　1)腐蝕和導電性介質(zhì)的兼容問(wèn)題;

　　2)高溫介質(zhì);

　　3)振動(dòng)，包括尖峰壓力/爆破壓力、大電壓沖擊、封裝應力等。

　　目前，針對MEMS傳感器主要有三種主流的封裝方案，即MEMS+硅凝膠、擴散硅-不銹鋼充油和倒裝焊。

　　MEMS芯片設計都需要考慮封裝，甚至針對封裝進(jìn)行特殊優(yōu)化。圖1給出了幾個(gè)較好的針對封裝進(jìn)行特殊優(yōu)化設計的MEMS芯片方案。其中，上面采用了玻璃倉加硅模的方案，特點(diǎn)是電阻處于真空中，抗環(huán)境干擾能力強，穩定性好;下面是三家主流廠(chǎng)商TSV和TGV倒裝焊結構，特點(diǎn)是沒(méi)有Wire bond、抗振動(dòng)沖擊，同時(shí)，有些技術(shù)方案中應用了SiO2介質(zhì)隔離，從而能夠適應高溫環(huán)境。

空調暖風(fēng)制冷領(lǐng)域

　　盾安環(huán)境作為空調配件及智能配件領(lǐng)域龍頭企業(yè)，其部分閥件產(chǎn)品在世界市場(chǎng)占有率高達50%~60%?？照{暖風(fēng)制冷領(lǐng)域(Heating Ventilation Air Conditioning，HVAC)是盾安的主要發(fā)展領(lǐng)域之一，包括家用領(lǐng)域和商用領(lǐng)域。目前，由于商用領(lǐng)域對傳感器的要求較高，例如中央空調。作為公共安全設施，因其高標準，該領(lǐng)域的大部分市場(chǎng)被美國和日本公司長(cháng)期占據，如今，盾安傳感科技在這一領(lǐng)域填補了國內的空白。

　　參考文獻：

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　　本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第10期第18頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。