我國工業(yè)傳感面臨的挑戰和工業(yè)常用傳感器分析

　　傳感器與計算機、通信被稱(chēng)為信息系統的三大支柱，傳感器技術(shù)優(yōu)劣成為衡量一個(gè)國家科技水平和是否處在國際戰略競爭制高點(diǎn)的重要標志，是發(fā)達國家高度重視和爭相發(fā)展的核心基礎技術(shù)。傳感器廣泛應用于冶金、石油、化工、電力、交通、水利、新能源、電子、環(huán)保、家電、航天、航空、軍工武器裝備等國民經(jīng)濟及國防、科研等各個(gè)領(lǐng)域，關(guān)乎并影響技術(shù)創(chuàng )新以及國防、經(jīng)濟和社會(huì )安全，對于當前產(chǎn)業(yè)結構調整與轉型升級發(fā)揮著(zhù)重要作用，對于占領(lǐng)戰略型新興產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)具有十分重要的戰略意義。

　　在現代控制系統中，傳感器處于連接被測對象和測試系統的接口位置，構成了系統信息輸入的主要“窗口”，提供著(zhù)系統進(jìn)行控制、處理、決策、執行所必須的原始信息，直接影響和決定著(zhù)系統的功能。傳感器可以直接接觸被測對象，也可以間接接觸。許多控制系統功能因控制對象的信息難以采集與獲取而無(wú)法實(shí)現，成為系統技術(shù)發(fā)展與提升的障礙，也成為大數據的來(lái)源和采集以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與發(fā)展的最大障礙。

　　而隨著(zhù)“工業(yè)4.0”概念的深化，全球的傳感器市場(chǎng)空間再一次被擴寬。據預測，2016年-2021年，傳感器的復合年增長(cháng)率預計為11%，到2021年市場(chǎng)規模將達到1906億美元。

　　小巧玲瓏的傳感器設備給我們的生活帶來(lái)巨大沖擊。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，傳感器作為機械的觸覺(jué)，是實(shí)現工業(yè)自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制的首要環(huán)節。尤其在自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，這些毫不起眼卻至關(guān)重要的設備會(huì )將數據流轉化為意義重大的決策。

　　目前，全球傳感器市場(chǎng)主要由美國、日本、德國的幾家領(lǐng)先企業(yè)主導，博世、霍尼韋爾、飛思卡爾、日立等傳統電子行業(yè)巨頭，都把傳感器作為未來(lái)業(yè)務(wù)的主要增長(cháng)點(diǎn)。

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)風(fēng)云漸起之時(shí)，更加帶動(dòng)了數據收集者——傳感器的發(fā)展。從國家層面看，基于工業(yè)化與信息化融合戰略，政府大力推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)向傳統行業(yè)中的深度滲透，使得傳感器成為提升我國現代信息技術(shù)、帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的最好突破口。從技術(shù)層面看，承擔著(zhù)數據采集和傳輸重任的傳感器，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的引導，正在朝著(zhù)智能化、微型化、集成化、網(wǎng)絡(luò )化、多功能、低功耗的方向發(fā)展。

　　MEMS傳感器面臨三大挑戰和四大趨勢

　　如今，我國作為全球最大的電子產(chǎn)品生產(chǎn)基地，正消耗著(zhù)全球四分之一的MEMS器件。但目前，我國大部分MEMS傳感器仍依賴(lài)進(jìn)口。國內MEMS傳感器也仍以中低端為主，技術(shù)相對落后，這一局面將在較長(cháng)時(shí)間里一直存在下去。那么，各家MEMS企業(yè)又該如何擺平心態(tài)，正視這一挑戰，從而尋找其中的發(fā)展商機呢?

　　中國MEMS廠(chǎng)商面臨的挑戰非常多。首先，缺乏高端研發(fā)人員和經(jīng)驗豐富的本土MEMS工程師，導致基礎研究落后。同時(shí)，MEMS傳感器商業(yè)化應用周期長(cháng)，MEMS傳感器研發(fā)時(shí)間更長(cháng)，這對MEMS企業(yè)的耐心、遠見(jiàn)是一個(gè)很大挑戰。

　　另一方面，中國MEMS產(chǎn)業(yè)鏈在競爭方面，力量還較薄弱，沒(méi)有產(chǎn)生在國際市場(chǎng)上具有領(lǐng)導地位的企業(yè)。MEMS傳感器和IC芯片一樣，具有很強的規模效應，國內企業(yè)出貨量上不去，導致整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，例如前端流片等環(huán)節加工能力薄弱，一致性、生產(chǎn)重復性都不能滿(mǎn)足設計加工工藝要求。因此，整個(gè)MEMS產(chǎn)業(yè)鏈均處于投入階段，盈利比較困難，產(chǎn)生了惡性循環(huán)。

　　此外，價(jià)格下滑導致MEMS廠(chǎng)商盈利困難。MEMS傳感器產(chǎn)品的價(jià)格，并非與產(chǎn)品的重要性或開(kāi)發(fā)難度成正比。例如，據統計數據顯示，從應用廣泛和競爭激烈的陀螺儀和加速度傳感器市場(chǎng)來(lái)看，價(jià)格每季度下跌3%至5%，系統廠(chǎng)商對于MEMS產(chǎn)品需求量很大，但是它們也已經(jīng)把價(jià)格殺到MEMS廠(chǎng)商難以為繼的地步。

　　四大趨勢：新興器件、新應用、顛覆性技術(shù)、新設計

　　面對上述挑戰，國內MEMS廠(chǎng)商如何樹(shù)立信心，尋求機遇呢?

　　首先必須承認，中國是最大電子生產(chǎn)和消費大國，終端消費市場(chǎng)巨大，該優(yōu)勢應該可以給各家MEMS廠(chǎng)商給予一定信心。而且受物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)驅動(dòng)，MEMS傳感器的市場(chǎng)增量將相當可觀(guān)。另外，MEMS傳感器產(chǎn)品多樣，也有巨大的創(chuàng )新空間。

　　MEMS傳感器制造需要依賴(lài)發(fā)達的半導體微加工技術(shù)

　　另一方面，根據MEMS傳感器的特點(diǎn)，MEMS傳感器一直依賴(lài)于使用基于半導體的微加工技術(shù)來(lái)制造器件，以取代更為復雜、笨重或不敏感的傳感器。據此，未來(lái)將有四大趨勢改變MEMS市場(chǎng)格局。它們分別是：新興器件、新應用、顛覆性技術(shù)、新設計。

　　簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是：新興器件，如微鏡和環(huán)境組合傳感器;新應用，如壓力傳感器應用于位置或高度感測;顛覆性技術(shù)，包括封裝、新材料，如壓電薄膜和300mm/12寸晶圓;新的設計，包括NEMS納機電系統和光學(xué)集成技術(shù)。

　　物聯(lián)網(wǎng)是我國未來(lái)十年的核心發(fā)展戰略，MEMS傳感器則是物聯(lián)網(wǎng)中不可或缺的一環(huán)，下一個(gè)十年，會(huì )涌現出遠比現在主流MEMS傳感器更有市場(chǎng)前景的MEMS產(chǎn)品，期待中國MEMS產(chǎn)業(yè)能躋身世界前列。