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突圍傳感器:破局中國物聯(lián)網(wǎng)“之殤”

作者: 時(shí)間:2018-11-28 來(lái)源:微迷網(wǎng) 收藏
編者按:在物聯(lián)網(wǎng)各項基礎技術(shù)中,感知技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的根底和核心,同時(shí)也是制約我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的最大瓶頸。

  首先,關(guān)鍵技術(shù)尚未突破是主要制約因素。徐開(kāi)先表示,目前我國共性關(guān)鍵技術(shù)尚未突破。在設計技術(shù)方面,的設計技術(shù)涉及多種學(xué)科、多種理論、多種材料、多種工藝及現場(chǎng)使用條件;設計軟件價(jià)格昂貴、設計過(guò)程復雜、考慮因子眾多;設計人才匱乏,設計人員不僅需了解通用設計程序和方法,還需熟悉器件制備工藝,了解器件現場(chǎng)使用條件??梢哉f(shuō)國內尚無(wú)一套有自主知識產(chǎn)權的,真正好用的設計軟件。

本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/201811/394945.htm

  在可靠性技術(shù)方面,國產(chǎn)傳感器可靠性不高是影響國產(chǎn)傳感器大量應用的主要原因之一,據了解電力部門(mén)采用國外傳感器產(chǎn)品三年不需檢修,采用國內產(chǎn)品每季度檢修一次,石化部門(mén),重要生產(chǎn)線(xiàn)幾乎全部采用國外傳感器,而不敢使用國內產(chǎn)品。通常國產(chǎn)傳感器可靠性指標比國外同類(lèi)產(chǎn)品低1~2個(gè)數量級。

  在封裝技術(shù)方面,傳感器的封裝結構和封裝材料,影響傳感器的遲滯、時(shí)間常數、靈敏限,使用壽命等性能。從制造成本看,傳感器的封裝成本通常為總成本的30%~70%。國內對傳感器的封裝技術(shù)尚未形成系列、標準,也無(wú)統一接口,因而傳感器的外型千差萬(wàn)別,很不利于用戶(hù)選用和產(chǎn)品互換。

  其次,產(chǎn)業(yè)化能力不足也是制約因素。目前國內高精度、高可靠傳感器研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化能力嚴重滯后于需求,技術(shù)水平相比國外還有較大差距,產(chǎn)品一致性、可靠性水平比國外低1~2個(gè)數量級,產(chǎn)品的品種和系列大約是國外的30%~40%,產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化程度不足15%。導致高精度、高可靠傳感器嚴重依賴(lài)進(jìn)口,從而被這些發(fā)達國家壟斷,例如GE公司、Honeywell公司、英飛凌公司、西門(mén)子公司、ABB公司、歐姆龍公司、基恩士公司等等。

  國內傳感器產(chǎn)品不配套、不成系列。徐開(kāi)先表示, 系列中比較易生產(chǎn)的某些規格尚能生產(chǎn),且重復生產(chǎn),惡性競爭,系列兩端的產(chǎn)品往往不能生產(chǎn),多需國外進(jìn)口,如工業(yè)自動(dòng)化儀表中廣為應用的、高精度、高穩定的低微差壓傳感器(量程≤1KPa),高差壓、高靜壓傳感器(量程≥3MPa、靜壓≥60MPa)。

  第三,資源分散,產(chǎn)業(yè)規模小。目前國內傳感器產(chǎn)品處于發(fā)展階段,傳感器品種也不多,企業(yè)分散,制造水平低,產(chǎn)業(yè)規模小。目前我國傳感器企業(yè)有1600余家,大都為小、微企業(yè),盈利能力不強,缺乏引領(lǐng)技術(shù)的龍頭企業(yè)。

  產(chǎn)業(yè)分散體現在資金分散、技術(shù)分散、企業(yè)布局分散,產(chǎn)業(yè)結構分散、市場(chǎng)分散等方面;管理方面存在政府部門(mén)管理歸口不統一、難于協(xié)調、多頭管理現象;政策支持方面也存在政策支持的集中度不高,缺乏專(zhuān)項計劃集中扶持,即使支持也過(guò)于分散,缺乏力度,缺乏持續性。

  第四,傳感器高端人才匱乏是影響傳感器發(fā)展的最大瓶頸。徐開(kāi)先表示,由于傳感器行業(yè)經(jīng)濟基礎、技術(shù)基礎、產(chǎn)業(yè)基礎較為薄弱,加之傳感器產(chǎn)業(yè)涉及學(xué)科多,要求知識面廣,新技術(shù)層出不窮,長(cháng)期以來(lái)很難吸引國際頂級人才投身到傳感器行業(yè)工作;加之國內由于學(xué)科設置不合理,缺少復合型人才培養機制,往往搞設計的不懂工藝、搞工藝的不明應用、會(huì )應用的不曉設計。造成很多企業(yè)缺乏既懂管埋、又懂技術(shù)、還會(huì )經(jīng)營(yíng)的復合型人才,以及工藝人才和技能人才。

  從技術(shù)與應用突圍

  “我們的突破口在于應用?!眳窃茦虮硎?,中國巨大的應用市場(chǎng)給傳感器發(fā)展帶來(lái)發(fā)展動(dòng)力。他表示,家庭智能終端的普及和機器人應用家庭化,帶來(lái)細分產(chǎn)業(yè)傳感器應用的新突破。

  但應用的突破也需要技術(shù)與工藝的支撐。

  “國內傳感器產(chǎn)業(yè),大部分都在搞傳感器應用,特別是在,智能裝備方面的應用,而不愿涉及傳感器芯片的開(kāi)發(fā)和研究,”徐開(kāi)先表示,“因芯片研發(fā)投資極大,成本高,工藝裝備昂貴,資金回收周期長(cháng),且技術(shù)難度風(fēng)險大,必須靠國家投資和資助,靠企業(yè)是難以為繼的?!?/p>

  徐開(kāi)先強調,如果不在傳感器芯片上投入和下功夫,那可能重蹈“IC芯片”之轍。如果傳感器芯片性能優(yōu)良,產(chǎn)品可靠性、穩定性高,其應用不愁沒(méi)有市場(chǎng)?!凹訌奍C與MEMS技術(shù)的集成與融合”徐開(kāi)先建議,“IC與MEMS的集成與融合,是傳感技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路?!?/p>

  “傳感器芯片是比較復雜的一個(gè)產(chǎn)業(yè),涉及到研發(fā)、設計以及生產(chǎn)等環(huán)節?!敝袊苿?dòng)北京集成電路創(chuàng )新中心總經(jīng)理肖青向《通信產(chǎn)業(yè)報》(網(wǎng))記者表示,“我國在材料、制程以及工藝等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域缺乏積累,所以這是一個(gè)長(cháng)期的過(guò)程?!?/p>

  以MEMS為例,它用微加工技術(shù)將各種產(chǎn)品整合到基于硅的微電子芯片上,MEMS工藝與傳統的IC工藝有許多相似之處,如光刻、薄膜沉積、摻雜、刻蝕、化學(xué)機械拋光工藝等,但有些復雜的微結構難以用IC工藝實(shí)現,必須采用微加工技術(shù)制造。包括硅的體微加工技術(shù)、表面微加工技術(shù)和特殊微加工技術(shù)。除此之外,MEMS制造還廣泛地使用多種特殊加工方法,包括鍵合、LIGA、電鍍、軟光刻、微模鑄、微立體光刻與微電火花加工等。

  同通用芯片一樣,傳感芯片的生產(chǎn)制作過(guò)程尤為復雜。而且,在芯片生產(chǎn)加工中需要的材料中國產(chǎn)材料的使用率不足15%,高端制程和先進(jìn)封裝領(lǐng)域,半導體材料的國產(chǎn)化率更低,且部分產(chǎn)品面臨嚴重的專(zhuān)利技術(shù)封鎖。但如果我國不能掌握MEMS傳感器的制造技術(shù)并主導其生產(chǎn),無(wú)疑將阻礙傳感器產(chǎn)業(yè)前進(jìn)的步伐。

  業(yè)內人士建議可重點(diǎn)放在非硅基的新材料、新機理、新工藝傳感器的研究。重點(diǎn)發(fā)展應用市場(chǎng)廣、具備一定產(chǎn)業(yè)基礎、易于快速產(chǎn)業(yè)化的智能傳感器及其核心元器件,運動(dòng)感測組合傳感器中的加速度計、陀螺儀,環(huán)境感測組合傳感器中的壓力傳感器等。


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