突圍傳感器：破局中國物聯(lián)網(wǎng)“之殤”

　　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，目前我國傳感器共性關(guān)鍵技術(shù)尚未突破。在設計技術(shù)方面，傳感器的設計技術(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，真正好用的傳感器設計軟件。

　　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，特別是在物聯(lián)網(wǎng)，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。