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)隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能手機(jī)、汽車電子、醫(yī)療電子等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)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(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)的優(yōu)劣勢(shì)何在?應(yīng)如何健康發(fā)展?日前，在由中國(guó)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(guó)傳感器協(xié)會(huì)AMA等單位聯(lián)合主辦的2013杭州(國(guó)際)物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)高峰論壇上，各方專家就上述問題進(jìn)行了深入探討。

　　智能識(shí)別、廣泛互聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)成主要應(yīng)用

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

　　2013年初，國(guó)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(dǎo)意見》，明確提出推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)與新一代移動(dòng)通信、云計(jì)算、下一代互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星通信等技術(shù)的融合發(fā)展，使之成為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)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(yīng)用以及以人為本的可持續(xù)創(chuàng)新。其中感知需求被列為首位，因?yàn)橹挥型ㄟ^傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市等相關(guān)各個(gè)層面的監(jiān)測(cè)，才有可能實(shí)現(xiàn)后面的智能識(shí)別、廣泛互聯(lián)、全面調(diào)用、智能處理等。

　　對(duì)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(yīng)用市場(chǎng)之一，其應(yīng)用將滲透于未來(lái)生活的各個(gè)層面，如對(duì)森林礦山電力設(shè)施的火災(zāi)監(jiān)控;對(duì)人、物體圖像的抽出、追蹤監(jiān)控;在智能樓宇中對(duì)視頻、光纖、氣體、溫濕度的監(jiān)控;在出入境管理系統(tǒng)中的生物識(shí)別與智能監(jiān)控;其他還有諸如智慧醫(yī)療與健康服務(wù)類傳感器、智能家居中的各種傳感器、智能交通系統(tǒng)中以RFID為主兼用各種物理量的傳感器、能源使用量的檢測(cè)與控制類傳感器、環(huán)境類傳感器等。

　　標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)出去單一功能化特征，朝著智能化、集成化的方向發(fā)展。

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市等應(yīng)用市場(chǎng)的快速發(fā)展，對(duì)傳感器產(chǎn)品在低功耗、可靠性、穩(wěn)定性、低成本、小型化、微型化、復(fù)合型、標(biāo)準(zhǔn)化等技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面提出了更高的要求。結(jié)合上述需求，傳感器企業(yè)也在積極展開技術(shù)研發(fā)，以滿足市場(chǎng)需求。

　　“MEMS的優(yōu)勢(shì)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小目前只能采用準(zhǔn)三維技術(shù)加工，加工精度相對(duì)較低的問題。因此，進(jìn)一步發(fā)展傳感技術(shù)，滿足市場(chǎng)需求時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意采取措施揚(yáng)長(zhǎng)避短。比如針對(duì)傳感器難以實(shí)現(xiàn)通用的標(biāo)準(zhǔn)工藝問題，已有企業(yè)在著手開發(fā)特定領(lǐng)域的工藝標(biāo)準(zhǔn)，如MUMPs等;針對(duì)傳感器環(huán)境界面千差萬(wàn)別，器件含可動(dòng)結(jié)構(gòu)、封裝難度大、成本高的問題，已有企業(yè)在開發(fā)圓片級(jí)封裝技術(shù)。通過圓片級(jí)封裝可有效降低后續(xù)封裝與組裝的難度，目前圓片級(jí)封裝已獲得廣泛應(yīng)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(duì)TSV的要求反而低于IC，因此目前TSV技術(shù)也已獲得一定應(yīng)用。”中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員、博士生導(dǎo)師楊恒介紹。

　　總結(jié)MEMS傳感器的技術(shù)趨勢(shì)，楊恒指出，相比于傳統(tǒng)技術(shù)，傳感器技術(shù)呈現(xiàn)出去單一功能化特征，朝著智能化、集成化方向發(fā)展。此外，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、低成本、標(biāo)準(zhǔn)化也成為傳感器產(chǎn)品發(fā)展的總體趨勢(shì)。

　　政府企業(yè)攜手解決傳感產(chǎn)業(yè)小散難題

　　特別應(yīng)加強(qiáng)傳感器的可靠性設(shè)計(jì)，解決國(guó)內(nèi)產(chǎn)品可靠性不高的難題。

　　鑒于傳感器的廣泛市場(chǎng)應(yīng)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(shì)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(cái)政部和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(jì)劃》，提出2013～2025年總體發(fā)展目標(biāo)：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(xiàn)由“生產(chǎn)型制造”向“服務(wù)型制造”的轉(zhuǎn)變，涉及國(guó)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(xiàn)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，中國(guó)儀器儀表行業(yè)協(xié)會(huì)傳感器分會(huì)名譽(yù)理事長(zhǎng)徐開先表示，目前國(guó)產(chǎn)傳感器仍存在穩(wěn)定性、可靠性和一致性差，關(guān)鍵共性基礎(chǔ)技術(shù)研究長(zhǎng)期缺失;產(chǎn)業(yè)化問題未能得到很好解決，難以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn);經(jīng)營(yíng)模式、市場(chǎng)機(jī)制不活，市場(chǎng)推廣應(yīng)用難度大，難以發(fā)揮資源、人才優(yōu)勢(shì)等問題。

　　而要解決上述問題，徐開先指出，一方面需要從國(guó)家政府層面協(xié)調(diào)處理：統(tǒng)籌我國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)布局;注重與國(guó)家重大專項(xiàng)與重點(diǎn)工程銜接;加強(qiáng)政府各部門之間的溝通協(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(jié)構(gòu)調(diào)整，形成龍頭企業(yè)及“小而精、精而專、專而強(qiáng)”產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式;加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)、裝備平臺(tái)建設(shè)，鼓勵(lì)采用國(guó)產(chǎn)傳感器。

　　另一方面對(duì)傳感器設(shè)計(jì)制造部門來(lái)說(shuō)，應(yīng)從產(chǎn)品、應(yīng)用市場(chǎng)、營(yíng)銷模式、基礎(chǔ)設(shè)施、專業(yè)人才協(xié)調(diào)等諸多方面綜合考慮，特別應(yīng)加強(qiáng)傳感器的可靠性設(shè)計(jì)，解決國(guó)內(nèi)產(chǎn)品可靠性不高的難題。首先應(yīng)確定可靠性指標(biāo)，可與產(chǎn)品功能、性能指標(biāo)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(yù)測(cè)、可靠性設(shè)計(jì)評(píng)審，進(jìn)行試制產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)，逐步設(shè)計(jì)改進(jìn)。

　　業(yè)界觀點(diǎn)

　　產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)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(jié)，因此，對(duì)于傳感器行業(yè)來(lái)說(shuō)，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、加快傳感器產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)是產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)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(yīng)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(jié)合，將對(duì)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(guó)企業(yè)正應(yīng)該從前期及早切入，抓住這一產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇。首先，應(yīng)發(fā)揮中國(guó)企業(yè)的成本優(yōu)勢(shì)，力爭(zhēng)在中低端領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)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(guó)家應(yīng)適度規(guī)劃，盡可能推出能夠引導(dǎo)行業(yè)發(fā)展的扶持政策，特別是在應(yīng)用市場(chǎng)，例如汽車行業(yè)如能采用應(yīng)用與芯片企業(yè)相結(jié)合的方式，引導(dǎo)應(yīng)用企業(yè)采購(gòu)國(guó)內(nèi)的部件，將可加快我國(guó)傳感器企業(yè)更快走過培育期。

　　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(guó)敏感元件與傳感器行業(yè)的發(fā)展作出應(yīng)有貢獻(xiàn)。今后，敏協(xié)分會(huì)將不斷加強(qiáng)自身建設(shè)，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(zhuǎn)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(xiàn)!

　　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(yīng)用，同時(shí)也是現(xiàn)代化生產(chǎn)線管理和質(zhì)量管理系統(tǒng)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，隨著世界人口不斷增長(zhǎng)，如健康照護(hù)、消費(fèi)應(yīng)用等方面的需求將呈爆發(fā)性增長(zhǎng)，傳感器在其中大有可為，因此未來(lái)前景十分廣闊。生命醫(yī)學(xué)、汽車和工業(yè)都將是傳感器的主要應(yīng)用空間。

　　從未來(lái)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)上看，傳感器技術(shù)更新在不斷加快，而隨著技術(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(guī)?；圃旒夹g(shù)，如規(guī)?；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(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)與設(shè)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(yīng)用、智能化設(shè)計(jì)、集成化多傳感融合等進(jìn)程將不斷加快。對(duì)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(yīng)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(shè)更大的內(nèi)涵應(yīng)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(shù)更高。智慧城市是物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)應(yīng)用的主體，是物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的最終目標(biāo)，物聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)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)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市中的發(fā)展和應(yīng)用，人們更加清楚地認(rèn)識(shí)到，作為物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)的傳感器在其中充當(dāng)著無(wú)法比擬的主導(dǎo)作用。城市智慧功能越強(qiáng)大，對(duì)于傳感器的需求就越多，技術(shù)要求就越高。通過遍布整個(gè)城市的傳感器設(shè)備來(lái)完成多樣化數(shù)據(jù)的采集工作，可實(shí)現(xiàn)城市數(shù)據(jù)采集的全面性、系統(tǒng)性和智能性。由此可以看出，傳感器技術(shù)的應(yīng)用自然就成為實(shí)現(xiàn)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，目前這三者均存在著標(biāo)準(zhǔn)難于規(guī)范統(tǒng)一;目標(biāo)需求不清楚;功能設(shè)計(jì)思路混亂;甲方、乙方溝通困難;實(shí)施過于復(fù)雜，缺乏經(jīng)驗(yàn)，缺乏管理理念;人才、資金缺乏等問題。這些問題制約和影響著產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，因此有必要理清思路，協(xié)同步調(diào)，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(nóng)業(yè)科技、健康醫(yī)療、智能社區(qū)、智能交通系統(tǒng)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)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(jī)遇和挑戰(zhàn)。紅外傳感器技術(shù)正從以往特殊的應(yīng)用區(qū)域，如軍事和航空航天，擴(kuò)展到各種綜合應(yīng)用的領(lǐng)域。未來(lái)通過核心零部件技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，新型紅外傳感器的開發(fā)和應(yīng)用將得到迅速推廣。

　　具體來(lái)看，紅外線傳感器是利用紅外線的物理性質(zhì)來(lái)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。紅外線又稱紅外光，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(duì)零度)，都能輻射紅外線，利用紅外線的物理性質(zhì)可進(jìn)行多種測(cè)量。紅外線傳感器測(cè)量時(shí)不與被測(cè)物體直接接觸，因而不存在摩擦，具有更長(zhǎng)的使用壽命、更高的靈敏度，更加安全、更快的響應(yīng)速度、更遠(yuǎn)的探測(cè)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紅外線感測(cè)人體變化，能僅僅通過圖像掃描，捕捉形成三維深度圖像對(duì)人體的掃描能變得更加精確，是以往傳統(tǒng)的攝像頭無(wú)法比擬的。

　　傳感器創(chuàng)新應(yīng)用推進(jìn)市場(chǎng)拓展

　　在當(dāng)今社會(huì)環(huán)境中，傳感器有非常廣泛的應(yīng)用。從小的說(shuō)，日常使用的智能手機(jī)、平板電腦等便攜設(shè)備上諸多功能離不開傳感器。伴隨世界的不斷進(jìn)步，科技界對(duì)傳感器應(yīng)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?；诳萍佳邪l(fā)而言，它在信息采集、測(cè)試等諸多方面各有應(yīng)用。

　　工業(yè)、生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域上對(duì)形狀、顏色、光譜變化的測(cè)量，便可利用移動(dòng)掌上電腦(WP8或者其他操作系統(tǒng))集成的傳感器，其應(yīng)用廣布在科學(xué)檢測(cè)、教育、培訓(xùn)等諸多領(lǐng)域。此創(chuàng)新的運(yùn)用可以在一定程度上，替代或補(bǔ)充檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的功能。主要體現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和即時(shí)測(cè)量。智能掌上電腦需搭配額外的硬軟件以實(shí)現(xiàn)其功能。在傳統(tǒng)的工業(yè)、生物、醫(yī)學(xué)等工作場(chǎng)所，應(yīng)用于科學(xué)、教育、培訓(xùn)方面，可實(shí)現(xiàn)通過當(dāng)?shù)剞k公地點(diǎn)，即時(shí)地將結(jié)果傳輸?shù)街付C(jī)構(gòu)。此成果為科學(xué)和新型的工作和項(xiàng)目開辟了新的窗口，也可以應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)公開課程、實(shí)習(xí)訓(xùn)練等項(xiàng)目。此技術(shù)具有便利、可靠、經(jīng)濟(jì)的特性。