我國(guó)工業(yè)傳感面臨的挑戰(zhàn)和工業(yè)常用傳感器分析

　　傳感器與計(jì)算機(jī)、通信被稱(chēng)為信息系統(tǒng)的三大支柱，傳感器技術(shù)優(yōu)劣成為衡量一個(gè)國(guó)家科技水平和是否處在國(guó)際戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)的重要標(biāo)志，是發(fā)達(dá)國(guó)家高度重視和爭(zhēng)相發(fā)展的核心基礎(chǔ)技術(shù)。傳感器廣泛應(yīng)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(guó)民經(jīng)濟(jì)及國(guó)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(guó)防、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)安全，對(duì)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)揮著重要作用，對(duì)于占領(lǐng)戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)具有十分重要的戰(zhàn)略意義。

　　在現(xiàn)代控制系統(tǒng)中，傳感器處于連接被測(cè)對(duì)象和測(cè)試系統(tǒng)的接口位置，構(gòu)成了系統(tǒng)信息輸入的主要“窗口”，提供著系統(tǒng)進(jìn)行控制、處理、決策、執(zhí)行所必須的原始信息，直接影響和決定著系統(tǒng)的功能。傳感器可以直接接觸被測(cè)對(duì)象，也可以間接接觸。許多控制系統(tǒng)功能因控制對(duì)象的信息難以采集與獲取而無(wú)法實(shí)現(xiàn)，成為系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展與提升的障礙，也成為大數(shù)據(jù)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“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(kuò)寬。據(jù)預(yù)測(cè)，2016年-2021年，傳感器的復(fù)合年增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)為11%，到2021年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1906億美元。

　　小巧玲瓏的傳感器設(shè)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(jī)械的觸覺(jué)，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。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(shè)備會(huì)將數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化為意義重大的決策。

　　目前，全球傳感器市場(chǎng)主要由美國(guó)、日本、德國(guó)的幾家領(lǐng)先企業(yè)主導(dǎo)，博世、霍尼韋爾、飛思卡爾、日立等傳統(tǒng)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(zhǎng)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(shù)據(jù)收集者——傳感器的發(fā)展。從國(guó)家層面看，基于工業(yè)化與信息化融合戰(zhàn)略，政府大力推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)向傳統(tǒng)行業(yè)中的深度滲透，使得傳感器成為提升我國(guó)現(xiàn)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(dān)著數(shù)據(jù)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(dǎo)，正在朝著智能化、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(zhàn)和四大趨勢(shì)

　　如今，我國(guó)作為全球最大的電子產(chǎn)品生產(chǎn)基地，正消耗著全球四分之一的MEMS器件。但目前，我國(guó)大部分MEMS傳感器仍依賴進(jìn)口。國(guó)內(nèi)MEMS傳感器也仍以中低端為主，技術(shù)相對(duì)落后，這一局面將在較長(zhǎng)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(zhàn)，從而尋找其中的發(fā)展商機(jī)呢?

　　中國(guó)MEMS廠商面臨的挑戰(zhàn)非常多。首先，缺乏高端研發(fā)人員和經(jīng)驗(yàn)豐富的本土MEMS工程師，導(dǎo)致基礎(chǔ)研究落后。同時(shí)，MEMS傳感器商業(yè)化應(yīng)用周期長(zhǎng)，MEMS傳感器研發(fā)時(shí)間更長(zhǎng)，這對(duì)MEMS企業(yè)的耐心、遠(yuǎn)見(jiàn)是一個(gè)很大挑戰(zhàn)。

　　另一方面，中國(guó)MEMS產(chǎn)業(yè)鏈在競(jìng)爭(zhēng)方面，力量還較薄弱，沒(méi)有產(chǎn)生在國(guó)際市場(chǎng)上具有領(lǐng)導(dǎo)地位的企業(yè)。MEMS傳感器和IC芯片一樣，具有很強(qiáng)的規(guī)模效應(yīng)，國(guó)內(nèi)企業(yè)出貨量上不去，導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，例如前端流片等環(huán)節(jié)加工能力薄弱，一致性、生產(chǎn)重復(fù)性都不能滿足設(shè)計(jì)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(dǎo)致MEMS廠商盈利困難。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(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，從應(yīng)用廣泛和競(jìng)爭(zhēng)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(tǒng)廠商對(duì)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廠商難以為繼的地步。

　　四大趨勢(shì)：新興器件、新應(yīng)用、顛覆性技術(shù)、新設(shè)計(jì)

　　面對(duì)上述挑戰(zhàn)，國(guó)內(nèi)MEMS廠商如何樹(shù)立信心，尋求機(jī)遇呢?

　　首先必須承認(rèn)，中國(guó)是最大電子生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，終端消費(fèi)市場(chǎng)巨大，該優(yōu)勢(shì)應(yīng)該可以給各家MEMS廠商給予一定信心。而且受物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，MEMS傳感器的市場(chǎng)增量將相當(dāng)可觀。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發(fā)達(dá)的半導(dǎo)體微加工技術(shù)

　　另一方面，根據(jù)MEMS傳感器的特點(diǎn)，MEMS傳感器一直依賴于使用基于半導(dǎo)體的微加工技術(shù)來(lái)制造器件，以取代更為復(fù)雜、笨重或不敏感的傳感器。據(jù)此，未來(lái)將有四大趨勢(shì)改變MEMS市場(chǎng)格局。它們分別是：新興器件、新應(yīng)用、顛覆性技術(shù)、新設(shè)計(jì)。

　　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(yīng)用，如壓力傳感器應(yīng)用于位置或高度感測(cè);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(shè)計(jì)，包括NEMS納機(jī)電系統(tǒng)和光學(xué)集成技術(shù)。

　　物聯(lián)網(wǎng)是我國(guó)未來(lái)十年的核心發(fā)展戰(zhàn)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(xiàn)出遠(yuǎn)比現(xiàn)在主流MEMS傳感器更有市場(chǎng)前景的MEMS產(chǎn)品，期待中國(guó)MEMS產(chǎn)業(yè)能躋身世界前列。