傳感器創(chuàng)新進入“高發(fā)期”

　　“物聯(lián)天下，傳感先行”。近年來隨著物聯(lián)網、智能手機、汽車電子、醫(yī)療電子等產業(yè)的快速發(fā)展，對陀螺儀、加速度傳感器、MEMS麥克風等傳感器件的需求不斷增加，傳感器產業(yè)進入快速發(fā)展階段。傳感器市場的需求方向是什么?未來的技術走向如何?中國傳感器產業(yè)的優(yōu)劣勢何在?應如何健康發(fā)展?日前，在由中國電子元件行業(yè)協(xié)會敏感元器件與傳感器分會、德國傳感器協(xié)會AMA等單位聯(lián)合主辦的2013杭州(國際)物聯(lián)網傳感技術高峰論壇上，各方專家就上述問題進行了深入探討。

　　智能識別、廣泛互聯(lián)物聯(lián)網成主要應用

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

　　2013年初，國務院發(fā)布了《關于推進物聯(lián)網有序健康發(fā)展的指導意見》，明確提出推進物聯(lián)網與新一代移動通信、云計算、下一代互聯(lián)網、衛(wèi)星通信等技術的融合發(fā)展，使之成為產業(yè)轉型升級和技術創(chuàng)新的突破口。無論物聯(lián)網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，因為只有通過傳感技術，實現(xiàn)了對城市等相關各個層面的監(jiān)測，才有可能實現(xiàn)后面的智能識別、廣泛互聯(lián)、全面調用、智能處理等。

　　對此，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、智慧城市將是傳感器最主要的應用市場之一，其應用將滲透于未來生活的各個層面，如對森林礦山電力設施的火災監(jiān)控;對人、物體圖像的抽出、追蹤監(jiān)控;在智能樓宇中對視頻、光纖、氣體、溫濕度的監(jiān)控;在出入境管理系統(tǒng)中的生物識別與智能監(jiān)控;其他還有諸如智慧醫(yī)療與健康服務類傳感器、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、能源使用量的檢測與控制類傳感器、環(huán)境類傳感器等。

　　標準工藝與先進封裝推動傳感技術提升

　　傳感器技術呈現(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、智慧城市等應用市場的快速發(fā)展，對傳感器產品在低功耗、可靠性、穩(wěn)定性、低成本、小型化、微型化、復合型、標準化等技術和經濟指標方面提出了更高的要求。結合上述需求，傳感器企業(yè)也在積極展開技術研發(fā)，以滿足市場需求。

　　“MEMS的優(yōu)勢在于批量化的制造技術，成本低、便于集成、功耗低;但與此同時，MEMS傳感器也存在體積過小目前只能采用準三維技術加工，加工精度相對較低的問題。因此，進一步發(fā)展傳感技術，滿足市場需求時，應當注意采取措施揚長避短。比如針對傳感器難以實現(xiàn)通用的標準工藝問題，已有企業(yè)在著手開發(fā)特定領域的工藝標準，如MUMPs等;針對傳感器環(huán)境界面千差萬別，器件含可動結構、封裝難度大、成本高的問題，已有企業(yè)在開發(fā)圓片級封裝技術。通過圓片級封裝可有效降低后續(xù)封裝與組裝的難度，目前圓片級封裝已獲得廣泛應用，很多Foundry均已推出WLP服務。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TSV的要求反而低于IC，因此目前TSV技術也已獲得一定應用。”中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所研究員、博士生導師楊恒介紹。

　　總結MEMS傳感器的技術趨勢，楊恒指出，相比于傳統(tǒng)技術，傳感器技術呈現(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、網絡化、低成本、標準化也成為傳感器產品發(fā)展的總體趨勢。

　　政府企業(yè)攜手解決傳感產業(yè)小散難題

　　特別應加強傳感器的可靠性設計，解決國內產品可靠性不高的難題。

　　鑒于傳感器的廣泛市場應用，已經成為極為重要的電子器件，加大力度推進發(fā)展勢在必行。此前，工業(yè)和信息化部便聯(lián)合科學技術部、財政部和國家標準化管理委員會發(fā)布了《加快推進傳感器及智能化儀器儀表產業(yè)發(fā)展行動計劃》，提出2013～2025年總體發(fā)展目標：傳感器整體水平跨入世界先進行列，產業(yè)形態(tài)實現(xiàn)由“生產型制造”向“服務型制造”的轉變，涉及國防及重點產業(yè)安全、重大工程所需的傳感器及智能化儀器儀表實現(xiàn)自主制造和自主可控，高端產品和服務市場占有率提高到50%以上。

　　不過，中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會傳感器分會名譽理事長徐開先表示，目前國產傳感器仍存在穩(wěn)定性、可靠性和一致性差，關鍵共性基礎技術研究長期缺失;產業(yè)化問題未能得到很好解決，難以實現(xiàn)批量生產;經營模式、市場機制不活，市場推廣應用難度大，難以發(fā)揮資源、人才優(yōu)勢等問題。

　　而要解決上述問題，徐開先指出，一方面需要從國家政府層面協(xié)調處理：統(tǒng)籌我國傳感器產業(yè)布局;注重與國家重大專項與重點工程銜接;加強政府各部門之間的溝通協(xié)商;推動“官產學研用”協(xié)同創(chuàng)新;發(fā)揮企業(yè)主體地位作用;助推行業(yè)結構調整，形成龍頭企業(yè)及“小而精、精而專、專而強”產業(yè)發(fā)展模式;加強標準、檢測、裝備平臺建設，鼓勵采用國產傳感器。

　　另一方面對傳感器設計制造部門來說，應從產品、應用市場、營銷模式、基礎設施、專業(yè)人才協(xié)調等諸多方面綜合考慮，特別應加強傳感器的可靠性設計，解決國內產品可靠性不高的難題。首先應確定可靠性指標，可與產品功能、性能指標一起確定。其次是建立可靠性模型、可靠性分配、可靠性分析、可靠性預測、可靠性設計評審，進行試制產品可靠性試驗，逐步設計改進。

　　業(yè)界觀點

　　產學研用相結合加快發(fā)展傳感器產業(yè)

　　傳感器是物聯(lián)網的感知前端，是發(fā)展物聯(lián)網產業(yè)的關鍵環(huán)節(jié)，因此，對于傳感器行業(yè)來說，調整產業(yè)結構、加快傳感器產業(yè)的轉型升級是產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的重點。在需求牽引、市場化推進的總方針下，注重關鍵技術和市場領域的應用，務實推動物聯(lián)網和傳感器產業(yè)的發(fā)展，同時，推動產學研用相結合，將對產業(yè)發(fā)展產生積極的意義。

　　目前，世界MEMS傳感器產業(yè)處于剛剛起步階段，中國企業(yè)正應該從前期及早切入，抓住這一產業(yè)發(fā)展機遇。首先，應發(fā)揮中國企業(yè)的成本優(yōu)勢，力爭在中低端領域實現(xiàn)突破，逐步向產業(yè)鏈高端發(fā)展，不斷提高高價值MEMS產品比重;其次，國家應適度規(guī)劃，盡可能推出能夠引導行業(yè)發(fā)展的扶持政策，特別是在應用市場，例如汽車行業(yè)如能采用應用與芯片企業(yè)相結合的方式，引導應用企業(yè)采購國內的部件，將可加快我國傳感器企業(yè)更快走過培育期。

　　敏協(xié)分會成立二十多年來，始終秉承發(fā)揮橋梁和紐帶作用的宗旨，努力為我國敏感元件與傳感器行業(yè)的發(fā)展作出應有貢獻。今后，敏協(xié)分會將不斷加強自身建設，提高服務企業(yè)和資源融合的能力，推動資源共享和促進科技成果轉化，為促進敏感元件與傳感器行業(yè)及物聯(lián)網產業(yè)的發(fā)展作出更大貢獻!

　　傳感器技術更新正在不斷加快

　　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行業(yè)中廣泛應用，同時也是現(xiàn)代化生產線管理和質量管理系統(tǒng)中非常重要的組成部分，是高科技發(fā)展的重要領域之一。從市場角度看，隨著世界人口不斷增長，如健康照護、消費應用等方面的需求將呈爆發(fā)性增長，傳感器在其中大有可為，因此未來前景十分廣闊。生命醫(yī)學、汽車和工業(yè)都將是傳感器的主要應用空間。

　　從未來技術發(fā)展趨勢上看，傳感器技術更新在不斷加快，而隨著技術更新的加快，研發(fā)投入也在不斷增加，同時為市場銷售帶來了新的壓力，又進一步加快了產品的研發(fā)周期。因此未來一段時間將是傳感器技術創(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制造工藝和低成本、規(guī)?；圃旒夹g，如規(guī)?；圃旒夹g，單片集成制造技術等。在封裝技術上低成本封裝和異質集成化技術、系統(tǒng)級封裝技術與設備也有望被引入。

　　從產品創(chuàng)新角度看，低功耗、實時應用、智能化設計、集成化多傳感融合等進程將不斷加快。對于物聯(lián)網的發(fā)展來說，單一傳感器是拳頭產品，而傳感器網絡和應用也越來越重要。

　　理清傳感器、物聯(lián)網、智慧城市三者關系

　　智慧城市建設更大的內涵應是一個民生工程，是借助物聯(lián)網、傳感網等信息化技術，使城市居民的幸福指數(shù)更高。智慧城市是物聯(lián)網等技術應用的主體，是物聯(lián)網實現(xiàn)的最終目標，物聯(lián)網是實現(xiàn)智慧城市的手段，其中可更好地揭示傳感器技術和產業(yè)的發(fā)展脈絡。隨著物聯(lián)網技術在智慧城市中的發(fā)展和應用，人們更加清楚地認識到，作為物聯(lián)網核心技術的傳感器在其中充當著無法比擬的主導作用。城市智慧功能越強大，對于傳感器的需求就越多，技術要求就越高。通過遍布整個城市的傳感器設備來完成多樣化數(shù)據(jù)的采集工作，可實現(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，傳感器技術的應用自然就成為實現(xiàn)城市智慧關鍵中的關鍵。同時，智慧城市也為傳感器產業(yè)和技術發(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準難于規(guī)范統(tǒng)一;目標需求不清楚;功能設計思路混亂;甲方、乙方溝通困難;實施過于復雜，缺乏經驗，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業(yè)的進步，因此有必要理清思路，協(xié)同步調，共促發(fā)展。

　　紅外傳感器市場前景廣闊

　　目前，紅外傳感技術在航天、農業(yè)科技、健康醫(yī)療、智能社區(qū)、智能交通系統(tǒng)等領域得到了廣泛的應用。全球物聯(lián)網的發(fā)展給傳感器產業(yè)帶來了巨大的需求，但是同時也帶來了巨大的機遇和挑戰(zhàn)。紅外傳感器技術正從以往特殊的應用區(qū)域，如軍事和航空航天，擴展到各種綜合應用的領域。未來通過核心零部件技術的創(chuàng)新和發(fā)展，新型紅外傳感器的開發(fā)和應用將得到迅速推廣。

　　具體來看，紅外線傳感器是利用紅外線的物理性質來進行測量的傳感器。紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質。任何物質，只要它本身具有一定的溫度(高于絕對零度)，都能輻射紅外線，利用紅外線的物理性質可進行多種測量。紅外線傳感器測量時不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，具有更長的使用壽命、更高的靈敏度，更加安全、更快的響應速度、更遠的探測距離以及受環(huán)境因素影響小等優(yōu)點。比如體感傳感器能通過紅外線感測人體變化，能僅僅通過圖像掃描，捕捉形成三維深度圖像對人體的掃描能變得更加精確，是以往傳統(tǒng)的攝像頭無法比擬的。

　　傳感器創(chuàng)新應用推進市場拓展

　　在當今社會環(huán)境中，傳感器有非常廣泛的應用。從小的說，日常使用的智能手機、平板電腦等便攜設備上諸多功能離不開傳感器。伴隨世界的不斷進步，科技界對傳感器應用理解也愈加深化，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、測試等諸多方面各有應用。

　　工業(yè)、生物、醫(yī)學領域上對形狀、顏色、光譜變化的測量，便可利用移動掌上電腦(WP8或者其他操作系統(tǒng))集成的傳感器，其應用廣布在科學檢測、教育、培訓等諸多領域。此創(chuàng)新的運用可以在一定程度上，替代或補充檢測實驗室的功能。主要體現(xiàn)在現(xiàn)場測量和即時測量。智能掌上電腦需搭配額外的硬軟件以實現(xiàn)其功能。在傳統(tǒng)的工業(yè)、生物、醫(yī)學等工作場所，應用于科學、教育、培訓方面，可實現(xiàn)通過當?shù)剞k公地點，即時地將結果傳輸?shù)街付C構。此成果為科學和新型的工作和項目開辟了新的窗口，也可以應用于網絡公開課程、實習訓練等項目。此技術具有便利、可靠、經濟的特性。