物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代傳感器未來(lái)的發(fā)展方向

　　“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(wèn)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(jiàn)》，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^(guò)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(kāi)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(guò)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(wèn)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(wèn)題，已有企業(yè)在著手開(kāi)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(wèn)題，已有企業(yè)在開(kāi)發(fā)圓片級(jí)封裝技術(shù)。通過(guò)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(guò)，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(kāi)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(wèn)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(wèn)題。

　　而要解決上述問(wèn)題，徐開(kāi)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)。