国内传感器产业发展现状及趋势分析

                                               智能传感器

                                              2015-01-11

物联天下，传感先行。近年来随着物联网、智能手机、汽车电子、医疗电子等产业的快速发展，对陀螺仪、加速度传感器、MEMS麦克风等传感器件的需求不断增加，传感器产业RFID世界网进入快速发展阶段。传感器市场的需求方向是什么？未来的技术走向如何？中国传感器产业的优劣势何在？应如何健康发展？日前，在由中国电子元件行业协会敏感元器件与传感器分会、德国传感器协会AMA等单位联合主办的传感技术高峰论坛上，各方专家就上述问题进行了深入探讨。
　　智能识别、广泛互联物联网成主要应用
　　物联网、智慧城市将是传感器最主要的应用市场之一，其应用将渗透于未来生活的各个层面。
　　2013年初，国务院发布了《关于推进物联网有序健康发展的指导意见》，明确提出推进物联网与新一代移动通信、云计算、下一代互联网、卫星通信等技术的融合发展，使之成为产业转型升级和技术创新的突破口。无论物联网还是智慧城市健康发展，均需要具备4大特征：全面透彻的感知、宽带泛在的互联、智能融合的应用以及以人为本的可持续创新。其中感知需求被列为首位，因为只有通过传感技术，实现了对城市等相关各个层面的监测，才有可能实现后面的智能识别、广泛互联、全面调用、智能处理等。
　　对此，工业和信息化部电子元器件行业发展研究中心总工程师郭源生指出，物联网、智慧城市将是传感器最主要的应用市场之一，其应用将渗透于未来生活的各个层面，如对森林矿山电力设施的火灾监控；对人、物体图像的抽出、追踪监控；在智能楼宇中对视频、光纤、气体、温湿度的监控；在出入境管理系统中的生物识别与智能监控；其他还有诸如智慧医疗与健康服务类传感器、智能家居中的各种传感器、智能交通系统中以RFID为主兼用各种物理量的传感器、能源使用量的检测与控制类传感器、环境类传感器等。
　　标准工艺与先进封装推动传感技术提升
　　传感器技术呈现出去单一功能化特征，朝着智能化、集成化的方向发展。
　　随着物联网、智慧城市等应用市场的快速发展，对传感器产品在低功耗、可靠性、稳定性、低成本、小型化、微型化、复合型、标准化等技术和经济指标方面提出了更高的要求。结合上述需求，传感器企业也在积极展开技术研发，以满足市场需求。
　　MEMS的优势在于批量化的制造技术，成本低、便于集成、功耗低；但与此同时，MEMS传感器也存在体积过小目前只能采用准三维技术加工，加工精度相对较低的问题。因此，进一步发展传感技术，满足市场需求时，应当注意采取措施扬长避短。比如针对传感器难以实现通用的标准工艺问题，已有企业在着手开发特定领域的工艺标准，如MUMPs等；针对传感器环境界面千差万别，器件含可动结构、封装难度大、成本高的问题，已有企业在开发圆片级封装技术。通过圆片级封装可有效降低后续封装与组装的难度，目前圆片级封装已获得广泛应用，很多Foundry均已推出WLP服务。此外，由于MEMS器件的密度低、工作频率较低、可容忍一定的串联电阻，对TSV的要求反而低于IC，因此目前TSV技术也已获得一定应用。中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员、博士生导师杨恒介绍。
　　总结MEMS传感器的技术趋势，杨恒指出，相比于传统技术，传感器技术呈现出去单一功能化特征，朝着智能化、集成化方向发展。此外，数字化、网络化、低成本、标准化也成为传感器产品发展的总体趋势。
　　政府企业携手解决传感产业小散难题
　　特别应加强传感器的可靠性设计，解决国内产品可靠性不高的难题。
　　鉴于传感器的广泛市场应用，已经成为极为重要的电子器件，加大力度推进发展势在必行。此前，工业和信息化部便联合科学技术部、财政部和国家标准化管理委员会发布了《加快推进传感器及智能化产业发展行动计划》，提出2013～2025年总体发展目标：传感器整体水平跨入世界先进行列，产业形态实现由生产型制造向服务型制造的转变，涉及国防及重点产业安全、重大工程所需的传感器及智能化仪器仪表实现自主制造和自主可控，高端产品和服务市场占有率提高到50以上。
　　不过，中国仪器仪表行业协会传感器分会名誉理事长徐开先表示，目前国产传感器仍存在稳定性、可靠性和一致性差，关键共性基础技术研究长期缺失；产业化问题未能得到很好解决，难以实现批量生产；经营模式、市场机制不活，市场推广应用难度大，难以发挥资源、人才优势等问题。
　　而要解决上述问题，徐开先指出，一方面需要从国家政府层面协调处理：统筹我国传感器产业布局；注重与国家重大专项与重点工程衔接；加强政府各部门之间的沟通协商；推动官产学研用协同创新；发挥企业主体地位作用；助推行业结构调整，形成龙头企业及小而精、精而专、专而强产业发展模式；加强标准、检测、装备平台建设，鼓励采用国产传感器。
　　另一方面对传感器设计制造部门来说，应从产品、应用市场、营销模式、基础设施、专业人才协调等诸多方面综合考虑，特别应加强传感器的可靠性设计，解决国内产品可靠性不高的难题。首先应确定可靠性指标，可与产品功能、性能指标一起确定。其次是建立可靠性模型、可靠性分配、可靠性分析、可靠性预测、可靠性设计评审，进行试制产品可靠性试验，逐步设计改进。

                            仪器仪表智能化的枢纽

                                    2015年01月12日

  智能化工厂的技术在迅速更新换代。让制造流程有判断能力，仪器、仪表、传感器等控制系统的基本构成要素是关注的焦点。　　目前仪器仪表的智能化，主要以微处理器和人工智慧技术的发展与应用为主，包括运用人工智能、专家系统、遗传演算法、进化计算等技术，使仪器仪表实现高效、多功能、机动灵活等性能。
　　此外，随着工厂制造流程连接的嵌入式设备越来越多，透过云端架构部署控制系统，无疑是当今最重要的趋势之一。
　　在工业自动化领域，随着应用和服务向云端运算转移，资料和运算位置的主要模式都已经被改变了，由此也给嵌入式设备领域带来了颠覆性变革。未来，云端运算将可提供完整的系统和服务，生产设备将不再是过去单一而独立的个体。一旦完成连线，一切制造规则都可能会改变。
　　此外，工业通信无线化也是当前智能化工厂探讨比较热烈的问题。专家分析，全球工厂自动化的无线通讯系统应用，每年将增加约40%。随着无线技术日益普及，各家供应商正在提供一系列软硬件技术，协助在产品中增加通信功能。
　　专家认为，无线技术虽然在实施便利性方面，对比有线技术具有相当的优势，但无线技术目前的完善、可靠性、确定性与即时性、相容性等还有待加强和完善。