最近，一位美國華裔科學(xué)家宋金會實現(xiàn)了世界上第一個50納米級的超高分辨率數(shù)字圖像傳感器的消息一經(jīng)披露，就引起了業(yè)界廣泛關(guān)注。其打破了這個領(lǐng)域數(shù)字圖像傳感器像素尺寸為1微米的行業(yè)極限，更引來國際電子、軍工、航天、醫(yī)療、激光、信息存儲技術(shù)以及有關(guān)部門的合作興趣。
物聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展升溫，傳感器的重要性也與日俱增，需求也跟著水漲船高?；ヂ?lián)網(wǎng)的誕生助推了信息爆炸與全球化進程，接入互聯(lián)網(wǎng)的主體從固定的點到每個人再到未來的萬物互聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)裝置制造商已經(jīng)開發(fā)出動作、聲音、影像、溫度、濕度、氣壓等各式傳感器，以實現(xiàn)多樣化的智慧應(yīng)用。但是，標(biāo)準(zhǔn)繁雜、服務(wù)同質(zhì)化等也成為傳感器產(chǎn)業(yè)難以克服的問題。
需求增長
感測器是一種可以感知周遭環(huán)境的裝置，可將收集而來的資訊轉(zhuǎn)換成電子訊號，讓系統(tǒng)進一步分析該訊息。感測器應(yīng)用廣泛且種類眾多，僅是攜帶型智慧裝置中便內(nèi)建動作、光線、影像及壓力等多種傳感器。
“物聯(lián)網(wǎng)的概念出現(xiàn)后，感測器開始大舉進駐人類生活。”工信部電子元器件行業(yè)發(fā)展研究中心總工程師郭源生在第二屆全球傳感器高峰論壇暨中國物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用峰會上介紹說。傳感器的應(yīng)用范圍小至可吞食的藥丸，大到可以讓整座智慧城市中基礎(chǔ)建設(shè)各自“擁有智慧”，并且互相聯(lián)結(jié)。
智慧照明可借由感測熱能、自動感應(yīng)使用者進出狀態(tài)，開啟或是關(guān)閉燈泡電源，以便做到真正的節(jié)能。
濕度傳感器應(yīng)用于汽車的雨刷，若是下雨或是有液體噴濺到車窗上，傳感器可以自動啟動雨刷，排出擋風(fēng)玻璃上的液體。
針對城市交通的部分，智慧型的計費表可以接受硬幣、信用卡、近距離無線通訊智慧型手機來繳清停車費用。當(dāng)市民找到停車位時不再需要爭先恐后地將硬幣投入停車計費表中。而這些智慧計費表還配備了車輛傳感器，在應(yīng)用程序中傳遞訊息，讓駕駛者不必兜一圈才能找到停車位。
郭源生預(yù)計，光學(xué)式生物訊號傳感器需求將增長迅速。消費者開始注重自身生理健康，一般穿戴式裝置中簡單的計步與睡眠監(jiān)測功能早已不能滿足使用者需求，透過不同波長的發(fā)光二極體（LED）照射在皮膚上來測量心率、血壓及血氧等生理數(shù)值才是穿戴式裝置的發(fā)展趨勢。
環(huán)境感測也將成為下一波傳感器發(fā)展趨勢。“近年來消費者對生活周遭的環(huán)境品質(zhì)要求上升，將帶動一波環(huán)境感測器的需求上漲。”郭源生說。
發(fā)展迅猛
2015年，全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備出現(xiàn)了大幅增長。郭源生介紹，到2015年，全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備達到49億件，比2014年增加了30%。“我國物聯(lián)網(wǎng)及傳感器產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴大，同時傳感器市場規(guī)模將近1200億元。隨著市場應(yīng)用推廣，我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)出迅猛的發(fā)展態(tài)勢，產(chǎn)業(yè)輻射和帶動作用較大。”郭源生說。
預(yù)計在未來5年內(nèi)，全球傳感器總量復(fù)合年增長率將超過15%，部分行業(yè)應(yīng)用正在加快。“特別是國內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與轉(zhuǎn)型升級加速，‘一帶一路’的戰(zhàn)略實施以及在汽車、家電、裝備類、醫(yī)療、環(huán)保等產(chǎn)業(yè)應(yīng)用范圍的擴大，傳感器用量大幅增加。”郭源生感慨，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用真是“突如其來、無法估量”。
至于技術(shù)創(chuàng)新，漢威電子董事長任紅軍認(rèn)為，我國在物聯(lián)網(wǎng)自主技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和共性基礎(chǔ)能力上將實現(xiàn)進一步突破。“傳感器與控制器融合、產(chǎn)品制造與內(nèi)容服務(wù)融合的創(chuàng)新步伐將不斷加快。”
“企業(yè)與市場的利好決定了車聯(lián)網(wǎng)、智能家居產(chǎn)品及解決方案將大規(guī)模上市。”任紅軍說。在產(chǎn)品應(yīng)用上，智能產(chǎn)品種類將繼續(xù)增多，設(shè)備與設(shè)備之間的交互連接智能化程度越來越高，有望將物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)有的星形結(jié)構(gòu)擴展到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
互聯(lián)網(wǎng)時代未來的制勝關(guān)鍵就是生態(tài)圈的競爭。企業(yè)要么自行組織產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈子，要么尋找合適的圈子加入其中，否則在競爭中就會處于從屬、被動地位。“今年，有更多的企業(yè)和團隊通過眾籌模式參與到傳感器產(chǎn)品的研制生產(chǎn)當(dāng)中。”任紅軍說。眾籌模式有效拉近了消費者與生產(chǎn)者的距離，眾籌平臺將推出更多物聯(lián)網(wǎng)潮品。
同時，政策出臺向行業(yè)應(yīng)用偏重，政策內(nèi)容中加大力度補齊軟硬件自主知識產(chǎn)權(quán)短板的態(tài)勢也將更加明顯。
產(chǎn)業(yè)走向“集群化”
前景固然可期，現(xiàn)實困境猶存。
兩院院士陳俊亮曾表示：“物聯(lián)網(wǎng)時代正向我們走來，過去人們所幻想的萬物互聯(lián)、智能社會的圖景，如今正隨著傳感技術(shù)的發(fā)展逐漸成為現(xiàn)實。但是現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的最大瓶頸仍然體現(xiàn)在傳感器上。”
“國內(nèi)傳感器生產(chǎn)種類少、產(chǎn)量低，這是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展存在的最大短板。”陳俊亮說。
北京艾克艾瑞CEO王永濤認(rèn)為，目前傳感器產(chǎn)業(yè)面臨的主要問題有：產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)分散，有效的發(fā)展推進機制尚未建立。“很多企業(yè)對傳感器帶有偏見和片面認(rèn)識，往往與集成電路產(chǎn)品、技術(shù)、工藝進行對比；缺乏有雄厚實力的企業(yè)家，大企業(yè)看不上，小企業(yè)投不起，資源難整合。”
“由于傳感器技術(shù)含量高，產(chǎn)品多品種、小批量的行業(yè)特征，企業(yè)也習(xí)慣小規(guī)模和小團隊運作，缺乏大而專的意識，導(dǎo)致行業(yè)企業(yè)數(shù)量多而規(guī)模小，這與國外情況完全不同。”王永濤分析說，“另一方面，傳感器行業(yè)急缺技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展等專業(yè)人才。”
如何突破長期困擾傳感器行業(yè)發(fā)展的瓶頸問題？郭源生給出的建議是，通過體系建設(shè)和機制創(chuàng)新，形成“雙生態(tài)”產(chǎn)業(yè)環(huán)境，打造國際化產(chǎn)業(yè)環(huán)境，引進和集中國際各種資源，構(gòu)建完整的傳感器產(chǎn)業(yè)鏈，使得傳感器產(chǎn)業(yè)走向“集群化”發(fā)展道路。
“要打造中國的‘傳感谷’。”郭源生說。要建立以人為本、環(huán)境優(yōu)美、節(jié)能減排，以及硬件環(huán)境及公共服務(wù)設(shè)施完整的自然生態(tài)園區(qū)；還要打造上下游產(chǎn)業(yè)鏈完整、相互配比合理、市場服務(wù)短距離對接、公共服務(wù)齊全、人才優(yōu)勢突出的產(chǎn)業(yè)生態(tài)園區(qū)。
傳感谷的建立還須多方合作、國家支持，郭源生認(rèn)為，唯有如此，傳感器產(chǎn)業(yè)才能適應(yīng)全球化信息技術(shù)的新常態(tài)：區(qū)域滲透、產(chǎn)業(yè)融合、技術(shù)創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。
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何為MEMS傳感器
MEMS的全稱是微型電子機械系統(tǒng)，是指可批量制作的，將微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等集于一體的微型器件或系統(tǒng)。可理解為利用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝和材料，用微米技術(shù)在芯片上制造微型機械，并將其與對應(yīng)電路集成為一個整體的技術(shù)。所以它是以半導(dǎo)體制造技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一種先進的制造技術(shù)平臺。
自1990年至今，MEMS傳感器的應(yīng)用有三波演進：一開始內(nèi)建在汽車的安全氣囊中，而后則是用于消費性電子內(nèi)，第三波演進便是物聯(lián)網(wǎng)崛起。
相對于傳統(tǒng)的機械，它們的尺寸更小，最大的不超過一個厘米，甚至僅僅為幾微米，其厚度就更加微小。采用以硅為主的材料，電氣性能優(yōu)良，硅材料的強度、硬度和楊氏模量與鐵相當(dāng)，密度與鋁類似，熱傳導(dǎo)率接近鉬和鎢。采用與集成電路（IC）類似的生成技術(shù)，可大量利用IC生產(chǎn)中的成熟技術(shù)、工藝，進行大批量、低成本生產(chǎn)，使性價比相對于傳統(tǒng)“機械”制造技術(shù)大幅度提高。
在今后5到10年內(nèi)，消費類MEMS主要應(yīng)用領(lǐng)域仍然是智能手機以及平板電腦。但是MEMS的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒅饾u擴大，包括正在興起的可穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)等。雖然可穿戴設(shè)備現(xiàn)在使用MEMS的比例還比較小，目前還不到10%，現(xiàn)在蘋果、三星、華為都已經(jīng)紛紛推出了一些可穿戴式產(chǎn)品，有點像當(dāng)初的智能手機剛推出時的狀態(tài)，未來肯定會成為MEMS傳感器增長最快的市場。
關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)，可能要5到10年以后，智能家居、智能城市有了很好的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)在MEMS傳感器應(yīng)用方面會有更好的發(fā)展。
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