最近，一位美國(guó)華裔科學(xué)家宋金會(huì)實(shí)現(xiàn)了世界上第一個(gè)50納米級(jí)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(gè)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(lái)國(guó)際電子、軍工、航天、醫(yī)療、激光、信息存儲(chǔ)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。互聯(lián)網(wǎng)的誕生助推了信息爆炸與全球化進(jìn)程，接入互聯(lián)網(wǎng)的主體從固定的點(diǎn)到每個(gè)人再到未來(lái)的萬(wàn)物互聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)裝置制造商已經(jīng)開發(fā)出動(dòng)作、聲音、影像、溫度、濕度、氣壓等各式傳感器，以實(shí)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(wèn)題。

需求增長(zhǎng)

感測(cè)器是一種可以感知周遭環(huán)境的裝置，可將收集而來(lái)的資訊轉(zhuǎn)換成電子訊號(hào)，讓系統(tǒng)進(jìn)一步分析該訊息。感測(cè)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(dòng)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(cè)器開始大舉進(jìn)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(guó)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用峰會(huì)上介紹說(shuō)。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(cè)熱能、自動(dòng)感應(yīng)使用者進(jìn)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(dòng)啟動(dòng)雨刷，排出擋風(fēng)玻璃上的液體。

針對(duì)城市交通的部分，智慧型的計(jì)費(fèi)表可以接受硬幣、信用卡、近距離無(wú)線通訊智慧型手機(jī)來(lái)繳清停車費(fèi)用。當(dāng)市民找到停車位時(shí)不再需要爭(zhēng)先恐后地將硬幣投入停車計(jì)費(fèi)表中。而這些智慧計(jì)費(fèi)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(jì)，光學(xué)式生物訊號(hào)傳感器需求將增長(zhǎng)迅速。消費(fèi)者開始注重自身生理健康，一般穿戴式裝置中簡(jiǎn)單的計(jì)步與睡眠監(jiān)測(cè)功能早已不能滿足使用者需求，透過(guò)不同波長(zhǎng)的發(fā)光二極體（LED）照射在皮膚上來(lái)測(cè)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(shì)。

環(huán)境感測(cè)也將成為下一波傳感器發(fā)展趨勢(shì)。“近年來(lái)消費(fèi)者對(duì)生活周遭的環(huán)境品質(zhì)要求上升，將帶動(dòng)一波環(huán)境感測(cè)器的需求上漲。”郭源生說(shuō)。

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(zhǎng)。郭源生介紹，到2015年，全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備達(dá)到49億件，比2014年增加了30%。“我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)及傳感器產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，同時(shí)傳感器市場(chǎng)規(guī)模將近1200億元。隨著市場(chǎng)應(yīng)用推廣，我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)出迅猛的發(fā)展態(tài)勢(shì)，產(chǎn)業(yè)輻射和帶動(dòng)作用較大。”郭源生說(shuō)。

預(yù)計(jì)在未來(lái)5年內(nèi)，全球傳感器總量復(fù)合年增長(zhǎng)率將超過(guò)15%，部分行業(yè)應(yīng)用正在加快。“特別是國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與轉(zhuǎn)型升級(jí)加速，‘一帶一路’的戰(zhàn)略實(shí)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(kuò)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(lái)、無(wú)法估量”。

至于技術(shù)創(chuàng)新，漢威電子董事長(zhǎng)任紅軍認(rèn)為，我國(guó)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(shí)現(xiàn)進(jìn)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(chǎng)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(shuō)。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(lái)越高，有望將物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)有的星形結(jié)構(gòu)擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代未來(lái)的制勝關(guān)鍵就是生態(tài)圈的競(jìng)爭(zhēng)。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(jìng)爭(zhēng)中就會(huì)處于從屬、被動(dòng)地位。“今年，有更多的企業(yè)和團(tuán)隊(duì)通過(guò)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(shuō)。眾籌模式有效拉近了消費(fèi)者與生產(chǎn)者的距離，眾籌平臺(tái)將推出更多物聯(lián)網(wǎng)潮品。

同時(shí)，政策出臺(tái)向行業(yè)應(yīng)用偏重，政策內(nèi)容中加大力度補(bǔ)齊軟硬件自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)短板的態(tài)勢(shì)也將更加明顯。

產(chǎn)業(yè)走向“集群化”

前景固然可期，現(xiàn)實(shí)困境猶存。

兩院院士陳俊亮曾表示：“物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代正向我們走來(lái)，過(guò)去人們所幻想的萬(wàn)物互聯(lián)、智能社會(huì)的圖景，如今正隨著傳感技術(shù)的發(fā)展逐漸成為現(xiàn)實(shí)。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(guó)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(shuō)。

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(wèn)題有：產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)分散，有效的發(fā)展推進(jìn)機(jī)制尚未建立。“很多企業(yè)對(duì)傳感器帶有偏見和片面認(rèn)識(shí)，往往與集成電路產(chǎn)品、技術(shù)、工藝進(jìn)行對(duì)比；缺乏有雄厚實(shí)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(tuán)隊(duì)運(yùn)作，缺乏大而專的意識(shí)，導(dǎo)致行業(yè)企業(yè)數(shù)量多而規(guī)模小，這與國(guó)外情況完全不同。”王永濤分析說(shuō)，“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(zhǎng)期困擾傳感器行業(yè)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題？郭源生給出的建議是，通過(guò)體系建設(shè)和機(jī)制創(chuàng)新，形成“雙生態(tài)”產(chǎn)業(yè)環(huán)境，打造國(guó)際化產(chǎn)業(yè)環(huán)境，引進(jìn)和集中國(guó)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(guó)的‘傳感谷’。”郭源生說(shuō)。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(chǎng)服務(wù)短距離對(duì)接、公共服務(wù)齊全、人才優(yōu)勢(shì)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(guó)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。

鏈接

何為MEMS傳感器

MEMS的全稱是微型電子機(jī)械系統(tǒng)，是指可批量制作的，將微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)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(jī)械，并將其與對(duì)應(yīng)電路集成為一個(gè)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(lái)的一種先進(jìn)的制造技術(shù)平臺(tái)。

自1990年至今，MEMS傳感器的應(yīng)用有三波演進(jìn)：一開始內(nèi)建在汽車的安全氣囊中，而后則是用于消費(fèi)性電子內(nèi)，第三波演進(jìn)便是物聯(lián)網(wǎng)崛起。

相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械，它們的尺寸更小，最大的不超過(guò)一個(gè)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(qiáng)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(jìn)行大批量、低成本生產(chǎn)，使性價(jià)比相對(duì)于傳統(tǒng)“機(jī)械”制造技術(shù)大幅度提高。

在今后5到10年內(nèi)，消費(fèi)類MEMS主要應(yīng)用領(lǐng)域仍然是智能手機(jī)以及平板電腦。但是MEMS的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒅饾u擴(kuò)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(diǎn)像當(dāng)初的智能手機(jī)剛推出時(shí)的狀態(tài)，未來(lái)肯定會(huì)成為MEMS傳感器增長(zhǎng)最快的市場(chǎng)。

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(huì)有更好的發(fā)展。

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