日前，由中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )敏感元器件與傳感器分會(huì )主辦、成都宏明電子股份有限公司承辦的“2016傳感器產(chǎn)業(yè)高峰論壇暨中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )敏感元器件與傳感器分會(huì )2016年會(huì )”召開(kāi)，與會(huì )專(zhuān)家與企業(yè)家普遍認為，敏感元器件和傳感器具有廣闊應用前景和發(fā)展空間。

 

 

“電子元件是電子信息產(chǎn)業(yè)的基礎，敏感元件和傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的基礎。”中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )理事長(cháng)溫學(xué)禮指出，“但敏感元件和傳感器同時(shí)也是我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的瓶頸，目前仍有80%依賴(lài)進(jìn)口。”

 

回首“十二五”，我國敏感元器件及傳感器產(chǎn)業(yè)以20.9%的年均增長(cháng)率實(shí)現了高速發(fā)展，2015年銷(xiāo)售額達到547億元，比原規劃目標360億元超額完成50%以上。

 

目前，我國傳感器產(chǎn)業(yè)布局基本形成，也取得了一定的成績(jì)，擁有了基本齊全的產(chǎn)品門(mén)類(lèi)，中低檔產(chǎn)品基本滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，設計、研發(fā)和應用水平有了一定的提高。中國傳感器產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成從技術(shù)研發(fā)、設計、生產(chǎn)到應用的完整產(chǎn)業(yè)體系，部分細分領(lǐng)域已躋身世界領(lǐng)先水平。

 

但就總體水平而言，國產(chǎn)的傳感器產(chǎn)品仍以中低端為主，技術(shù)水平相對落后。中國市場(chǎng)上的中高端傳感器進(jìn)口占比達80%，數字化、智能化、微型化產(chǎn)品嚴重欠缺。

 

國內企業(yè)的產(chǎn)品主要集中在低端的壓力、溫度、應變片等低附加值產(chǎn)品，近年內有幾家企業(yè)開(kāi)始MEMS產(chǎn)品的生產(chǎn)，其中麥克風(fēng)產(chǎn)品勢頭發(fā)展較好，但其他如壓力、加速度、陀螺等也是比較低端的產(chǎn)品。

 

“十三五”期間，在市場(chǎng)需求、政策牽引等一系列利好因素下，我國傳感器產(chǎn)業(yè)競爭力有望進(jìn)一步提升。

 

中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )秘書(shū)長(cháng)古群表示，“十三五”期間，我國電子元件行業(yè)(不含印制電路板和電池)將保持中速增長(cháng)，年均增速為5%左右，而其中混合集成電路、敏感元器件及傳感器、光器件三個(gè)分支行業(yè)將保持較高增速，其中敏感元器件與傳感器行業(yè)增速有望高達9%。

 

古群認為，隨著(zhù)民族企業(yè)的成長(cháng)，本土品牌市場(chǎng)份額不斷提升，2020年敏感元器件與傳感器將實(shí)現30%的國產(chǎn)化發(fā)展目標。

 

 

蓬勃的物聯(lián)網(wǎng)應用需求是支撐30%國產(chǎn)化目標實(shí)現的強大推動(dòng)力。傳感器是物聯(lián)網(wǎng)感知層中的重要組成部分，承擔著(zhù)數據采集和傳輸的重任，是物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現的基礎和前提。數據顯示，全球物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規模在2025年有望達到11萬(wàn)億美元，相應的傳感器市場(chǎng)也將達到數千億美元的市場(chǎng)規模。

 

目前，一部智能手機中要用到十幾種傳感器，一部高檔汽車(chē)里可能要用到幾百個(gè)傳感器，一個(gè)現代化智能工廠(chǎng)中用到的傳感器數量動(dòng)輒以萬(wàn)計，傳感器已經(jīng)滲透到人們生產(chǎn)生活的方方面面?！兜谌喂I(yè)革命》和《零邊際成本社會(huì )》的作者杰里米·里夫金大膽猜想，到2030年，全球應用的傳感器數量將從2013年的35億個(gè)突飛猛進(jìn)到超過(guò)100萬(wàn)億個(gè)，人與自然環(huán)境將通過(guò)傳感器緊密相連。

 

“通過(guò)在智能家居、智能照明、汽車(chē)電子、智能醫療、智能農業(yè)、建筑結構健康監測等主要網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)應用領(lǐng)域里大顯身手，傳感器將為人們締造真正的智能生活。””村田公司中國區執行副總裁孫崑泉表示。

 

就拿心率檢測來(lái)說(shuō)，村田創(chuàng )新的模塊化方案結合了加速度MEMS傳感器、信號處理和無(wú)線(xiàn)模塊，可以無(wú)接觸地測量病人躺在床上的心臟沖擊掃描信號。不僅能從病床的運動(dòng)信號中分離出患者的運動(dòng)信號，檢測患者的搖擺、翻轉和靜止時(shí)心臟的狀態(tài)，還能監測睡眠質(zhì)量。這樣一來(lái)，把帶有這種傳感器的設備安裝在醫院的病床上，醫務(wù)人員就能遠程監測患者的實(shí)時(shí)情況，這同樣也非常適用于獨居老人和養老院等。

 

森薩塔公司大中國區市場(chǎng)總監賈永平非?？春贸掷m增長(cháng)的汽車(chē)傳感器應用市場(chǎng)。2020年全球汽車(chē)傳感器市場(chǎng)需求將達到 253億美元，其中中國是全球三大汽車(chē)傳感器市場(chǎng)之一，將以8.9%的年均增長(cháng)率在2020年達到55億美元的規模。

 

賈永平認為，在更節能、更清潔、更安全的需求驅動(dòng)下，汽車(chē)中由傳感器控制的空調系統、電子穩定性控制系統、共軌系統、柴油后處理系統、胎壓監測系統等許多先進(jìn)系統的裝配率將不斷提升，而這些系統中都有大量的傳感器應用。

 

敏感元器件及傳感器甚至在彩電行業(yè)也有廣闊的應用前景。TCL王牌彩電成都有限公司彩電廠(chǎng)廠(chǎng)長(cháng)陳合智表示，除了尺寸、清晰度、顯示技術(shù)等關(guān)鍵指標外，當下電視機的最大賣(mài)點(diǎn)就是互聯(lián)、智能?；诖?，敏感器件在未來(lái)的電視產(chǎn)業(yè)中，必將大有作為。

 

首先是光感應。在電視機外殼上設置一個(gè)感應環(huán)境光變化的傳感器，能根據環(huán)境光線(xiàn)的變化，自動(dòng)對電視機亮度進(jìn)行調節，從而達到省電、護眼功能。

 

其次是利用霍爾傳感器，對投影電視進(jìn)行開(kāi)關(guān)機控制。具體原理是根據霍爾效應，通電導體兩端的電位在磁場(chǎng)的作用下發(fā)生改變，以此控制三極管的導通與截止，進(jìn)而給主板一個(gè)開(kāi)機或關(guān)機信號。

 

再次是利用溫度傳感器，對投影電視光機進(jìn)行散熱控制。傳感器檢測到溫度較高時(shí)，通知CPU輸出信號給降溫風(fēng)扇，提高其轉速。當溫度稍低時(shí)，CPU輸出控制信號讓降溫風(fēng)扇低速運行，進(jìn)而達到節能和降低噪音的目的。

 

最后是通過(guò)手勢對電視機進(jìn)行操控。目前，基于電場(chǎng)的手勢感應器輸出已經(jīng)是一種很完善的人機交互解決方案，設計人員可以十分方便地將2D多點(diǎn)觸摸和3D手勢識別功能輕松集成至顯示應用中。

 

 

傳感器技術(shù)作為信息技術(shù)的基礎與三大支柱之一，受到世界發(fā)達國家的高度關(guān)注和競相追逐研究。隨著(zhù)對信息檢測的精度和準確度越來(lái)越高，傳統的傳感器已經(jīng)不能滿(mǎn)足新形勢的需求，因此在世界范圍內，利用現代科學(xué)技術(shù)，研究開(kāi)發(fā)了各類(lèi)新型傳感器和敏感功能材料。同時(shí)，由于在制造中引入了微細加工技術(shù)和納米技術(shù)等先進(jìn)工藝，使得傳感器技術(shù)得到飛速發(fā)展，并取得了可喜的成就。

 

未來(lái)傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢主要體現在四個(gè)方面：一是新原理、新材料、新工藝的研發(fā)和應用。其中，最近熱門(mén)的仿生傳感器的設計理念主要涵蓋兩部分，即敏感機制的仿生和傳感器功能的仿生。仿生敏感材料與仿生原理是發(fā)展仿生傳感器的基石與核心，直接決定了仿生傳感器技術(shù)的應用價(jià)值。另外，納米材料、石墨烯等新材料以及MEMS+NEMS+薄膜技術(shù)的創(chuàng )新工藝也被業(yè)界廣泛關(guān)注。

 

二是集成化、小型化與多功能。目前，各種集成化芯片不斷出現，而企業(yè)也面臨著(zhù)低成本設計、多功能復合、新市場(chǎng)拓展及配套應用、價(jià)格壓力等多方面的挑戰。

 

三是柔性化。在可穿戴設備2.0時(shí)代，穿戴計算和貼身智能成為設計方向。但目前可穿戴設備更多是形態(tài)上的變化，無(wú)論是產(chǎn)品實(shí)用性，還是抗沖擊、防鹽防水、衛生等等，都還有很長(cháng)的路要走。其中很大的一個(gè)制約因素就是制造材料限制。

 

四是智能化與網(wǎng)絡(luò )化。智能式傳感器是一種帶微處理機的，兼有信息檢測、處理、記憶和邏輯思維與判斷功能的傳感器。從構成上看，智能傳感器是一個(gè)典型的以微處理器為核心的計算機檢測系統，能實(shí)現自診斷、自校準、邏輯判斷、統計處理、記憶、存儲等多方面的功能。傳感器網(wǎng)絡(luò )也是當前國際上備受關(guān)注的、由多學(xué)科高度交叉的新興前沿研究領(lǐng)域，具有十分廣闊的應用前景。

 

 

在提升配套產(chǎn)業(yè)的實(shí)力方面，一方面應圍繞急需發(fā)展的重點(diǎn)電子元件產(chǎn)品門(mén)類(lèi)，形成每個(gè)門(mén)類(lèi)1~2家技術(shù)實(shí)力能夠接近國外知名品牌的電子元件關(guān)鍵原材料和零組件供應商;另一方面，應推動(dòng)關(guān)鍵生產(chǎn)設備和檢測設備的國產(chǎn)化，爭取電子元件各細分行業(yè)50%的通用設備能夠國產(chǎn)化，基本滿(mǎn)足生產(chǎn)中等檔次電子元件產(chǎn)品的需要，特定領(lǐng)域細分市場(chǎng)實(shí)現全球先進(jìn)甚至領(lǐng)先。

 

在社會(huì )責任與信用體系方面，一是推行《電器電子產(chǎn)品有害物質(zhì)限制使用管理辦法》，推進(jìn)高耗能、高耗水、含酸、含鉛、含鎘等電子元件產(chǎn)品的節能、降耗、減排;二是提升企業(yè)社會(huì )責任意識，通過(guò)SA8000、OHSAS18000等社會(huì )責任標準體系的企業(yè)達到電子元件行業(yè)重點(diǎn)骨干企業(yè)數量的30%以上;三是重點(diǎn)推進(jìn)中國電子元件行業(yè)信用等級評價(jià)工作。

 

2014年，國務(wù)院發(fā)布《社會(huì )信用體系建設規劃綱要》(2014-2020年)，中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )經(jīng)批準，聯(lián)合第三方信用評價(jià)機構開(kāi)始了“中國電子元件行業(yè)企業(yè)信用等級評價(jià)”工作。

 

5月30日，國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于建立完善守信聯(lián)合激勵和失信聯(lián)合懲戒制度加快推進(jìn)社會(huì )誠信建設的指導意見(jiàn)》，我們調整了今年電子元件百強的排序規則，將電子元件行業(yè)信用等級作為電子元件百強排序的評分標準之一。今年的電子元件百強有57家企業(yè)獲得A級以上信用等級，“十三五”期間，授信A級以上信用等級企業(yè)力爭達到300家以上，同時(shí)初步開(kāi)展信用黑名單制度試點(diǎn)。

 

在標準化建設方面，一是優(yōu)化完善電子元件行業(yè)的相關(guān)國家標準、行業(yè)標準，鼓勵和推動(dòng)優(yōu)秀企業(yè)參與國際標準制訂;二是大力推進(jìn)電子元件行業(yè)標準化改革，以協(xié)會(huì )為核心，推動(dòng)團體標準的制訂;三是建立企業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)標準自我聲明公開(kāi)和監督制度。

 

村田公司中國區執行副總裁孫崑泉：

 

提高精度和可靠性是努力方向

 

在各種物聯(lián)網(wǎng)應用中，傳感器在感知到信息后，通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)將信息進(jìn)行傳輸。比如短距離傳輸可以用WiFi技術(shù)，長(cháng)距離傳輸有目前華為在力推的窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等。數據經(jīng)過(guò)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，再由MCU進(jìn)行分析，從傳感器的整個(gè)工作流程來(lái)看，有很多值得關(guān)注的地方。

 

比如在傳感器技術(shù)的發(fā)展上，新型和智能材料，自診斷、自修復、自增強等自適應功能，先進(jìn)工藝、納米技術(shù)、MEMS技術(shù)、仿生傳感器等新型傳感器都是未來(lái)的發(fā)展方向。在傳感器產(chǎn)品的發(fā)展上，小型化、集成化、多功能化、智能化、系統化、網(wǎng)絡(luò )化的發(fā)展方向也已成為業(yè)界共識。

 

總體來(lái)說(shuō)，要實(shí)現傳感器的無(wú)所不在、無(wú)處不在，減少成本和響應時(shí)間、提高精度和可靠性是我們努力的大方向。

 

傳感器用于無(wú)線(xiàn)通信的能量自給系統是我們目前關(guān)注的熱點(diǎn)之一。這種能量自給系統利用自然發(fā)電，結合使用電容器，可儲存電能，省去電池，適用于簡(jiǎn)單的信息傳送。盡管目前可以收集的能量強度僅為10μW-1mW，但是配合電容一起使用時(shí)，可以達到1W，可滿(mǎn)足傳感器的供電需求，并把信息發(fā)送出去。其中，村田的光發(fā)電元件在室內照明或微弱燈光下都具有良好的發(fā)電能力，利用該光發(fā)電元件可在任何有光的地方設置節點(diǎn)，無(wú)需電池和電線(xiàn)。

 

 

傳感器位于物聯(lián)網(wǎng)的感知層，是物聯(lián)網(wǎng)中感知、獲取與檢測信息的窗口，在現代信息技術(shù)中有著(zhù)舉足輕重的地位。但是傳感器相關(guān)的關(guān)鍵元件、關(guān)鍵材料、關(guān)鍵設備仍依賴(lài)進(jìn)口，我國企業(yè)不僅要高價(jià)購買(mǎi)，部分產(chǎn)品甚至面臨禁運封鎖。我國敏感元器件和傳感器行業(yè)“大而不強”。

 

如何創(chuàng )新發(fā)展，提高行業(yè)核心競爭力?

 

一是站在巨人的肩膀上，加快攀登技術(shù)高峰。數據要素已經(jīng)成為企業(yè)的重要資產(chǎn)和創(chuàng )新驅動(dòng)的核心，“大數據時(shí)代”已經(jīng)到來(lái)，數據分析能力已經(jīng)成為企業(yè)核心競爭力。隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)和云計算的發(fā)展，實(shí)時(shí)數據量呈爆炸式增長(cháng)。

 

二是建好設計平臺，不要輸在起跑線(xiàn)上。元件的性能取決于微觀(guān)機理、材料、結構和工藝。主要電性能參數應包括額定值和極限值。如果我們的產(chǎn)品設計參數只有幾個(gè)常規參數，我們的產(chǎn)品就輸在了起跑線(xiàn)上。

 

三是工藝技術(shù)改造決定成敗。工藝平臺建設是產(chǎn)品從試驗到批量生產(chǎn)的關(guān)鍵。工欲善其事，必先利其器。同樣的產(chǎn)品，先進(jìn)的工藝裝備可以提高合格率和生產(chǎn)效率，增加產(chǎn)量，降低成本，形成別人難以復制的核心技術(shù)競爭力。因此必須抓住關(guān)鍵，勇于攻克難關(guān)，包括某些工藝細節的控制。

 

四是注重成本要素，實(shí)現整體優(yōu)化創(chuàng )新。產(chǎn)品可靠性是創(chuàng )造出來(lái)的，事前采取對策，是最有效的。

 

文章來(lái)源于中國電子報。