新形勢下敏感元器件與傳感器產業(yè)如何實現(xiàn)健康可持續(xù)發(fā)展?
發(fā)布時間：2016/9/23 訪問人數(shù)：1188次
隨著《中國制造2025》、“互聯(lián)網(wǎng)++”行動計劃以及《國家集成電路產業(yè)發(fā)展推進綱要》的大力推進，傳感器技術及傳感器產業(yè)的重要地位日益凸顯。作為物聯(lián)網(wǎng)感知層中的重要組成部分，傳感器在汽車電子、消費電子、生物醫(yī)療、工業(yè)、農業(yè)等領域中的應用有哪些進展?全球物聯(lián)網(wǎng)及傳感器產業(yè)有哪些新的發(fā)展趨勢?新形勢下敏感元器件與傳感器產業(yè)如何實現(xiàn)健康可持續(xù)發(fā)展?
2020年實現(xiàn)30%國產化目標
“電子元件是電子信息產業(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)會理事長溫學禮指出，“但敏感元件和傳感器同時也是我國物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)的瓶頸，目前仍有80%依賴進口。”
回首“十二五”，我國敏感元器件及傳感器產業(yè)以20.9%的年均增長率，實現(xiàn)了高速發(fā)展，2015年銷售額達到547億元，比原規(guī)劃目標360億元超額完成50%以上。
目前，我國傳感器產業(yè)布局基本形成，也取得了一定的成績。擁有了基本齊全的產品門類，中低檔產品基本滿足市場需求，設計、研發(fā)和應用水平有了一定的提高。中國傳感器產業(yè)已經形成從技術研發(fā)、設計、生產到應用的完整產業(yè)體系，部分細分領域已躋身世界領先水平。
但就總體水平而言，國產的傳感器產品仍以中低端為主，技術水平相對落后。中國市場上的中高端傳感器進口占比達80%，數(shù)字化、智能化、微型化產品嚴重欠缺。
國內企業(yè)的產品主要集中在低端的壓力、溫度、應變片等低附加值產品，近年內有幾家企業(yè)開始MEMS產品的生產，其中麥克風產品勢頭發(fā)展較好，但其他如壓力、加速度、陀螺等也是比較低端的產品。
“十三五”期間，在市場需求、政策牽引等一系列利好因素下，我國傳感器產業(yè)競爭力有望進一步提升。
中國電子元件行業(yè)協(xié)會秘書長古群表示，“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，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，隨著民族企業(yè)的成長，本土品牌市場份額不斷提升，2020年敏感元器件與傳感器將實現(xiàn)30%的國產化發(fā)展目標(此處國產化率指中國本土電子元件生產企業(yè)自主品牌電子元件產品的內銷金額，在國內市場總額中的比重)。
物聯(lián)網(wǎng)應用驅動旺盛市場需求
蓬勃的物聯(lián)網(wǎng)應用需求是支撐30%國產化目標實現(xiàn)的強大推動力。傳感器是物聯(lián)網(wǎng)感知層中的重要組成部分，承擔著數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)闹厝危俏锫?lián)網(wǎng)實現(xiàn)的基礎和前提。數(shù)據(jù)顯示，全球物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模在2025年有望達到11萬億美元，相應的傳感器市場也將達到數(shù)千億美元的市場規(guī)模。
目前，一部智能手機中要用到十幾種傳感器，一部高檔汽車里可能要用到幾百個傳感器，一個現(xiàn)代化的智能工廠中用到的傳感器數(shù)量動輒以萬計。傳感器已經滲透到人們生產生活的方方面面。而《第三次工業(yè)革命》和《零邊際成本社會》作者杰里米·里夫金的大膽猜想，到2030年時，全球應用的傳感器數(shù)量將從2013年的35億個突飛猛進到超過100萬億個，人與自然環(huán)境將通過傳感器緊密相連。
“通過在智能家居、智能照明、汽車電子、智能醫(yī)療、智能農業(yè)、建筑結構健康監(jiān)測等主要網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)應用領域里大顯身手，”村田公司中國區(qū)執(zhí)行副總裁孫崑泉表示，“傳感器將為人們締造真正的智能生活。”
就拿心率檢測來說，村田創(chuàng)新的模塊化方案結合了加速度MEMS傳感器、信號處理和無線模塊，可以無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信號中分離出患者的運動信號，檢測患者的搖擺、翻轉和靜止狀態(tài)，還能監(jiān)測睡眠質量，監(jiān)測靜止患者的心率和呼吸。這樣一來，把帶有這種傳感器的設備安裝在醫(yī)院的病床上，醫(yī)務人員就能遠程監(jiān)測患者的實時情況，同理也非常適用于獨居老人和養(yǎng)老院等。
森薩塔公司大中國區(qū)市場總監(jiān)賈永平非常看好持續(xù)增長的汽車傳感器應用市場。2020年全球汽車傳感器市場需求將達到 253億美元，其中中國是全球三大汽車傳感器市場之一，將以8.9%的年均增長率在2020年達到55億美元的規(guī)模。
賈永平認為，在更節(jié)能、更清潔、更安全的需求驅動下，汽車中由傳感器控制的空調系統(tǒng)、電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)、共軌系統(tǒng)、柴油后處理系統(tǒng)、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)等許多先進系統(tǒng)的裝配率將不斷提升，而這些系統(tǒng)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廠長陳合智表示，除了尺寸、清晰度、顯示技術等關鍵指標外，當下電視機的最大賣點就是互聯(lián)、智能。基于此，敏感器件在未來的電視產業(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感應環(huán)境光變化的傳感器，能根據(jù)環(huán)境光線的變化，自動對電視機亮度進行調節(jié)，從而達到省電、護眼功能。
其次是利用霍爾傳感器，對投影電視進行開關機控制。具體原理是根據(jù)霍爾效應，通電導體兩端的電位在磁場的作用下發(fā)生改變，以此控制三極管的導通與截止，進而給主板一個開機或關機信號。
再次是利用溫度傳感器，對投影電視光機進行散熱控制。傳感器檢測到溫度較高時，通知CPU輸出信號給降溫風扇，提高其轉速。當溫度稍低時，CPU輸出控制信號讓降溫風扇低速運行，進而達到節(jié)能和降低噪音的目的。
最后是通過手勢對電視機進行操控。目前，基于電場的手勢感應器輸出已經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多點觸摸和3D手勢識別功能輕松集成至其顯示應用中。
專家觀點：
電子科技大學教授太慧玲：新材料新工藝助力傳感器微型化智能化
傳感器是自動控制和信息系統(tǒng)的核心器件，是物聯(lián)網(wǎng)(IOT)的關鍵技術基礎，以移動互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算為代表的新一代信息技術，正在重塑信息產業(yè)生態(tài)鏈，推動信息化與工業(yè)化深度融合，拉開新產業(yè)革命的序幕。從信息系統(tǒng)結構要素來看，第三次信息化浪潮將進一步解決信息采集問題，加快完善信息系統(tǒng)的基礎構架，解決系統(tǒng)短板問題，從真正意義上進入傳感器時代。
傳感器技術作為信息技術的基礎與三大支柱之一，受到世界發(fā)達國家的高度關注和競相追逐研究。隨著對信息檢測的精度和準確度越來越高，傳統(tǒng)的傳感器已經不能滿足新形勢的需求，因此在世界范圍內，利用現(xiàn)代科學技術，研究開發(fā)了各類新型傳感器和敏感功能材料。同時，由于在制造中引入了微細加工技術和納米技術等先進工藝，使得傳感器技術得到飛速發(fā)展，并取得了可喜的成就。
未來傳感器技術的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在四個方面。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，包括敏感材料與敏感原理的仿生設計，以及傳感器功能的仿生。仿生敏感材料(也被稱為仿生智能材料)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的應用價值。另外，納米材料、石墨烯、氮化硅、記憶材料、復合材等新材料以及MEMS+NEMS+薄膜技術的創(chuàng)新工藝也被業(yè)界所廣泛關注。
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(xiàn)，而企業(yè)也面臨著低成本設計(MEMS工藝技術)、多功能復合(多參數(shù)融合)、新市場拓展及配套應用(物聯(lián)網(wǎng)代替移動智能設備)、價格壓力等多方面的挑戰(zhàn)。
三是柔性化。在可穿戴設備2.0時代，穿戴計算和貼身智能成為設計方向。但是目前可穿戴設備更多的是形態(tài)上的變化，無論是產品實用性，還是抗沖擊、防鹽防水、衛(wèi)生、輕便柔軟舒適和交互方面，可穿戴設備還有很長很長的路要走。這其中很大
