傳感器的發(fā)展

1、H4iC傳感器的發(fā)展傳感器作為現(xiàn)代科技的前沿技術(shù)， 被認為是現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱之一， 也是國內(nèi)外 公認的最具有發(fā)展前途的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。 在國內(nèi)有自動化方面的專家指出塑料工業(yè)網(wǎng)， 傳感器 技術(shù)直接關(guān)系到我國自動化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展形勢，認為“傳感器技術(shù)強，則自動化產(chǎn)業(yè)強”。由此可見傳感器技術(shù)對自動化產(chǎn)業(yè)乃至整個國家工業(yè)建設(shè)的重要性。然而，在傳感器迎來春天的時候，中國公眾看到的似乎仍然是國外半導(dǎo)體巨頭的盛宴。業(yè)內(nèi)人士認為，雖然中國的傳感器市場發(fā)展很快，但本土傳感器技術(shù)與世界水平相比仍存在很大差距。這種差距，一方面表現(xiàn)為傳感器在感知信息方面的落后， 另一方面，則表現(xiàn)為傳感器自 身在智能化和網(wǎng)絡(luò)化方面的技術(shù)

2、落后。 由于沒有形成足夠的規(guī)模化應(yīng)用， 導(dǎo)致國內(nèi)的傳感器 不僅技術(shù)低，而且價格高，在市場上很難有競爭力。目前全球傳感器市場主要由美國、日本、德國的幾家龍頭公司主導(dǎo)。美國、日本、德國 及中國合計占據(jù)全球傳感器市場份額的72%其中中國占比約 11%與全世界生產(chǎn)的超過 2萬種產(chǎn)品品種相比，中國國內(nèi)僅能生產(chǎn)其中的約1/3,整體技術(shù)含量也較低，是目前急需改變的一個狀態(tài)。中國傳感器發(fā)展?fàn)顩r：我國早在20世紀60年代就開始涉足傳感器制造業(yè)。我國在 1972年組建成立中國第一批壓阻傳感器研制生產(chǎn)單位；1974年，研制成功中國第一個實用壓阻式壓力傳感器；1978年，誕生中國第一個固態(tài)壓阻加速度傳感器；1982年

3、，國內(nèi)最早開始硅微機械系統(tǒng)（MEMS加工技術(shù)和 SOI （絕緣體上硅）技術(shù)的研究。進入 20世紀90年代后， 硅微機械加工技術(shù)的絕對壓力傳感器、微壓傳感器、呼吸機壓傳感器、多晶硅壓力傳感器、 低成本TO-8封裝壓力傳感器等相繼問世并實現(xiàn)生產(chǎn)。改革開放30年來，我國傳感器技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)取得了長足進步，主要表現(xiàn)在：建立了傳感技術(shù)國家重點實驗室、微米/納米國家重點實驗室、國家傳感技術(shù)工程中心等研究開發(fā)基地；MEMS MOEMS微光機電系統(tǒng)）等研究項目列入了國家高新技術(shù)發(fā)展重點；在“九五”國家重點科技攻關(guān)項目中，傳感器技術(shù)研究取得了 51個品種86個規(guī)格新產(chǎn)品的成績，初步建立了敏感元件與傳感器產(chǎn)業(yè)。目前

4、，中國傳感器產(chǎn)業(yè)正處于由傳統(tǒng)型向新型傳感器發(fā)展的關(guān)鍵階段，它體現(xiàn)了新型傳感器向微型化、多功能化、數(shù)字化、智能化、系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的總趨勢。傳感器技術(shù)歷經(jīng)了多年的發(fā)展，其技術(shù)的發(fā)展大體可分三代：第一代是結(jié)構(gòu)型傳感器，它利用結(jié)構(gòu)參量變化來感受和轉(zhuǎn)化信號。第二代是上70年代發(fā)展起來的固體型傳感器，這種傳感器由半導(dǎo)體、電介質(zhì)、磁性材 料等固體元件構(gòu)成，是利用材料某些特性制成。如：利用熱電效應(yīng)、霍爾效應(yīng)、光敏效應(yīng)， 分別制成熱電偶傳感器、霍爾傳感器、光敏傳感器。第三代傳感器是以后剛剛發(fā)展起來的智能型傳感器，是微型計算機技術(shù)與檢測技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，使傳感器具有一定的人工智能。中國傳感器發(fā)展與國外差距，國

5、內(nèi)傳感器廠商占據(jù)中低端市場從發(fā)展態(tài)勢看，國內(nèi)傳感器廠商有三種情況：一、民營或合資企業(yè)的產(chǎn)品占據(jù)了中低端市場，傳統(tǒng)技術(shù)和裝備手段可以滿足絕大多數(shù)產(chǎn)品的制造要求，市場發(fā)展?fàn)顟B(tài)良好。 除個別廠家在個別品種方面將國外生產(chǎn)的芯片拿到國 內(nèi)封裝出相關(guān)產(chǎn)品、占據(jù)市場較大份額外，其他高端產(chǎn)品均是國外廠商在壟斷。二、隨著物聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)的興起，傳感器產(chǎn)業(yè)成為世界各國在高新技術(shù)發(fā)展中爭奪的 一個重要領(lǐng)域。近年來我國傳感器產(chǎn)業(yè)快速增長，應(yīng)用模式也日漸成熟。但由于產(chǎn)業(yè)檔次偏低、技術(shù)創(chuàng)新能力較差， 國內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)低端過剩、中高端被國外壟斷的市場格局。傳感器技術(shù)發(fā)展滯后已掣肘國內(nèi)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的順利推進。目前從材料、

6、器件、系統(tǒng)到網(wǎng)絡(luò)我國已形成較為完整的傳感器產(chǎn)業(yè)鏈。在網(wǎng)絡(luò)接口、傳感器與網(wǎng)絡(luò)通信融合、物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)等方面取得較大進展。但產(chǎn)業(yè)檔次偏低、企業(yè)規(guī)模小、技術(shù)創(chuàng)新能力差，很多企業(yè)只是引進國外元件進行加工，同質(zhì)化嚴重。而生產(chǎn)裝備落后、工藝不穩(wěn)定等造成產(chǎn)品指標分散、穩(wěn)定性差。模仿產(chǎn)品在敏捷度方面也不盡如人意。在相對研發(fā)突出的領(lǐng)域，卻忽略了工業(yè)化基礎(chǔ)性開發(fā)，商品化開發(fā)嚴重滯后。目前我國傳感器產(chǎn)品約 6000種左右，而國外已達 20000多個，遠遠滿足不了國內(nèi)市場 需求。中高端傳感器進口占比達80%傳感器芯片進口更是達 90%國產(chǎn)化缺口巨大。其中數(shù)字化、智能化、微型化等高新技術(shù)產(chǎn)品嚴重短缺。國家重大裝備所需高

7、端產(chǎn)品主要依賴進口。而涉及國家安全和重大工程所需的傳感器及智能化儀器儀表，國外對我國往往采取限制。外資企業(yè)產(chǎn)品占據(jù)國內(nèi)高端市場絕大多數(shù)的市場份額，并將會在今后很長一段時間內(nèi)持續(xù)把持高端市場，這種勢頭在短期內(nèi)不會得到根本轉(zhuǎn)變。三、國有企業(yè)發(fā)展處于平穩(wěn)增長狀態(tài)，總體上跟不上國外最新技術(shù)發(fā)展的步伐，除少數(shù)廠家外，總體差距有擴大的趨勢。這是因為傳感器技術(shù)發(fā)展快，工藝和制造設(shè)備更新快，許 多新設(shè)備國內(nèi)廠商無法制造等原因造成的。并且設(shè)備的單臺價格少則幾十萬美元，多則數(shù)百 跟上國外企業(yè)飛速發(fā)展的步伐。萬美元，絕大多數(shù)廠家靠自身積累很難購買新型設(shè)備,致使在許多新技術(shù)、新工藝方面無法國內(nèi)傳感器行業(yè)現(xiàn)狀： 國內(nèi)傳

8、感器一方面表現(xiàn)為傳感器在感知信息方面的落后，另一方面，則表現(xiàn)為傳感器自身在智能化和網(wǎng)絡(luò)化方面的技術(shù)落后。由于沒有形成足夠的規(guī)?；瘧?yīng)用，導(dǎo)致國內(nèi)的傳感器不僅技術(shù)低，而且價格高，在市場上很難有競爭力。中國大致從1980年以后開始重視傳感器技術(shù)的研究。經(jīng)過多年的努力，在傳感器研究 方面的發(fā)展水平還算是比較好的。但是，在產(chǎn)品化方面的技術(shù)進步還不是很理想，很多傳感器技術(shù)，其實國內(nèi)的實驗室研究水平并不是很差，可惜未能充分利用， 沒有轉(zhuǎn)化為進入市場的成熟產(chǎn)品。傳感器技術(shù)的研究需要比較長時間的投入， 一款傳感器的研發(fā)，要6年-8年才能成熟， 一般中國企業(yè)都承受不了這么長的周期。 中國企業(yè)更難以承受失敗， 而傳

9、感器的研究失敗的 風(fēng)險很（Wj。日本企業(yè)支持的研發(fā)中，很多形不成產(chǎn)品，但是企業(yè)能夠承受，10項中只要2項-3項能夠變成產(chǎn)品就行。相比之下，我們很多企業(yè)都是準備去拿別人現(xiàn)有的東西。這種思路是有問題的，包括我們總是希望引進國外現(xiàn)成的、有自己項目的人才。都不準備養(yǎng)魚，而是撈一條魚來。相比于比較大型的儀器設(shè)備， 傳感器在產(chǎn)品化過程中需要的投資一般不是很大，所以比較適合小型企業(yè)投資。在這方面，中國應(yīng)該是有優(yōu)勢的。然而，如果從另外一個方面考慮， 這也是一個短處。傳感器行業(yè)的一個特點是，傳感器本身技術(shù)含量高，但單只傳感器的價格一般不高。此 特點導(dǎo)致的一個結(jié)果是， 盡管傳感器的技術(shù)附加值高， 但單純依賴傳感器

10、很難形成可觀的產(chǎn) 值。一般來說，傳感器有點像中藥里的“藥引”，本身功能很重要，但真正形成規(guī)模還需要依賴整服藥劑才行。國外很多傳感器公司一旦在某種傳感器上有突破，很快會有相關(guān)的測量儀器開發(fā)出來。另外，在中國的專利保護機制下， 傳感器中辛辛苦苦研發(fā)出來的關(guān)鍵技術(shù)，往往呈現(xiàn)一種“訣竅”性質(zhì)，被抄襲后，很難說清楚，企業(yè)也打不起官司。國內(nèi)雖然也有MEM恭感器企業(yè)，但都是委托加工，搞不好就被加工企業(yè)自己拿去做了，目前的企業(yè)創(chuàng)新體系有很大的問題。 我國傳感器發(fā)展差距的主要原因一、核心制造技術(shù)嚴重滯后于國外，國內(nèi)產(chǎn)品差強人意。國外傳感器的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝、新材料不斷涌現(xiàn)，傳感器數(shù)字化、智能化、微 型化已

11、成趨勢，大多數(shù)產(chǎn)品已變成現(xiàn)實， 且在不斷完善、不斷升級，而我國的傳感器雖然所 涉足的研究開發(fā)領(lǐng)城基本與國外相差無幾，但由于在某些核心制造工藝技術(shù)上還嚴重滯后于國外，所以在深度和廣度上差異較大，主要表現(xiàn)為： 1、廣品品種不全、規(guī)格少，新品欠缺。我國目前傳感器產(chǎn)品品種數(shù)為3000個左右，而國外已達 20000多個，產(chǎn)品品種滿足率僅在60%-70溢右，遠遠滿足不了國內(nèi)傳感器市場需求。從行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，老產(chǎn)品比例占60%以上，新產(chǎn)品不足吟，高新技術(shù)類產(chǎn)品更少，數(shù)字化、智能化、微型化產(chǎn)品嚴重欠缺從總體 看，品種不配套、系列不全、低檔產(chǎn)品多、高檔產(chǎn)品少、缺乏市場競爭力。2、科技創(chuàng)新差，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)

12、品少。企業(yè)自主開發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新能力差。由于多種因素影響，國內(nèi)企業(yè)仍以手工方式生產(chǎn)技術(shù)含量低或國外已停產(chǎn)的產(chǎn)品。很多新公司就是國外產(chǎn)品的推銷商和代理商，在多數(shù)院校和研究院所中，對高技術(shù)的跟蹤和對高技術(shù)附加值產(chǎn)品的研發(fā)能力還是可以的，但其成果以樣品居多，距產(chǎn)業(yè)化較遠，自主開發(fā)和擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的科研成果不多。二、工藝裝備落后，產(chǎn)品質(zhì)量差。經(jīng)過多年開發(fā)，雖然研制出一批工藝和產(chǎn)品，但由于批產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性、可靠性問題沒有得到根本解決，限制了其應(yīng)用領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有些高性能產(chǎn)品，不是靠工藝保證，而是靠篩選分檔。從技術(shù)角度看，由于國內(nèi)傳感器生產(chǎn)工藝與工藝設(shè)備相對落后，微機械加工技術(shù)和封裝技術(shù)不夠先進， 手工操

13、作比較多，檢測手段不規(guī)范等等， 造成主要性能指標和國外 差1-2個數(shù)量級，使用壽命差 2-3級。因此，在化工、電站、冶金、石油、環(huán)保、機械等領(lǐng) 城重大工程中，許多高性能傳感器仍依賴于進口。 三、人才資源匱乏，產(chǎn)業(yè)發(fā)展不足。傳感器及其產(chǎn)業(yè)的特點之一是技術(shù)密集，由于技術(shù)密集，也自然要求人才密集。 從目前國內(nèi)的情況看，能夠適應(yīng)當(dāng)今傳感器技術(shù)發(fā)展需求的具有高水平的科研隊伍及中青年科技專 家、技術(shù)管干、學(xué)術(shù)帶頭人相對缺乏，使行業(yè)技術(shù)更新?lián)Q代步伐慢，產(chǎn)業(yè)發(fā)展后勁不足 四、統(tǒng)籌規(guī)劃不足，投資力度不夠。目前存在的問題是重復(fù)分散、統(tǒng)籌規(guī)劃不足，科研投資強度偏低， 科研設(shè)備落后，科研和生產(chǎn)脫節(jié)，影響了科研成果的轉(zhuǎn)

14、化，使我國傳感器產(chǎn)品綜合實力較低。其次是由于政府重視不夠，在信息技術(shù)發(fā)展的過程中，對傳感器技術(shù)重要性的認識滯后于計算機技術(shù)和通訊 技術(shù)，發(fā)展需求的資源投入規(guī)模和強度太小，使傳感器技術(shù)的發(fā)展速度緩慢 ，牽制了信息技術(shù)的飛速發(fā)展。我國傳感器產(chǎn)業(yè)分布狀況：目前我國傳感器企業(yè)正努力追趕國外企業(yè)，并出現(xiàn)區(qū)域的傳感器企業(yè)集群，企業(yè)主要集中在長三角地區(qū)，并逐漸形成以北京、上海、南京、深圳、沈陽 和西安等中心城市為主的區(qū)域空間布局。長三角區(qū)域：以上海、無錫、南京為中心。逐漸形成包括熱敏、磁敏、圖像、稱重、光 電、溫度、氣敏等較為完備的傳感器生產(chǎn)體系及產(chǎn)業(yè)配套。珠三角區(qū)域：以深圳中心城市為主。由附近中小城市的外

15、資企業(yè)組成以熱敏、磁敏、超聲波、稱重為主的傳感器產(chǎn)業(yè)體系。東北地區(qū)：以沈陽、長春、哈爾濱為主。主要生產(chǎn)MEMS：敏傳感器、氣敏傳感器、濕敏傳感器。京津區(qū)域：主要以高校為主。從事新型傳感器的研發(fā)，在某些領(lǐng)域填補國內(nèi)空白。北京已建立微米/納米國家重點實驗室。中部地區(qū)：以鄭州、武漢、太原為主。產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合的模式，在PTC/NTC熱敏電阻、感應(yīng)式數(shù)字液位傳感器和氣體傳感器等產(chǎn)業(yè)方面發(fā)展態(tài)勢良好。未來傳感器的重要應(yīng)用方向：從應(yīng)用領(lǐng)域來看，工業(yè)、汽車電子、通信電子、消費電子四部分是傳感器最大的市場。國內(nèi)工業(yè)和汽車電子產(chǎn)品領(lǐng)域的傳感器占比約42%左右，而發(fā)展最快的是汽車電子和通信電子應(yīng)用市場。智能汽車和無

16、人駕駛是驅(qū)動 MEM贊感器發(fā)展的重要動力。在智能汽車時代，將會使用 大量的MEMS!動傳感器實現(xiàn)主動安全技術(shù)：語音將成為人與智能汽車的重要交互方式，MEMS麥克風(fēng)將迎來發(fā)展新機遇。自動駕駛技術(shù)的興起，進一步推動了MEM被感器進入汽車。汽車行業(yè)占據(jù)整個 MEMSf場份額超過30% 2015年全球汽車 MEMST業(yè)營收為37.3億美元。 根據(jù)預(yù)測，未來六年，全球汽車MEMSI5場預(yù)1f將以4.2%的復(fù)合年增長率穩(wěn)步增長。此外，MEM廢感器也是智能工廠的“心臟”，從這個層面上講，它是工業(yè)機器人變得“神 通廣大”的利器。它讓產(chǎn)品生產(chǎn)流程持續(xù)運行，并讓工作人員遠離生產(chǎn)線和設(shè)備，保證人身安全和健康。據(jù)預(yù)測，未來六年，MEM衽工業(yè)市場預(yù)計將以 7.