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制约物联网大跨步 传感器潜力巨大然不总太多

制约物联网大跨步 传感器潜力巨大然不总太多

如果物联网将实现数以百亿计的智能设备连接,或许到2020年,我们能以比语音和触摸更好的方式来与这个世界互动。而智能装备之所以先进,离不开它的基础感官设备——传感器的快速发展。


发展快速 潜力巨大


传感器指能够感受规定的物理量并按一定的规律(数学函数法则)转换成可用输出信号的器件或装置。“传感器是设备感受外界环境的重要硬件,决定了装备与外界环境交互的能力,是设备智能化的硬件基础,尤其在很多智能设备中,传感器决定着设备的核心能力。”中国工程院院士、清华大学副校长尤政表示,“传感器的创新发展是国家创新驱动发展战略下信息化发展的关键。”


物联网技术的发展,对传统传感技术又提出了新的要求,产品正逐渐向微机电系统(MEMS)技术、无线数据传输技术、红外技术、新材料技术、纳米技术、陶瓷技术、薄膜技术、光纤技术、激光技术、复合传感器技术、多学科交叉融合的方向发展。


外延的全球传感器市场2015年超过700亿美元,其中中国超过1000亿元人民币,中国科学院微电子研究所所长、中国科学院物联网研究发展中心主任叶甜春指出,我国传感器市场的增长率超过15%,具有很大的增长潜力。


技术创新 成本降低


随着MEMS、激光技术、高科技材料等的技术进步,传感器的研发呈现多样化的趋势,有的利用生物材料模拟人类皮肤,创新传感器的触觉;有的利用MEMS技术研发微型智能化传感器,从而有利于复杂系统的集成;有的利用高精度的激光技术创造激光雷达,从而利于系统实时感知周边障碍物与环境等等。


摩尔精英创始人张竞扬在文章中指出,总体而言,传感器的研发过程呈现两阶段的趋势。一是技术创新,根据未能满足的需求开发新产品。在第一阶段中,传感器研发创新的方向源于智能装备、创新设备的需求,研发人员根据使用需求,创新出新型传感器。二是成本降低,应用落地,产品逐步切合产业化需求。在第二阶段研发创新的过程中,为了满足人们对于智能装备产业化应用的需求,研究人员从对技术开发的关注转为对成本下降的关注,以实现传感器大规模生产、智能装备产业化应用的愿景。


今年7月,由清华大学、淄博高新区MEMS研究院和国高(淄博)微系统科技有限公司共同完成的国内首套“硅基MEMS中试代工平台”达到国际先进水平,表明新型传感器产业化步伐加快。


“MEMS是目前世界制造业的热点,MEMS以其微型化的优势,在加速度计、陀螺仪、光学MEMS、图像传感器等领域都有相关应用,在军事领域和以汽车、电子、家电等为代表的民用行业有着极为广阔的应用前景。”参与了上述项目的尤政介绍说。


“传感器产业发展和区域产业发展密切相关,因为各个地区有不同的产业优势,在转型升级、产业结构调整过程中有自己的发展战略。”尤政指出,“从中国科研院所角度来讲,政策制定共有三个面向,面向世界科技前沿、面向国家重大需求、面向国民经济主战场。主思路就是要和地方经济密切结合起来,根据区域经济发展规划,推动海内外的研究机构、创新型企业到适合的地区来发展。”


系统牵引 迎接挑战


虽然我国传感器产业已由仿制、引进逐步走向自主设计、创新发展阶段,但传感器在我国仍有诸多挑战:高端领域核心技术未掌握,高端人才不足,生产、封装及测试的自动化、规模化能力低,缺少龙头企业,对新技术、新产品、新应用的敏感度低。


阎跃鹏指出:“传感器行业入门容易,但形成大批量产品难,真正具有开发实例的传感器厂家是离不开产品设计、核心芯片,以及信号处理软件算法、封装测试技术与工艺的人才,并且由于传感器种类多,应用领域广泛,国内厂家只顾自家眼前市场和产品,在缺乏核心技术的无自信心理状态下,无暇抢占对手市场,更无心开拓新产品、新领域的应用。”


正是由于传感器行业存在诸多不足,使得“感知中国”提出七年来,物联网并没有带来预期的变革。“每一类传感器从被发现到进入产业大规模应用的年限很长,基本上需要15年到35年。”尤政认为,之所以转化时间长,是因为传感器就是要不断创新来获得竞争力。他认为,“传感器要提高竞争力还是应该以系统为主,要将传感器的信号处理、传输一起来做,系统要做牵引,从跟踪仿制、打牢基础到后来需求方提出系统需求牵引产业发展。”


“无论是国内主张的集成式创新还是国外提出的积木式创新,前提都是基础要好,我国在经济速度放缓的同时究竟要做什么事?”尤政赞同将硬件设备,如传感器等元器件重点发展,“把基础产业搞得更好一些”。


文章来源:中芯谷
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