一部(bu)智能(neng)手機中(zhong)要用到十幾(ji)種,一部(bu)高檔汽車里可能(neng)要用到幾(ji)百(bai)個傳(chuan)感器,一個現代化的智能(neng)工廠中(zhong)用到的傳(chuan)感器數量(liang)動輒(zhe)以萬計(ji)。傳(chuan)感器已經滲透到人們生產生活的方方面(mian)面(mian)。


行業呈現“散”狀
隨著《中(zhong)國(guo)制造2025》、“互(hu)聯網+”行動計劃以及《國(guo)家(jia)集成電路產業(ye)發展推(tui)進綱要》的大力推(tui)進,傳感器(qi)技(ji)術及傳感器(qi)產業(ye)的重要地(di)位日(ri)益凸顯。賽迪顧問預測(ce),“十三五”期間,我國(guo)傳感器(qi)市場年均復合增長率將(jiang)(jiang)達(da)到(dao)(dao)31%以上。而根據《第三次工業(ye)革命》和《零邊際成本(ben)社會》作者杰里(li)米·里(li)夫金的大膽(dan)猜(cai)想,到(dao)(dao)2030年時,全球應用的傳感器(qi)數量將(jiang)(jiang)從2013年的35億個突(tu)飛猛進到(dao)(dao)超過100萬億個,人與自然環境將(jiang)(jiang)通過傳感器(qi)緊密相連。
“傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)是提升我(wo)(wo)國(guo)(guo)現代信(xin)息技術、帶動(dong)產業(ye)化發(fa)展的最(zui)好突破口。”中國(guo)(guo)科學院上海微系統與信(xin)息技術研究所所長王曦表示(shi),“在全球(qiu)半導體(ti)產業(ye)中,傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)整體(ti)起步較晚,我(wo)(wo)國(guo)(guo)與國(guo)(guo)外的差(cha)距較小(xiao)。而現在正是由傳(chuan)統向(xiang)新型傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)轉型的關(guan)鍵階段,借(jie)力(li)物聯網的快速發(fa)展,我(wo)(wo)國(guo)(guo)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)產業(ye)布局得(de)當(dang)有可能實現‘彎道超車’。”
中(zhong)國傳感器(qi)產業發展(zhan)目前處在什么水平?工(gong)業和(he)信息化部電子元器(qi)件(jian)行(xing)業發展(zhan)研(yan)究(jiu)中(zhong)心總工(gong)程(cheng)師郭(guo)源生用一(yi)個(ge)“散”字加以概(gai)括。
“我國傳感器產業(ye)在發展(zhan)(zhan)過(guo)程(cheng)中存在缺乏技術開發和產業(ye)化(hua)發展(zhan)(zhan)專(zhuan)業(ye)人才(cai)、行(xing)業(ye)文化(hua)與(yu)產業(ye)化(hua)不相適(shi)應、市場適(shi)應性(xing)與(yu)擬合(he)度不高(gao)而(er)綜合(he)成本過(guo)高(gao)、與(yu)國際化(hua)市場對接能(neng)力不夠(gou)、企業(ye)體制(zhi)(zhi)和機(ji)制(zhi)(zhi)嚴重制(zhi)(zhi)約等諸多問題。從行(xing)業(ye)整(zheng)體來看,集中表(biao)現為一個(ge)‘散’字。”郭(guo)源(yuan)生說(shuo)。
據行業統計估(gu)算,我國(guo)2014年(nian)敏(min)感元件(jian)與傳感器銷售額突破1200億(yi)元;2015年(nian)需(xu)求量約652.9億(yi)只(zhi),增長率高于18%,銷售額將突破1300億(yi)元。目(mu)前(qian),我國(guo)已(yi)經有1700余家從事(shi)傳感器研(yan)制、生(sheng)產(chan)(chan)和(he)應用的企事(shi)業單位,傳感器產(chan)(chan)品(pin)達到10大(da)類(lei)(lei)、42小類(lei)(lei)、6000多個(ge)品(pin)種。
亟待高(gao)端突破
盡管中(zhong)國傳(chuan)感器(qi)產(chan)業已經(jing)形成從技術研發、設計(ji)、生產(chan)到應(ying)用的(de)完整產(chan)業體系,部分(fen)細分(fen)領域已躋身世(shi)界領先(xian)水(shui)平(ping),但就總體水(shui)平(ping)而(er)言(yan),國產(chan)的(de)傳(chuan)感器(qi)產(chan)品(pin)仍以(yi)中(zhong)低端為主(zhu),技術水(shui)平(ping)相對落后。中(zhong)國市場上的(de)中(zhong)高端傳(chuan)感器(qi)進口占比達80%,數字化、智能(neng)化、微(wei)型(xing)化產(chan)品(pin)嚴(yan)重欠(qian)缺。
“國(guo)(guo)內企業的(de)產品主要(yao)集中(zhong)在(zai)低(di)(di)端的(de)壓(ya)力、溫度、應變片等(deng)低(di)(di)附加值(zhi)產品,近年內有幾家企業開(kai)始MEMS產品的(de)生(sheng)產,其中(zhong)麥克(ke)風產品勢頭發展較好,但其他如壓(ya)力、加速度、陀(tuo)螺等(deng)也是比(bi)較低(di)(di)端的(de)產品。”清華大學(xue)微電子(zi)學(xue)研究所王喆垚(yao)教授在(zai)接受(shou)《中(zhong)國(guo)(guo)電子(zi)報》記(ji)者采訪時表(biao)示。
與歐美日相比(bi)(bi),國內在整個傳感(gan)器產業的(de)(de)各個環節都相對(dui)落后,制造技(ji)(ji)術和封裝技(ji)(ji)術更加明顯(xian)。基礎環節的(de)(de)問題(ti)解決不夠徹底,原始性創新的(de)(de)產品少,導致產品的(de)(de)附加值(zhi)和市場份(fen)額都比(bi)(bi)較低。
幸運的(de)是,物(wu)(wu)(wu)聯(lian)網的(de)快速發(fa)(fa)展給(gei)我國傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)產業帶來了機會。目(mu)前,我國已初步形成(cheng)完整的(de)產業體(ti)系,并(bing)贏得一定(ding)的(de)國際(ji)話語權,在(zai)(zai)交通、電(dian)力、安防等多(duo)個領(ling)域形成(cheng)了規(gui)模(mo)性(xing)應用。未(wei)來物(wu)(wu)(wu)聯(lian)網將迎來井(jing)噴(pen)式發(fa)(fa)展,成(cheng)為(wei)推動(dong)經(jing)濟(ji)社會智(zhi)能化和可持(chi)續發(fa)(fa)展的(de)重要力量。而傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)是物(wu)(wu)(wu)聯(lian)網感(gan)知(zhi)層中的(de)重要組成(cheng)部分(fen),承擔著數據采集和傳(chuan)(chuan)輸的(de)重任(ren),是物(wu)(wu)(wu)聯(lian)網實現的(de)基(ji)礎和前提。數據顯示,全球物(wu)(wu)(wu)聯(lian)網市(shi)場(chang)規(gui)模(mo)在(zai)(zai)2025年有望達(da)到11萬億(yi)美元,相(xiang)應的(de)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)市(shi)場(chang)也將達(da)到數千億(yi)美元的(de)市(shi)場(chang)規(gui)模(mo)。
王曦(xi)認為,整(zheng)個半導體(ti)產業都將(jiang)得(de)益于(yu)物(wu)聯網(wang)的(de)(de)發展(zhan)。雖然我國(guo)(guo)(guo)半導體(ti)產業起(qi)步(bu)較(jiao)晚,但物(wu)聯網(wang)的(de)(de)快速發展(zhan),不僅讓中國(guo)(guo)(guo)半導體(ti)產業有(you)了(le)更大的(de)(de)市場空間,更是(shi)(shi)帶來了(le)趕超國(guo)(guo)(guo)際(ji)先進水平(ping)、做(zuo)到世(shi)界(jie)第一的(de)(de)機會。傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)產業整(zheng)體(ti)起(qi)步(bu)較(jiao)晚,我國(guo)(guo)(guo)與國(guo)(guo)(guo)外的(de)(de)差距較(jiao)小(xiao),而(er)現在正是(shi)(shi)由傳統向(xiang)新型(xing)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)轉(zhuan)型(xing)的(de)(de)關鍵階段,布局得(de)當有(you)可能實現“彎道超車(che)”。
具體來看(kan),物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)所需的(de)(de)大量傳感器芯片只需完(wan)(wan)成簡單(dan)的(de)(de)數據(ju)采集、存儲和傳輸,這(zhe)就要求芯片必須低功耗、低價格(ge)。借助(zhu)現(xian)(xian)有(you)的(de)(de)材料、封裝技術,這(zhe)些(xie)性能(neng)在(zai)45nm芯片上即(ji)可完(wan)(wan)美(mei)呈(cheng)現(xian)(xian)。而我國在(zai)45nm左右(you)制(zhi)程(cheng)和8英寸晶圓上有(you)成熟的(de)(de)產業(ye)布局,隨著物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)的(de)(de)發展,這(zhe)些(xie)產能(neng)將得到最大限度(du)地(di)釋放。
所以說,一方面(mian)物(wu)聯網的超大(da)規模市場將大(da)大(da)拉動集(ji)成(cheng)(cheng)(cheng)電(dian)(dian)(dian)路(lu)產業(ye)的發(fa)展;另一方面(mian),物(wu)聯網所需傳感器的特性也有望改變集(ji)成(cheng)(cheng)(cheng)電(dian)(dian)(dian)路(lu)發(fa)展路(lu)徑,讓(rang)現有制程(cheng)的集(ji)成(cheng)(cheng)(cheng)電(dian)(dian)(dian)路(lu)有了更多發(fa)揮空間,這對我國(guo)集(ji)成(cheng)(cheng)(cheng)電(dian)(dian)(dian)路(lu)的發(fa)展是(shi)極大(da)的機會。
專家觀點
工信部電子元(yuan)器件行業發展研(yan)究中心總工程(cheng)師郭源(yuan)生:
成制約我國物聯網發展瓶頸(jing)
國內傳感(gan)器(qi)種類很少,而(er)且物(wu)聯(lian)網(wang)發展所需的(de)高靈敏度(du)、智(zhi)能化(hua)、小型化(hua)的(de)傳感(gan)器(qi)仍有許多難(nan)以克服的(de)技術(shu)難(nan)題(ti),壽命和成本(ben)也達不到規(gui)模應用(yong)的(de)要求。由此(ci)也造成了物(wu)聯(lian)網(wang)系(xi)統成本(ben)較高,推(tui)廣(guang)阻(zu)力較大,難(nan)以全面普及和廣(guang)泛運用(yong)。
盡(jin)管我國從(cong)上世紀50年(nian)代初就開始(shi)發展(zhan)傳(chuan)感器(qi)技(ji)術(shu),產業門(men)類基本齊全(quan),但由于此前發展(zhan)傳(chuan)感器(qi)技(ji)術(shu)主要用于科研(yan)(yan)和軍工(gong)領域,較大程度制(zhi)約和影響了(le)技(ji)術(shu)推廣(guang)和產業化(hua)發展(zhan),造成(cheng)科研(yan)(yan)與產業化(hua)、市(shi)(shi)場(chang)化(hua)長期(qi)嚴重脫節(jie)現象,產業化(hua)水平很(hen)低,國內市(shi)(shi)場(chang)至今仍依(yi)賴進口,被國外(wai)高價產品長期(qi)控制(zhi)和壟斷。
賽迪智(zhi)庫集成電路產業研(yan)究所所長霍雨濤:
應鼓(gu)勵上(shang)下游企(qi)業共建開放研發平臺
MEMS產業鏈和集(ji)成電路(lu)相似(si),也分為設計(ji)、制造、封測(ce)、設備(bei)等(deng)環節。但由于其(qi)具有微機械的結構特征,需要有別(bie)于IC的獨特加(jia)工(gong)技術(shu),目(mu)前我(wo)國雖然已(yi)經(jing)建成了一(yi)些(xie)MEMS生(sheng)(sheng)(sheng)產線,但是在工(gong)藝制程(cheng)研發上(shang)相對落后(hou),主要瞄準能(neng)夠大批(pi)量生(sheng)(sheng)(sheng)產的低端MEMS傳感器,難以承(cheng)擔特殊工(gong)藝生(sheng)(sheng)(sheng)產。
良好(hao)的產(chan)業(ye)(ye)生(sheng)態(tai)是MEMS企業(ye)(ye)發(fa)展的前提條件。建議以開(kai)放式合(he)作研(yan)發(fa)平(ping)臺為(wei)紐帶,加強產(chan)業(ye)(ye)鏈互動。當前MEMS仍多由各獨(du)立(li)企業(ye)(ye)采(cai)用(yong)專有(you)工藝(yi)生(sheng)產(chan),基于(yu)CMOS技術的標準化工藝(yi)仍在開(kai)發(fa)進(jin)程當中,尚未完(wan)全(quan)成(cheng)熟(shu),我國應(ying)從產(chan)業(ye)(ye)鏈角度,鼓(gu)勵(li)設計、制造、系統應(ying)用(yong)等企業(ye)(ye)合(he)作建立(li)開(kai)放研(yan)發(fa)平(ping)臺,開(kai)發(fa)標準生(sheng)產(chan)工藝(yi),加速MEMS產(chan)業(ye)(ye)升級。此(ci)外,通過(guo)搭建平(ping)臺促進(jin)產(chan)業(ye)(ye)鏈合(he)作,加強MEMS整體(ti)方案的開(kai)發(fa),推(tui)進(jin)MEMS產(chan)業(ye)(ye)化應(ying)用(yong)進(jin)程。
清華大學微電(dian)子(zi)學研究(jiu)所教(jiao)授(shou)王(wang)喆(zhe)垚:
從具(ju)體產品(pin)突破進而吃透技術鏈
由(you)于(yu)傳感器(qi)種類多、差異大,因(yin)此(ci)難以通(tong)過(guo)一個代工廠的(de)(de)模式促進整(zheng)個行業(ye)的(de)(de)進步。從國外傳感器(qi)產業(ye)的(de)(de)發展來看,主要的(de)(de)幾(ji)家企(qi)業(ye)都是從具體(ti)產品(pin)突(tu)破,包括設計(ji)、制(zhi)造、封(feng)裝、信號處理等,由(you)一個企(qi)業(ye)把整(zheng)個技術鏈吃透,然后圍繞著基于(yu)類似技術的(de)(de)產品(pin),再逐漸擴大產品(pin)種類和(he)規模。盡管也有少數企(qi)業(ye)如美(mei)國的(de)(de)Invensense等,自己(ji)沒有生(sheng)產線(xian),完全依靠代工成長為(wei)大型企(qi)業(ye),但(dan)他們在結構設計(ji)和(he)封(feng)裝方面(mian)有原始性的(de)(de)創(chuang)新,才(cai)能得(de)以發展。
如果在(zai)設(she)計、制(zhi)(zhi)(zhi)造和(he)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)環(huan)節(jie)沒(mei)有獨特的(de)創新技術,就(jiu)必須把制(zhi)(zhi)(zhi)造工藝、噪聲抑(yi)制(zhi)(zhi)(zhi)、封(feng)裝(zhuang)(zhuang)和(he)讀出電路等(deng)主要技術環(huan)節(jie)充分掌握和(he)突破(po),然后(hou)才可(ke)以(yi)依(yi)靠成本(ben)優勢進行(xing)競爭(zheng);高附加值的(de)產品則必須依(yi)靠原(yuan)始(shi)性(xing)的(de)創新,包括設(she)計、制(zhi)(zhi)(zhi)造和(he)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)等(deng)一個(ge)或多個(ge)環(huan)節(jie)。
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