傳感器技術(shù)優(yōu)劣成為衡量一個國家科技水平和是否處在國際戰(zhàn)略競爭制高點的重要標志,是發(fā)達國家高度重視和爭相發(fā)展的核心基礎(chǔ)技術(shù)。傳感器廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、電力、交通、水利、新能源、電子、環(huán)保、家電、航天、航空、軍工武器裝備等國民經(jīng)濟及國防、科研等各個領(lǐng)域,關(guān)乎并影響技術(shù)創(chuàng)新以及國防、經(jīng)濟和社會安全,對于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與轉(zhuǎn)型升級發(fā)揮著重要作用,對于占領(lǐng)戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)的制高點具有十分重要的戰(zhàn)略意義。
在現(xiàn)代控制系統(tǒng)中,傳感器處于連接被測對象和測試系統(tǒng)的接口位置,構(gòu)成了系統(tǒng)信息輸入的主要“窗口”,提供著系統(tǒng)進行控制、處理、決策、執(zhí)行所必須的原始信息,直接影響和決定著系統(tǒng)的功能。傳感器可以直接接觸被測對象,也可以間接接觸。許多控制系統(tǒng)功能因控制對象的信息難以采集與獲取而無法實現(xiàn),成為系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展與提升的障礙,也成為大數(shù)據(jù)的來源和采集以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與發(fā)展的最大障礙。
而隨著“工業(yè)4.0”概念的深化,全球的傳感器市場空間再一次被擴寬。據(jù)預(yù)測,2016年-2021年,傳感器的復(fù)合年增長率預(yù)計為11%,到2021年市場規(guī)模將達到1906億美元。
小巧玲瓏的傳感器設(shè)備給我們的生活帶來巨大沖擊。在工業(yè)自動化領(lǐng)域,傳感器作為機械的觸覺,是實現(xiàn)工業(yè)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。尤其在自動化生產(chǎn)過程中,這些毫不起眼卻至關(guān)重要的設(shè)備會將數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化為意義重大的決策。
目前,全球傳感器市場主要由美國、日本、德國的幾家領(lǐng)先企業(yè)主導(dǎo),博世、霍尼韋爾、飛思卡爾、日立等傳統(tǒng)電子行業(yè)巨頭,都把傳感器作為未來業(yè)務(wù)的主要增長點。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)風(fēng)云漸起之時,更加帶動了數(shù)據(jù)收集者——傳感器的發(fā)展。從國家層面看,基于工業(yè)化與信息化融合戰(zhàn)略,政府大力推進物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)向傳統(tǒng)行業(yè)中的深度滲透,使得傳感器成為提升我國現(xiàn)代信息技術(shù)、帶動產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的最好突破口。從技術(shù)層面看,承擔(dān)著數(shù)據(jù)采集和傳輸重任的傳感器,通過物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的引導(dǎo),正在朝著智能化、微型化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、多功能、低功耗的方向發(fā)展。
傳感器面臨三大挑戰(zhàn)和四大趨勢
如今,我國作為全球最大的電子產(chǎn)品生產(chǎn)基地,正消耗著全球四分之一的MEMS器件。但目前,我國大部分MEMS傳感器仍依賴進口。國內(nèi)MEMS傳感器也仍以中低端為主,技術(shù)相對落后,這一局面將在較長時間里一直存在下去。那么,各家MEMS企業(yè)又該如何擺平心態(tài),正視這一挑戰(zhàn),從而尋找其中的發(fā)展商機呢?
中國MEMS廠商面臨的挑戰(zhàn)非常多。首先,缺乏高端研發(fā)人員和經(jīng)驗豐富的本土MEMS工程師,導(dǎo)致基礎(chǔ)研究落后。同時,MEMS傳感器商業(yè)化應(yīng)用周期長,MEMS傳感器研發(fā)時間更長,這對MEMS企業(yè)的耐心、遠見是一個很大挑戰(zhàn)。
另一方面,中國MEMS產(chǎn)業(yè)鏈在競爭方面,力量還較薄弱,沒有產(chǎn)生在國際市場上具有領(lǐng)導(dǎo)地位的企業(yè)。MEMS傳感器和IC芯片一樣,具有很強的規(guī)模效應(yīng),國內(nèi)企業(yè)出貨量上不去,導(dǎo)致整個產(chǎn)業(yè)鏈,例如前端流片等環(huán)節(jié)加工能力薄弱,一致性、生產(chǎn)重復(fù)性都不能滿足設(shè)計加工工藝要求。因此,整個MEMS產(chǎn)業(yè)鏈均處于投入階段,盈利比較困難,產(chǎn)生了惡性循環(huán)。
此外,價格下滑導(dǎo)致MEMS廠商盈利困難。MEMS傳感器產(chǎn)品的價格,并非與產(chǎn)品的重要性或開發(fā)難度成正比。例如,據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,從應(yīng)用廣泛和競爭激烈的陀螺儀和加速度傳感器市場來看,價格每季度下跌3%至5%,系統(tǒng)廠商對于MEMS產(chǎn)品需求量很大,但是它們也已經(jīng)把價格殺到MEMS廠商難以為繼的地步。
四大趨勢:新興器件、新應(yīng)用、顛覆性技術(shù)、新設(shè)計
面對上述挑戰(zhàn),國內(nèi)MEMS廠商如何樹立信心,尋求機遇呢?
首先必須承認,中國是最大電子生產(chǎn)和消費大國,終端消費市場巨大,該優(yōu)勢應(yīng)該可以給各家MEMS廠商給予一定信心。而且受物聯(lián)網(wǎng)市場驅(qū)動,MEMS傳感器的市場增量將相當(dāng)可觀。另外,MEMS傳感器產(chǎn)品多樣,也有巨大的創(chuàng)新空間。
MEMS傳感器制造需要依賴發(fā)達的半導(dǎo)體微加工技術(shù)
另一方面,根據(jù)MEMS傳感器的特點,MEMS傳感器一直依賴于使用基于半導(dǎo)體的微加工技術(shù)來制造器件,以取代更為復(fù)雜、笨重或不敏感的傳感器。據(jù)此,未來將有四大趨勢改變MEMS市場格局。它們分別是:新興器件、新應(yīng)用、顛覆性技術(shù)、新設(shè)計。
簡單來說就是:新興器件,如微鏡和環(huán)境組合傳感器;新應(yīng)用,如壓力傳感器應(yīng)用于位置或高度感測;顛覆性技術(shù),包括封裝、新材料,如壓電薄膜和300mm/12寸晶圓;新的設(shè)計,包括NEMS納機電系統(tǒng)和光學(xué)集成技術(shù)。
物聯(lián)網(wǎng)是我國未來十年的核心發(fā)展戰(zhàn)略,MEMS傳感器則是物聯(lián)網(wǎng)中不可或缺的一環(huán),下一個十年,會涌現(xiàn)出遠比現(xiàn)在主流MEMS傳感器更有市場前景的MEMS產(chǎn)品,期待中國MEMS產(chǎn)業(yè)能躋身世界前列。
文章來源:中華機械網(wǎng)