物聯(lián)網(wǎng)時代傳感器低成本化發(fā)展的思考

傳感器的綜合成本分內(nèi)、外成本，即傳感器廠商的制造成本與直接用戶的使用成本。制造成本追求傳感器制造過程及結(jié)果的量產(chǎn)率、成品率、一致性，追求最大限度的單位材料、能源、人力的產(chǎn)出率；使用成本則是廠商以用戶的成本為中心，這已經(jīng)不是做單純的傳感器制造商，而是在賣產(chǎn)品的同時，還要以產(chǎn)品形式向用戶提供傳感器服務(wù)(如選型、安裝、維護等)。
傳感器的制造過程是使用、占用、消耗資源最大的流程，主要包括敏感芯片／元件加工、封裝／組裝、檢測／試驗。
敏感芯片／元件加工是低成本化最早、成熟度最高、最有量產(chǎn)規(guī)模效益的環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)現(xiàn)在越來越多的種類已經(jīng)成功移植半導(dǎo)體IC制造工藝，從而形成了獨立的微機械加工技術(shù)——MEMS工藝，這主要體現(xiàn)在：
(1)單體微型化：邊長與面積關(guān)系，材料利用率成幾何增速；
(2)基片大尺度化和單批基片數(shù)量增多，產(chǎn)出量和材料、能源、人力利用率成幾何增速；
(3)扁平化在非平面結(jié)構(gòu)已有突破，如薄膜線圈；
(4)設(shè)備儀器工藝控制能力出眾超群，成品率、一致性、可靠性、壽命成數(shù)量級增長。
意法半導(dǎo)體(STM)是目前世界上最大的MEMS傳感器制造廠商，2011年的產(chǎn)值為6億多美元，8英寸線日產(chǎn)陀螺、加速度、壓力、微麥的敏感芯片超過300萬只，SMI公司6英寸片上壓力敏感芯片24 000只，每只芯片切割后的邊長尺寸為0．65 mm。
中科院微系統(tǒng)所發(fā)明的一種名為“微創(chuàng)手術(shù)”專利，每只絕壓敏感芯片切割后的邊長尺寸小于0．5 mm，形似“芯粒”。這種工藝專利是頂面加工，無需支撐襯底材料，更易兼容IC工藝，單片平均價格在10美分以下。
傳感器制造的后道工序封裝／組裝、檢測／試驗占到整個傳感器制造成本的70％以上。封裝／組裝是材料、能源、人力利用率最低制造流程，減小單件耗材量、縮短單件耗時率，多采用專用高速自動化設(shè)備，少用人工，改善工藝兼容性是這個環(huán)節(jié)降低成本的必然要求。
傳感器的使用成本對市場依附極大，涵蓋了產(chǎn)品的選型成本、供貨周期、用戶產(chǎn)能能力、商業(yè)信譽、使用成本、維護成本等方面，但可以通過提供打包、交鑰匙的服務(wù)方案，具有核心芯片、主導(dǎo)產(chǎn)品的自主可控能力，主導(dǎo)產(chǎn)品實施適度庫存生產(chǎn)、強化新產(chǎn)品設(shè)計能力，縮短設(shè)計周期，提高設(shè)計正確率以及高性價比產(chǎn)業(yè)技術(shù)來得到解決。

5 結(jié)語
在國家大力推動工業(yè)化與信息化兩化融合的大背景下，物聯(lián)網(wǎng)將是工業(yè)乃至更多行業(yè)信息化過程中一個比較現(xiàn)實的突破口。一旦物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模普及，無數(shù)的物品需要加裝更加小巧和智能的傳感器，用于動物、植物、機器等物品的傳感器與電子標(biāo)簽及配套的接口裝置數(shù)量將大大超過目前的手機數(shù)量。僅就消費電子傳感器而言，目前平均市場價格為1美元，10年后將降到0．5美元，7萬億支需求將展示超萬億美元的市場機遇。因此，中國傳感器產(chǎn)業(yè)要為能分切全球市場大“蛋糕”準(zhǔn)備好“切刀”，為站在靠前位置做好準(zhǔn)備。