論傳感技術(shù)的發(fā)展、困境與突破

傳感器行業(yè)四大特點(diǎn)

　　目前傳感器行業(yè)有四大特點(diǎn)。

　　1)技術(shù)密集。我們哪一個(gè)傳感器行業(yè)都會(huì)有很多高水平的工程技術(shù)人員、碩士、博士，尤其是跨門類的人才眾多，包括材料、化學(xué)、物理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等人才，而只有將各個(gè)專業(yè)的人才結(jié)合起來(lái)，才能真正做好傳感器。

　　2)資金密集。這里的資金密集不是我們傳統(tǒng)意義上說(shuō)的一定要投資幾個(gè)億，甚至十幾個(gè)億;也不像一些人說(shuō)的，傳感器投資一二千萬(wàn)也可以做。這里的資金密集是相對(duì)產(chǎn)業(yè)規(guī)模而言的，例如，做消費(fèi)電子產(chǎn)品智能硬件或者做空氣凈化機(jī)，有1000萬(wàn)元資產(chǎn)就可以出產(chǎn)品，甚至已經(jīng)可以上市。而做傳感器時(shí)，需要考慮買設(shè)備、研發(fā)需要的資金和它產(chǎn)生的效果。

　　3)研發(fā)及生產(chǎn)周期長(zhǎng)。與其它產(chǎn)業(yè)相比，資金需求強(qiáng)度更大，研發(fā)及生產(chǎn)周期長(zhǎng)，從有一個(gè)技術(shù)原型到研發(fā)出樣品，樣品拿給客戶試用，客戶試用了以后再反饋，反饋以后再改進(jìn)，用戶再試用，沒(méi)有三年、五年很難讓客戶認(rèn)同你的產(chǎn)品。尤其是產(chǎn)品拿認(rèn)證，半年很快，一年、兩年也很正常，傳感器從創(chuàng)業(yè)投資到最終出產(chǎn)品批量銷售，五年、八年很正常。

　　4)應(yīng)用信息匱乏。從一個(gè)好的創(chuàng)意到用戶使用效果產(chǎn)業(yè)鏈太長(zhǎng)，其中包括從一個(gè)器件做成產(chǎn)品，再到集成當(dāng)中，用戶反映的效果、用戶的意見(jiàn)一層層反饋，最終到芯片廠家后，用戶原始的反饋信息衰減了很多。因而，芯片廠家不可能得到真實(shí)的應(yīng)用信息。傳感器行業(yè)有一個(gè)特點(diǎn)是芯片廠商不知道自己的產(chǎn)品到用戶手中真正的用戶體驗(yàn)如何，只知道自己產(chǎn)品的參數(shù)和性能，而這些又不能體現(xiàn)用戶具體使用情況，因而可以說(shuō)是假的。另外，用戶也不知道傳感器研制出會(huì)是怎樣的使用效果。

煒盛氣體傳感器占據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)70%

　　煒盛是以氣體傳感器起家，隨后擴(kuò)展到像一些壓力、流量等其他類型的傳感器，目前氣體傳感器仍然占據(jù)公司80%左右的銷售額。劉建鋼工程師稱，關(guān)于傳感器壽命，我們有連續(xù)工作十年的長(zhǎng)期數(shù)據(jù)，觀測(cè)樣品至今仍正常工作。關(guān)于產(chǎn)品精度，我們擁有國(guó)內(nèi)專業(yè)級(jí)氣體檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室。關(guān)于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，我們參與了國(guó)標(biāo)GB15322《可燃?xì)怏w探測(cè)器》、行標(biāo)《電化學(xué)氣體傳感器》《載體催化元件》《熱式質(zhì)量流量傳感器》等標(biāo)準(zhǔn)的起草修訂。

　　現(xiàn)在煒盛傳感器產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域比較多，其中氣體傳感器銷量占據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)70%左右。煒盛的氣體傳感器分紅外氣體傳感器、電化學(xué)氣體傳感器、平面半導(dǎo)體氣體傳感器、載體催化元件、半導(dǎo)體氣體傳感器、熱傳導(dǎo)氣體傳感器、固體電解質(zhì)氣體傳感器、熱線型氣體傳感器、MEMS氣體傳感器等種類比較多，能測(cè)三百余種氣體，擁有80多項(xiàng)氣體傳感器及相關(guān)領(lǐng)域的專利與非專利核心技術(shù)。

紅外傳感器將在未來(lái)大有所為

　　市場(chǎng)發(fā)展火熱，國(guó)產(chǎn)傳感器缺高端產(chǎn)品

　　整個(gè)傳感器市場(chǎng)現(xiàn)在對(duì)傳感器產(chǎn)品的需求量非常大，以智能家居行業(yè)為例，今年是中國(guó)智能家居的元年，包括海爾、海信、美的等很多家電企業(yè)都介入到了智能家具領(lǐng)域。另外，房產(chǎn)方面也有介入，叫全屋智能系統(tǒng)。因此，整個(gè)產(chǎn)業(yè)需求量出現(xiàn)爆發(fā)式的增長(zhǎng)。而國(guó)內(nèi)很多傳感器廠家此時(shí)介入可以說(shuō)是趕上了最好的發(fā)展時(shí)間。

　　就國(guó)內(nèi)傳感器市場(chǎng)現(xiàn)狀來(lái)看，中國(guó)傳感器種類眾多，但是中高端產(chǎn)品仍然比較欠缺。麥樂(lè)克也著重加強(qiáng)了這一塊的研發(fā)與投入，以提供智能化的、高精度的傳感產(chǎn)品。

紅外傳感的優(yōu)勢(shì)

　　紅外傳感有兩大優(yōu)勢(shì)——非接觸和遠(yuǎn)距離。紅外傳感器最早用于軍事、航天中，例如在衛(wèi)星上的應(yīng)用，由于紅外線傳輸距離遠(yuǎn)，在大氣中紅外線可以傳輸?shù)綆浊Ч镆酝狻６t外傳感器一直未能普及到民用領(lǐng)域，主要是因?yàn)槌杀据^高?，F(xiàn)在麥樂(lè)克正在努力把它的成本降低，從而實(shí)現(xiàn)在民用領(lǐng)域的推廣。

　　由于紅外傳感的非接觸性，使得它相對(duì)于其他傳感器具有更多優(yōu)勢(shì)。例如二氧化碳由于不易與其它物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，因而無(wú)法用電化學(xué)類傳感器進(jìn)行測(cè)量，只能用紅外傳感器測(cè)。

　　另外，標(biāo)定對(duì)于紅外傳感很重要，因?yàn)橹挥写_定氣體濃度，才能生產(chǎn)出精準(zhǔn)的紅外傳感模塊。麥樂(lè)克與德國(guó)合作開發(fā)出一臺(tái)紅外氣體標(biāo)定設(shè)備，該設(shè)備在國(guó)內(nèi)是第一臺(tái)能夠自動(dòng)標(biāo)定出氣體濃度的設(shè)備。

麥樂(lè)克戰(zhàn)略及未來(lái)方向

　　麥樂(lè)克現(xiàn)在的傳感器產(chǎn)品主要為三個(gè)方面：紅外傳感、空氣質(zhì)量和溫濕度傳感器。人工智能作為當(dāng)下發(fā)展趨勢(shì)。麥樂(lè)克已經(jīng)在布局人工智能與傳感技術(shù)的結(jié)合，第一步做的是“傳感模塊+通訊模塊”的二合一解決方案。預(yù)計(jì)今年年底將會(huì)推出有自學(xué)習(xí)的人工智能傳感模塊。

MEMS壓力傳感器封裝仍是短板

　　一個(gè)好的芯片只有擁有好的封裝才算擁有“不死之身”。就作用而言，封裝主要解決以下幾個(gè)問(wèn)題：

　　1)腐蝕和導(dǎo)電性介質(zhì)的兼容問(wèn)題;

　　2)高溫介質(zhì);

　　3)振動(dòng)，包括尖峰壓力/爆破壓力、大電壓沖擊、封裝應(yīng)力等。

　　目前，針對(duì)MEMS傳感器主要有三種主流的封裝方案，即MEMS+硅凝膠、擴(kuò)散硅-不銹鋼充油和倒裝焊。

　　MEMS芯片設(shè)計(jì)都需要考慮封裝，甚至針對(duì)封裝進(jìn)行特殊優(yōu)化。圖1給出了幾個(gè)較好的針對(duì)封裝進(jìn)行特殊優(yōu)化設(shè)計(jì)的MEMS芯片方案。其中，上面采用了玻璃倉(cāng)加硅模的方案，特點(diǎn)是電阻處于真空中，抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好;下面是三家主流廠商TSV和TGV倒裝焊結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)是沒(méi)有Wire bond、抗振動(dòng)沖擊，同時(shí)，有些技術(shù)方案中應(yīng)用了SiO2介質(zhì)隔離，從而能夠適應(yīng)高溫環(huán)境。

空調(diào)暖風(fēng)制冷領(lǐng)域

　　盾安環(huán)境作為空調(diào)配件及智能配件領(lǐng)域龍頭企業(yè)，其部分閥件產(chǎn)品在世界市場(chǎng)占有率高達(dá)50%~60%?？照{(diào)暖風(fēng)制冷領(lǐng)域(Heating Ventilation Air Conditioning，HVAC)是盾安的主要發(fā)展領(lǐng)域之一，包括家用領(lǐng)域和商用領(lǐng)域。目前，由于商用領(lǐng)域?qū)鞲衅鞯囊筝^高，例如中央空調(diào)。作為公共安全設(shè)施，因其高標(biāo)準(zhǔn)，該領(lǐng)域的大部分市場(chǎng)被美國(guó)和日本公司長(zhǎng)期占據(jù)，如今，盾安傳感科技在這一領(lǐng)域填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)的空白。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第10期第18頁(yè)，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。