突圍傳感器：破局中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)“之殤”

　　首先，關(guān)鍵技術(shù)尚未突破是主要制約因素。徐開先表示，目前我國(guó)傳感器共性關(guān)鍵技術(shù)尚未突破。在設(shè)計(jì)技術(shù)方面，傳感器的設(shè)計(jì)技術(shù)涉及多種學(xué)科、多種理論、多種材料、多種工藝及現(xiàn)場(chǎng)使用條件;設(shè)計(jì)軟件價(jià)格昂貴、設(shè)計(jì)過程復(fù)雜、考慮因子眾多;設(shè)計(jì)人才匱乏，設(shè)計(jì)人員不僅需了解通用設(shè)計(jì)程序和方法，還需熟悉器件制備工藝，了解器件現(xiàn)場(chǎng)使用條件?？梢哉f國(guó)內(nèi)尚無一套有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的，真正好用的傳感器設(shè)計(jì)軟件。

　　在可靠性技術(shù)方面，國(guó)產(chǎn)傳感器可靠性不高是影響國(guó)產(chǎn)傳感器大量應(yīng)用的主要原因之一，據(jù)了解電力部門采用國(guó)外傳感器產(chǎn)品三年不需檢修，采用國(guó)內(nèi)產(chǎn)品每季度檢修一次，石化部門，重要生產(chǎn)線幾乎全部采用國(guó)外傳感器，而不敢使用國(guó)內(nèi)產(chǎn)品。通常國(guó)產(chǎn)傳感器可靠性指標(biāo)比國(guó)外同類產(chǎn)品低1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。

　　在封裝技術(shù)方面，傳感器的封裝結(jié)構(gòu)和封裝材料，影響傳感器的遲滯、時(shí)間常數(shù)、靈敏限，使用壽命等性能。從制造成本看，傳感器的封裝成本通常為總成本的30%～70%。國(guó)內(nèi)對(duì)傳感器的封裝技術(shù)尚未形成系列、標(biāo)準(zhǔn)，也無統(tǒng)一接口，因而傳感器的外型千差萬別，很不利于用戶選用和產(chǎn)品互換。

　　其次，產(chǎn)業(yè)化能力不足也是制約因素。目前國(guó)內(nèi)高精度、高可靠傳感器研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化能力嚴(yán)重滯后于需求，技術(shù)水平相比國(guó)外還有較大差距，產(chǎn)品一致性、可靠性水平比國(guó)外低1～2個(gè)數(shù)量級(jí)，產(chǎn)品的品種和系列大約是國(guó)外的30%～40%，產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化程度不足15%。導(dǎo)致高精度、高可靠傳感器嚴(yán)重依賴進(jìn)口，從而被這些發(fā)達(dá)國(guó)家壟斷，例如GE公司、Honeywell公司、英飛凌公司、西門子公司、ABB公司、歐姆龍公司、基恩士公司等等。

　　國(guó)內(nèi)傳感器產(chǎn)品不配套、不成系列。徐開先表示， 系列中比較易生產(chǎn)的某些規(guī)格尚能生產(chǎn)，且重復(fù)生產(chǎn)，惡性競(jìng)爭(zhēng)，系列兩端的產(chǎn)品往往不能生產(chǎn)，多需國(guó)外進(jìn)口，如工業(yè)自動(dòng)化儀表中廣為應(yīng)用的、高精度、高穩(wěn)定的低微差壓傳感器(量程≤1KPa)，高差壓、高靜壓傳感器(量程≥3MPa、靜壓≥60MPa)。

　　第三，資源分散，產(chǎn)業(yè)規(guī)模小。目前國(guó)內(nèi)傳感器產(chǎn)品處于發(fā)展階段，傳感器品種也不多，企業(yè)分散，制造水平低，產(chǎn)業(yè)規(guī)模小。目前我國(guó)傳感器企業(yè)有1600余家，大都為小、微企業(yè)，盈利能力不強(qiáng)，缺乏引領(lǐng)技術(shù)的龍頭企業(yè)。

　　產(chǎn)業(yè)分散體現(xiàn)在資金分散、技術(shù)分散、企業(yè)布局分散，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分散、市場(chǎng)分散等方面;管理方面存在政府部門管理歸口不統(tǒng)一、難于協(xié)調(diào)、多頭管理現(xiàn)象;政策支持方面也存在政策支持的集中度不高，缺乏專項(xiàng)計(jì)劃集中扶持，即使支持也過于分散，缺乏力度，缺乏持續(xù)性。

　　第四，傳感器高端人才匱乏是影響傳感器發(fā)展的最大瓶頸。徐開先表示，由于傳感器行業(yè)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、技術(shù)基礎(chǔ)、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較為薄弱，加之傳感器產(chǎn)業(yè)涉及學(xué)科多，要求知識(shí)面廣，新技術(shù)層出不窮，長(zhǎng)期以來很難吸引國(guó)際頂級(jí)人才投身到傳感器行業(yè)工作;加之國(guó)內(nèi)由于學(xué)科設(shè)置不合理，缺少?gòu)?fù)合型人才培養(yǎng)機(jī)制，往往搞設(shè)計(jì)的不懂工藝、搞工藝的不明應(yīng)用、會(huì)應(yīng)用的不曉設(shè)計(jì)。造成很多企業(yè)缺乏既懂管埋、又懂技術(shù)、還會(huì)經(jīng)營(yíng)的復(fù)合型人才，以及工藝人才和技能人才。

　　從技術(shù)與應(yīng)用突圍

　　“我們的突破口在于應(yīng)用。”吳云橋表示，中國(guó)巨大的應(yīng)用市場(chǎng)給傳感器發(fā)展帶來發(fā)展動(dòng)力。他表示，家庭智能終端的普及和機(jī)器人應(yīng)用家庭化，帶來細(xì)分產(chǎn)業(yè)傳感器應(yīng)用的新突破。

　　但應(yīng)用的突破也需要技術(shù)與工藝的支撐。

　　“國(guó)內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)，大部分都在搞傳感器應(yīng)用，特別是在物聯(lián)網(wǎng)，智能裝備方面的應(yīng)用，而不愿涉及傳感器芯片的開發(fā)和研究，”徐開先表示，“因芯片研發(fā)投資極大，成本高，工藝裝備昂貴，資金回收周期長(zhǎng)，且技術(shù)難度風(fēng)險(xiǎn)大，必須靠國(guó)家投資和資助，靠企業(yè)是難以為繼的?！?/p>

　　徐開先強(qiáng)調(diào)，如果不在傳感器芯片上投入和下功夫，那可能重蹈“IC芯片”之轍。如果傳感器芯片性能優(yōu)良，產(chǎn)品可靠性、穩(wěn)定性高，其應(yīng)用不愁沒有市場(chǎng)?！凹訌?qiáng)IC與MEMS技術(shù)的集成與融合”徐開先建議，“IC與MEMS的集成與融合，是傳感技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路?！?/p>

　　“傳感器芯片是比較復(fù)雜的一個(gè)產(chǎn)業(yè)，涉及到研發(fā)、設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)等環(huán)節(jié)?！敝袊?guó)移動(dòng)北京集成電路創(chuàng)新中心總經(jīng)理肖青向《通信產(chǎn)業(yè)報(bào)》(網(wǎng))記者表示，“我國(guó)在材料、制程以及工藝等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域缺乏積累，所以這是一個(gè)長(zhǎng)期的過程。”

　　以MEMS為例，它用微加工技術(shù)將各種產(chǎn)品整合到基于硅的微電子芯片上，MEMS工藝與傳統(tǒng)的IC工藝有許多相似之處，如光刻、薄膜沉積、摻雜、刻蝕、化學(xué)機(jī)械拋光工藝等，但有些復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)難以用IC工藝實(shí)現(xiàn)，必須采用微加工技術(shù)制造。包括硅的體微加工技術(shù)、表面微加工技術(shù)和特殊微加工技術(shù)。除此之外，MEMS制造還廣泛地使用多種特殊加工方法，包括鍵合、LIGA、電鍍、軟光刻、微模鑄、微立體光刻與微電火花加工等。

　　同通用芯片一樣，傳感芯片的生產(chǎn)制作過程尤為復(fù)雜。而且，在芯片生產(chǎn)加工中需要的材料中國(guó)產(chǎn)材料的使用率不足15%，高端制程和先進(jìn)封裝領(lǐng)域，半導(dǎo)體材料的國(guó)產(chǎn)化率更低，且部分產(chǎn)品面臨嚴(yán)重的專利技術(shù)封鎖。但如果我國(guó)不能掌握MEMS傳感器的制造技術(shù)并主導(dǎo)其生產(chǎn)，無疑將阻礙傳感器產(chǎn)業(yè)前進(jìn)的步伐。

　　業(yè)內(nèi)人士建議可重點(diǎn)放在非硅基的新材料、新機(jī)理、新工藝傳感器的研究。重點(diǎn)發(fā)展應(yīng)用市場(chǎng)廣、具備一定產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、易于快速產(chǎn)業(yè)化的智能傳感器及其核心元器件，運(yùn)動(dòng)感測(cè)組合傳感器中的加速度計(jì)、陀螺儀，環(huán)境感測(cè)組合傳感器中的壓力傳感器等。