物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代傳感器低成本化發(fā)展的思考

物聯(lián)網(wǎng)是全球信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)之一，也是我國“十二五”規(guī)劃的重點(diǎn)發(fā)展方向。目前，國家正在大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，2010到2015年為物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)入期，在主導(dǎo)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)物物互聯(lián)；2015年到2020年為成長期，物聯(lián)網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)半智能化；2020年之后為發(fā)展期，物聯(lián)網(wǎng)將全面實(shí)現(xiàn)智能化。2015年的市場(chǎng)規(guī)模就超過2000億元，預(yù)計(jì)到2025年將達(dá)到7 500億元，年增長率超過30%，市場(chǎng)前景將超過計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通訊等市場(chǎng)。

物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)包括三個(gè)層次：一個(gè)是感知網(wǎng)絡(luò)，即以二維碼、RFID、傳感器為主來實(shí)現(xiàn)“物”的識(shí)別；二是傳輸網(wǎng)絡(luò)，即通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)、通信網(wǎng)或者下一代互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和計(jì)算；三是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，也就是各種應(yīng)用服務(wù)，包括輸入輸出控制終端以及手機(jī)等終端。

感知層是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)全面感知的基礎(chǔ)，包括二維碼標(biāo)簽和識(shí)讀器、RFID標(biāo)簽和讀寫器、攝像頭、GPS、傳感器和M2M終端、傳感器網(wǎng)絡(luò)和傳感器網(wǎng)關(guān)等。要解決的重點(diǎn)問題是感知和識(shí)別物體，采集和捕獲信息，要突破的方向是具備更敏感、更全面的感知能力，解決低功耗、小型化和低成本的問題。

據(jù)預(yù)測(cè)，未來10年，傳感器需求市場(chǎng)的規(guī)模將超萬億，年平均增長速度超50%，70億人人均1000支傳感器。

傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域涉及機(jī)械制造、工業(yè)過程控制、汽車電子、通信、消費(fèi)電子和專用設(shè)備等。

在世界范圍內(nèi)，傳感器市場(chǎng)增長最快的是汽車市場(chǎng)的需求，占第二位的是過程控制市場(chǎng)，前景看好的是通訊市場(chǎng)。 ??

汽車控制系統(tǒng)電子化水平的關(guān)鍵在于采用傳感器的數(shù)量和水平。目前，一輛普通家用轎車上大約會(huì)安裝幾十到近百只傳感器，豪華轎車傳感器數(shù)量可多達(dá)200余只，種類達(dá)幾十種。汽車和通信市場(chǎng)所用傳感器約占整個(gè)市場(chǎng)的三分之一。

我國是全球白家電（包括家用空調(diào)、電冰箱和洗衣機(jī)）生產(chǎn)和出口大國，2009年的總產(chǎn)量達(dá)3億多臺(tái)，所用傳感器約占市場(chǎng)的五分之一。

傳感器在醫(yī)療、環(huán)保、氣象等專用電子設(shè)備中的應(yīng)用增長快速，所用傳感器占市場(chǎng)份額的15%左右。

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(shí)，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(hù)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(cè)/試驗(yàn)。

奧松電子研發(fā)的各類傳感器芯片

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(dú)立的微機(jī)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(jí)增長。

廣州奧松（ASAIR）電子有限公司是目前國內(nèi)首家MEMS傳感器制造廠商（IDM模式），從2003年成立至今，自主研發(fā)的濕度傳感器銷量已經(jīng)達(dá)到3.5億顆，并將陸續(xù)開發(fā)出VOC氣體傳感器、水蒸氣傳感器、二氧化碳傳感器、熱外人感傳感器等多種類型傳感器產(chǎn)品。并與海爾、惠而浦、大金、美的等廠商合作，開拓屬于中國自己的傳感器，助力中國傳感器行業(yè)的發(fā)展。

未來，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(dòng)物、植物、機(jī)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(jī)數(shù)量。僅就消費(fèi)電子傳感器而言，目前平均市場(chǎng)價(jià)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(chǎng)機(jī)遇。因此，中國傳感器產(chǎn)業(yè)要為能分切全球市場(chǎng)大“蛋糕”準(zhǔn)備好“切刀”，為站在靠前位置做好準(zhǔn)備。