智能感知時代，智能傳感器扮演越來越重要的角色。

在萬物互聯時代
，我國建成了全球最大的NB-IoT網絡，形成了最為活躍的物聯網應用市場。但與此同時，我國在物聯網傳感器方麵有待突破。

muqianwomenzuiquefadeshiganzhinengli。zhongguodewulianwangjinglileqinianduofazhan，wulunshizaijishuhaishiyingyonglingyu
，douqudelejudadejinbu，danzongtilaikanhaicunzaibuzu。

在物聯網各項基礎技術中

，感知技術是物聯網的根底和核心
，同時也是製約我國物聯網發展的最大瓶頸。

物聯網需要智能傳感器

“IC與MEMS的集成與融合，是傳感技術產業發展的必由之路
，特別是高檔傳感器、智能傳感器。”中國儀器儀表行業協會傳感器分會名譽理事長、沈陽儀表科學院原院長徐開先表示。

在zai全quan球qiu信xin息xi技ji術shu跨kua界jie融rong合he加jia速su，萬wan物wu互hu聯lian的de時shi代dai，智zhi能neng傳chuan感gan器qi作zuo為wei與yu外wai界jie環huan境jing交jiao互hu的de重zhong要yao手shou段duan和he感gan知zhi信xin息xi的de主zhu要yao來lai源yuan，被bei視shi為wei決jue定ding未wei來lai信xin息xi技ji術shu產chan業ye發fa展zhan的de核he心xin與yu基ji礎chu之zhi一yi。

傳感器技術曆經了多年的發展
，大體可分為三代：

第一代是結構型傳感器，利用結構參量變化來感受和轉化信號;

第二代是20世紀70年代發展起來的固體型傳感器
，這種傳感器由半導體
、電介質
、磁性材料等固體元件構成;

第三代傳感器是智能型傳感器。

智能傳感器具有信息采集、信息處理
、信息交換、信息存儲功能的多元件集成電路，是集傳感芯片、通信芯片
、微處理器、驅動程序
、軟件算法等於一體的係統級產品。

智能感知時代，智能傳感器扮演越來越重要的角色。2019年全球智能傳感器市場的規模已經達到了347.6億美元，受全球市場不斷上漲的需求刺激，專家預測到2025年全球智能傳感器市場規模有望超過900億美元。

物聯網
、雲計算


、大數據、人工智能應用的興起，推動傳感技術由單點突破向係統化、體係化的協同創新轉變，大平台、大生態主導核心技術走向態勢明顯
，並成為發達國家和跨國企業布局的戰略高地。

對此，我國也不甘落後早在2018年就做出了規劃，明確指出要在2020年實現產業規模300億的目標，進一步鞏固了智能傳感器在我國科技領域的重要位置。

目前智能傳感器的應用領域主要有消費電子、汽車電子
、工業電子和醫療電子四大領域。

在政策和市場驅動下，我國智能傳感器產業生態趨於完備。設計、製造、封(feng)測(ce)等(deng)重(zhong)點(dian)環(huan)節(jie)均(jun)有(you)骨(gu)幹(gan)企(qi)業(ye)布(bu)局(ju)。國(guo)內(nei)智(zhi)能(neng)傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)研(yan)發(fa)已(yi)經(jing)初(chu)步(bu)開(kai)展(zhan)
，同(tong)時(shi)一(yi)些(xie)科(ke)研(yan)機(ji)構(gou)已(yi)建(jian)立(li)起(qi)智(zhi)能(neng)傳(chuan)感(gan)器(qi)中(zhong)試(shi)服(fu)務(wu)平(ping)台(tai)，助(zhu)推(tui)我(wo)國(guo)產(chan)業(ye)創(chuang)新(xin)發(fa)展(zhan)。與(yu)此(ci)同(tong)時(shi)，核(he)心(xin)技(ji)術(shu)缺(que)失(shi)、產品有效供給不足
、技術創新能力不強、科研生產與應用不協同等問題仍然有待突破。

短板：高精度傳感器

但由於起步較晚
，我國智能傳感器產業目前仍麵臨產品有效供給不足
、技術創新能力不強、科研生產與應用不協同等問題，由此帶來的產業安全、信息安全挑戰不容忽視。

長期以來，在傳感器的關鍵行業，關鍵技術，高附加值應用上，國際品牌還處於壟斷地位。

“由於傳感器門類眾多
，技術門檻不一，我國在常規的傳感器方麵有所布局，但高精度的傳感器是短板。”河南師範大學從事物聯網研究的教授袁培燕表示。

高檔傳感器產品幾乎100%從國外進口，90%芯片從國外進口許多產品是“有品無芯”。工業自動化用高檔變送器用傳感器
，如EJA儀表中核心部件傳感器
，年銷售35萬台左右，全部由國外或國外在國內的獨資企業生產。

汽車傳感器幾乎被國外壟斷，某些特種用途和特殊量程的傳感器
，如航天
、航空

、航海專用傳感器
，國內基本不能生產。高端智能裝備領域光纖傳感器技術及產品與國外相比尚有較大差距。

在(zai)氣(qi)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)領(ling)域(yu)，國(guo)內(nei)企(qi)業(ye)的(de)氣(qi)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)整(zheng)體(ti)研(yan)發(fa)水(shui)平(ping)大(da)幅(fu)落(luo)後(hou)於(yu)發(fa)達(da)國(guo)家(jia)
，國(guo)內(nei)對(dui)氣(qi)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)研(yan)究(jiu)主(zhu)要(yao)體(ti)現(xian)在(zai)低(di)端(duan)的(de)半(ban)導(dao)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)催(cui)化(hua)燃(ran)燒(shao)傳(chuan)感(gan)器(qi)方(fang)麵(mian)。在(zai)高(gao)端(duan)的(de)紅(hong)外(wai)及(ji)電(dian)化(hua)學(xue)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)研(yan)究(jiu)較(jiao)少(shao)
，沒(mei)有(you)成(cheng)熟(shu)的(de)應(ying)用(yong)技(ji)術(shu)

，高(gao)端(duan)紅(hong)外(wai)及(ji)電(dian)化(hua)學(xue)高(gao)端(duan)氣(qi)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)及(ji)檢(jian)測(ce)儀(yi)器(qi)儀(yi)表(biao)依(yi)賴(lai)進(jin)口(kou)。即(ji)使(shi)在(zai)低(di)端(duan)的(de)半(ban)導(dao)體(ti)和(he)催(cui)化(hua)燃(ran)燒(shao)氣(qi)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)方(fang)麵(mian)，在(zai)產(chan)品(pin)的(de)精(jing)度(du)、穩定性和工藝方麵相對於國外先進技術仍有較大差距。

溫度傳感器方麵，對NTC熱敏電阻器，國內企業實力嚴重不足，90%的市場份額被外資占領。極高溫、耐輻射、耐高壓的溫度傳感器尚不能批產。環境監測傳感器領域空白多
，產品少，細顆粒物沒有能力監測。

脖子卡在哪？

談及我國傳感器落後的原因
，多位專家均表示：技術
、工藝以及材料等多種因素使然。創新能力弱;關鍵技術尚未突破;產業結構不合理，品種少、係列不全;企業能力弱。

“傳感器涉及到研發

、設計以及生產等環節。”博立信科技總裁吳雲橋表示，“我國在材料
、製程以及工藝等關鍵技術領域缺乏積累
，所以這是一個長期的過程。”

首先，關鍵技術尚未突破是主要製約因素。

目前我國傳感器共性關鍵技術尚未突破。在設計技術方麵

，傳感器的設計技術涉及多種學科、多種理論
、多種材料、多種工藝及現場使用條件;設計軟件價格昂貴、設計過程複雜
、考慮因子眾多;設she計ji人ren才cai匱kui乏fa，設she計ji人ren員yuan不bu僅jin需xu了le解jie通tong用yong設she計ji程cheng序xu和he方fang法fa
，還hai需xu熟shu悉xi器qi件jian製zhi備bei工gong藝yi
，了le解jie器qi件jian現xian場chang使shi用yong條tiao件jian。可ke以yi說shuo國guo內nei尚shang無wu一yi套tao有you自zi主zhu知zhi識shi產chan權quan的de，真zhen正zheng好hao用yong的de傳chuan感gan器qi設she計ji軟ruan件jian。

在(zai)可(ke)靠(kao)性(xing)技(ji)術(shu)方(fang)麵(mian)，國(guo)產(chan)傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)靠(kao)性(xing)不(bu)高(gao)是(shi)影(ying)響(xiang)國(guo)產(chan)傳(chuan)感(gan)器(qi)大(da)量(liang)應(ying)用(yong)的(de)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)之(zhi)一(yi)。據(ju)了(le)解(jie)電(dian)力(li)部(bu)門(men)采(cai)用(yong)國(guo)外(wai)傳(chuan)感(gan)器(qi)產(chan)品(pin)三(san)年(nian)不(bu)需(xu)檢(jian)修(xiu)
，采(cai)用(yong)國(guo)內(nei)產(chan)品(pin)每(mei)季(ji)度(du)檢(jian)修(xiu)一(yi)次(ci)，石(shi)化(hua)部(bu)門(men)
，重(zhong)要(yao)生(sheng)產(chan)線(xian)幾(ji)乎(hu)全(quan)部(bu)采(cai)用(yong)國(guo)外(wai)傳(chuan)感(gan)器(qi)，而(er)不(bu)敢(gan)使(shi)用(yong)國(guo)內(nei)產(chan)品(pin)。通(tong)常(chang)國(guo)產(chan)傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)靠(kao)性(xing)指(zhi)標(biao)比(bi)國(guo)外(wai)同(tong)類(lei)產(chan)品(pin)低(di)1～2個數量級。

在封裝技術方麵，傳感器的封裝結構和封裝材料，影響傳感器的遲滯、時間常數、靈敏限，使用壽命等性能。從製造成本看，傳感器的封裝成本通常為總成本的30%～70%。國內對傳感器的封裝技術尚未形成係列、標準，也無統一接口，因而傳感器的外型千差萬別
，很不利於用戶選用和產品互換。

其次
，產業化能力不足也是製約因素。

目前國內高精度、高可靠傳感器研發及產業化能力嚴重滯後於需求，技術水平相比國外還有較大差距，產品一致性、可靠性水平比國外低1～2個數量級，產品的品種和係列大約是國外的30%～40%，產品的產業化程度不足15%。導致高精度、高可靠傳感器嚴重依賴進口，從而被這些發達國家壟斷


，例如GE公司、Honeywell公司
、英飛淩公司、西門子公司、ABB公司
、歐姆龍公司、基恩士公司等等。

國內傳感器產品不配套、不(bu)成(cheng)係(xi)列(lie)。係(xi)列(lie)中(zhong)比(bi)較(jiao)易(yi)生(sheng)產(chan)的(de)某(mou)些(xie)規(gui)格(ge)尚(shang)能(neng)生(sheng)產(chan)
，且(qie)重(zhong)複(fu)生(sheng)產(chan)，惡(e)性(xing)競(jing)爭(zheng)
，係(xi)列(lie)兩(liang)端(duan)的(de)產(chan)品(pin)往(wang)往(wang)不(bu)能(neng)生(sheng)產(chan)，多(duo)需(xu)國(guo)外(wai)進(jin)口(kou)，如(ru)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)儀(yi)表(biao)中(zhong)廣(guang)為(wei)應(ying)用(yong)的(de)、高精度、高穩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，產業規模小。

目前國內傳感器產品處於發展階段
，傳感器品種也不多，企業分散，製造水平低，產業規模小。目前我國傳感器企業有2000餘家，大都為小、微企業，盈利能力不強，缺乏引領技術的龍頭企業。

產業分散體現在資金分散、技術分散、企業布局分散
，產業結構分散、市場分散等方麵;管理方麵存在政府部門管理歸口不統一、難於協調


、多頭管理現象;政策支持方麵也存在政策支持的集中度不高，缺乏專項計劃集中扶持，即使支持也過於分散
，缺乏力度

，缺乏持續性。

第四
，傳感器高端人才匱乏是影響傳感器發展的最大瓶頸。

由於傳感器行業經濟基礎
、技術基礎
、產chan業ye基ji礎chu較jiao為wei薄bo弱ruo
，加jia之zhi傳chuan感gan器qi產chan業ye涉she及ji學xue科ke多duo，要yao求qiu知zhi識shi麵mian廣guang，新xin技ji術shu層ceng出chu不bu窮qiong，長chang期qi以yi來lai很hen難nan吸xi引yin國guo際ji頂ding級ji人ren才cai投tou身shen到dao傳chuan感gan器qi行xing業ye工gong作zuo;加之國內由於學科設置不合理，缺少複合型人才培養機製，往往搞設計的不懂工藝、搞工藝的不明應用、會應用的不曉設計。造成很多企業缺乏既懂管埋

、又懂技術
、還會經營的複合型人才，以及工藝人才和技能人才。

從技術與應用突圍

我(wo)們(men)的(de)突(tu)破(po)口(kou)在(zai)於(yu)應(ying)用(yong)。中(zhong)國(guo)巨(ju)大(da)的(de)應(ying)用(yong)市(shi)場(chang)給(gei)傳(chuan)感(gan)器(qi)發(fa)展(zhan)帶(dai)來(lai)發(fa)展(zhan)動(dong)力(li)，家(jia)庭(ting)智(zhi)能(neng)終(zhong)端(duan)的(de)普(pu)及(ji)和(he)機(ji)器(qi)人(ren)應(ying)用(yong)家(jia)庭(ting)化(hua)，帶(dai)來(lai)細(xi)分(fen)產(chan)業(ye)傳(chuan)感(gan)器(qi)應(ying)用(yong)的(de)新(xin)突(tu)破(po)。

但應用的突破也需要技術與工藝的支撐。

國guo內nei傳chuan感gan器qi產chan業ye，大da部bu分fen都dou在zai搞gao傳chuan感gan器qi應ying用yong，特te別bie是shi在zai物wu聯lian網wang，智zhi能neng裝zhuang備bei方fang麵mian的de應ying用yong，而er不bu願yuan涉she及ji傳chuan感gan器qi芯xin片pian的de開kai發fa和he研yan究jiu。因yin芯xin片pian研yan發fa投tou資zi極ji大da，成cheng本ben高gao，工gong藝yi裝zhuang備bei昂ang貴gui，資zi金jin回hui收shou周zhou期qi長chang
，且qie技ji術shu難nan度du風feng險xian大da，必bi須xu靠kao國guo家jia投tou資zi和he資zi助zhu
，靠kao企qi業ye是shi難nan以yi為wei繼ji的de。

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良，產品可靠性
、穩定性高
，其應用不愁沒有市場。建議加強IC與MEMS技術的集成與融合
，IC與MEMS的集成與融合，是傳感技術產業發展的必由之路。

傳感器芯片是比較複雜的一個產業，涉及到研發、設計以及生產等環節。

以MEMS為例，它用微加工技術將各種產品整合到基於矽的微電子芯片上，MEMS工藝與傳統的IC工藝有許多相似之處
，如光刻
、薄膜沉積、摻雜、刻蝕、化學機械拋光工藝等
，但有些複雜的微結構難以用IC工藝實現，必須采用微加工技術製造。包括矽的體微加工技術、表麵微加工技術和特殊微加工技術。除此之外，MEMS製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，傳感芯片的生產製作過程尤為複雜。而且，在芯片生產加工中需要的材料中國產材料的使用率不足15%
，高端製程和先進封裝領域，半導體材料的國產化率更低，且部分產品麵臨嚴重的專利技術封鎖。但如果我國不能掌握MEMS傳感器的製造技術並主導其生產

，無疑將阻礙傳感器產業前進的步伐。

業內人士建議可重點放在非矽基的新材料、新機理、新工藝傳感器的研究。重點發展應用市場廣、具備一定產業基礎、易於快速產業化的智能傳感器及其核心元器件，運動感測組合傳感器中的加速度計
、陀螺儀
，環境感測組合傳感器中的壓力傳感器等。