【壓縮機(jī)網(wǎng)】作為信息技術(shù)的基礎(chǔ)，傳感器產(chǎn)業(yè)成為衡量一個(gè)國(guó)家信息化程度和科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。8月23日，由中國(guó)電子元件行業(yè)協(xié)會(huì)敏感元器件與傳感器分會(huì)主辦、沈撫新區(qū)與罕王微電子（遼寧）有限公司承辦的“2018傳感器產(chǎn)業(yè)高峰論壇及中國(guó)電子元件行業(yè)協(xié)會(huì)敏感元器件與傳感器分會(huì)年會(huì)”在沈陽(yáng)召開(kāi)。會(huì)上，與會(huì)專(zhuān)家對(duì)國(guó)內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、新一輪信息技術(shù)對(duì)傳感器產(chǎn)業(yè)提出的挑戰(zhàn)以及國(guó)內(nèi)傳感器企業(yè)的應(yīng)對(duì)措施等，進(jìn)行了深入探討。

 

　　國(guó)內(nèi)高端傳感器嚴(yán)重缺失

　　傳感器是一個(gè)多學(xué)科的高技術(shù)聚合物，具有技術(shù)繁雜密集，制造工藝多樣性，以及邊緣性寬大、綜合性和工藝性強(qiáng)等特征，被稱為“工業(yè)工藝品”。因此，多品種、小批量、規(guī)模小是行業(yè)的特點(diǎn)。

　　現(xiàn)階段，我國(guó)市場(chǎng)主要應(yīng)用的傳感器絕大部分仍要依賴進(jìn)口，主流市場(chǎng)產(chǎn)品依賴國(guó)外配套的情況尤為突出。工信部電子元器件行業(yè)發(fā)展研究中心總工程師、中國(guó)傳感器與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長(zhǎng)郭源生表示，與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)傳感器在產(chǎn)品品質(zhì)、工藝水平、生產(chǎn)裝備、企業(yè)規(guī)模、市場(chǎng)占有率和綜合競(jìng)爭(zhēng)能力等方面仍存在很大差距。同國(guó)際先進(jìn)水平相比，傳感器新品研制落后5～10年，而產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)工藝則落后10～15年。

　　郭源生表示，國(guó)內(nèi)傳感器企業(yè)對(duì)產(chǎn)品技術(shù)、產(chǎn)業(yè)規(guī)模狀況缺乏深刻認(rèn)識(shí)和參與能力，對(duì)傳感器帶有偏見(jiàn)和片面的認(rèn)識(shí)，往往與集成電路產(chǎn)品、技術(shù)、工藝、規(guī)模進(jìn)行對(duì)比，缺乏有雄厚實(shí)力和戰(zhàn)略眼光的企業(yè)家。“大企業(yè)看不上，小企業(yè)投不起；資源難于整合：有錢(qián)人不懂，明白人沒(méi)錢(qián)，兩者又很難結(jié)合。”郭源生說(shuō)。

　　由于產(chǎn)品技術(shù)含量高，產(chǎn)品的多品種、小批量的行業(yè)特征，習(xí)慣小規(guī)模和小團(tuán)隊(duì)運(yùn)作，喜歡小而全、缺乏大而專(zhuān)的意識(shí)，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)傳感器行業(yè)企業(yè)數(shù)量多，而且規(guī)模偏小，這與國(guó)外完全不同。

　　此外，國(guó)內(nèi)傳感器企業(yè)缺乏核心技術(shù)、自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，以及高端人才，特別是國(guó)際化領(lǐng)軍人才。這些都嚴(yán)重制約了我國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
 

　　構(gòu)建雙生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈

　　同集成電路和重大裝備一樣，涉及國(guó)家安全和重大工程所需的傳感器，國(guó)外往往對(duì)我國(guó)進(jìn)行限制。因此，發(fā)展自主可控的傳感器成為業(yè)內(nèi)人士達(dá)成的共識(shí)。

　　郭源生表示，針對(duì)國(guó)內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和存在問(wèn)題，傳感器產(chǎn)業(yè)應(yīng)結(jié)合區(qū)域特征和優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建雙生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈，組成國(guó)際傳感器產(chǎn)業(yè)園——傳感谷。聚集100家以上的公司和科研院所組成特色產(chǎn)業(yè)集群或基地，涉及產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)突出的專(zhuān)業(yè)傳感器產(chǎn)品，形成年銷(xiāo)售額1000億元以上、以年增長(zhǎng)率超過(guò)20%的速度增長(zhǎng)的國(guó)際化產(chǎn)業(yè)園區(qū)。形成以敏感元器件為核心，智能化、網(wǎng)絡(luò)化、模塊化等集成應(yīng)用為創(chuàng)新主體，物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市為應(yīng)用目標(biāo)的產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)架（產(chǎn)業(yè)生態(tài)）。同時(shí)，創(chuàng)造政、產(chǎn)、學(xué)、研、用、服六維一體的生態(tài)環(huán)境，形成傳感器雙生態(tài)產(chǎn)業(yè)體系，實(shí)現(xiàn)傳感器產(chǎn)業(yè)化集群式發(fā)展和行業(yè)振興。

　　中國(guó)電子元件行業(yè)協(xié)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)古群則從整個(gè)電子元件行業(yè)的角度給出了建議，她說(shuō)，國(guó)內(nèi)元件企業(yè)應(yīng)積極維護(hù)健康和諧的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)環(huán)境，創(chuàng)造電子元件高端內(nèi)需市場(chǎng)。她建議有關(guān)政府部門(mén)拿出一部分資金，對(duì)電子元件行業(yè)的短板項(xiàng)目進(jìn)行定向扶持。在項(xiàng)目扶持時(shí)，要求必須形成電子元件企業(yè)和電子整機(jī)企業(yè)聯(lián)合研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化體系，否則不予支持，以此強(qiáng)制電子整機(jī)企業(yè)培育國(guó)內(nèi)電子元件企業(yè)，形成我國(guó)電子信息制造業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈的互助互惠，共同進(jìn)步。業(yè)內(nèi)人士紛紛表示，這一舉措同樣適用于傳感器領(lǐng)域。

 

　　營(yíng)造MEMS傳感器發(fā)展環(huán)境

　　MEMS傳感器是采用微電子和微機(jī)械加工技術(shù)制造出來(lái)的新型傳感器。與傳統(tǒng)的傳感器相比，它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)、易于集成和實(shí)現(xiàn)智能化的特點(diǎn)。同時(shí)，在微米量級(jí)的特征尺寸使得它可以完成某些傳統(tǒng)機(jī)械傳感器所不能實(shí)現(xiàn)的功能。作為傳感器領(lǐng)域的翹楚，近年來(lái)，MEMS在消費(fèi)電子、汽車(chē)電子、工業(yè)控制、人工智能等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。根據(jù)Yole Developpement的預(yù)測(cè)，2016—2020年，MEMS傳感器市場(chǎng)將以13%的年復(fù)合成長(zhǎng)率增長(zhǎng)，到2020年，MEMS傳感器市場(chǎng)將達(dá)到300億美元。在智能手機(jī)上，MEMS傳感器提供聲音性能、場(chǎng)景切換、手勢(shì)識(shí)別、方向定位，以及溫度、壓力、濕度傳感器等廣泛的應(yīng)用；在汽車(chē)上，MEMS傳感器借助氣囊碰撞傳感器、胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TPMS）和車(chē)輛穩(wěn)定性控制增強(qiáng)車(chē)輛性能；在可穿戴設(shè)備中，MEMS傳感器可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)追蹤、心跳速率測(cè)量等。

　　罕王微電子（遼寧）有限公司總裁黃向向表示，目前來(lái)看，MEMS是國(guó)際傳感器產(chǎn)業(yè)的主流技術(shù)，它對(duì)設(shè)備的依賴程度不像IC那么高，因此，不用投入像IC生產(chǎn)線那樣巨額的資金。從這個(gè)角度說(shuō)，MEMS傳感器在中國(guó)有很大的發(fā)展機(jī)會(huì)。“但MEMS涉及電子、機(jī)械、材料、制造、信息與自動(dòng)控制、物理、化學(xué)和生物等多種學(xué)科，并集成了當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的許多尖端成果，發(fā)展起來(lái)難度可想而知。因此，中國(guó)要發(fā)展MEMS傳感器不能一蹴而就，要踏踏實(shí)實(shí)做好技術(shù)、人才以及市場(chǎng)的積累，并在國(guó)家政策的支持下，營(yíng)造產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境。”黃向向說(shuō)。

 

　　MEMS研究現(xiàn)狀

　　1、微機(jī)械壓力傳感器

　　微機(jī)械壓力傳感器是最早開(kāi)始研制的微機(jī)械產(chǎn)品，也是微機(jī)械技術(shù)中最成熟、最早開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品。從信號(hào)檢測(cè)方式來(lái)看，微機(jī)械壓力傳感器分為壓阻式和電容式兩類(lèi)，分別以體微機(jī)械加工技術(shù)和犧牲層技術(shù)為基礎(chǔ)制造。從敏感膜結(jié)構(gòu)來(lái)看，有圓形、方形、矩形、E形等多種結(jié)構(gòu)。壓阻式壓力傳感器的精度可達(dá)0.05%～0.01%,年穩(wěn)定性達(dá)0.1%/F.S,溫度誤差為0.0002%, 耐壓可達(dá)幾百兆帕,過(guò)壓保護(hù)范圍可達(dá)傳感器量程的20倍以上,并能進(jìn)行大范圍下的全溫補(bǔ)償?，F(xiàn)階段微機(jī)械壓力傳感器的主要發(fā)展方向有以下幾個(gè)方面。

　　(1)將敏感元件與信號(hào)處理、校準(zhǔn)、補(bǔ)償、微控制器等進(jìn)行單片集成，研制智能化的壓力傳感器。

　　(2)進(jìn)一步提高壓力傳感器的靈敏度，實(shí)現(xiàn)低量程的微壓傳感器。

　　(3)提高工作溫度，研制高低溫壓力傳感器。

　　(4)開(kāi)發(fā)諧振式壓力傳感器。

　　2、微流量傳感器

　　微流量傳感器不僅外形尺寸小，能達(dá)到很低的測(cè)量量級(jí)，而且死區(qū)容量小，響應(yīng)時(shí)間短，適合于微流體的精密測(cè)量和控制。目前，國(guó)內(nèi)外研究的微流量傳感器依據(jù)工作原理可分為熱式（包括熱傳導(dǎo)式和熱飛行時(shí)間式）、機(jī)械式和諧振式3種。

　　3、微氣體傳感器

　　根據(jù)制作材料的不同，微氣敏傳感器分為硅基氣敏傳感器和硅微氣敏傳感器。其中前者以硅為襯底，敏感層為非硅材料，是當(dāng)前微氣敏傳感器的主流。微氣體傳感器可滿足人們對(duì)氣敏傳感器集成化、智能化、多功能化等要求。例如許多氣敏傳感器的敏感性能和工作溫度密切相關(guān)，因而要同時(shí)制作加熱元件和溫度探測(cè)元件，以監(jiān)測(cè)和控制溫度。MEMS技術(shù)很容易將氣敏元件和溫度探測(cè)元件制作在一起，保證氣體傳感器優(yōu)良性能的發(fā)揮。

　　諧振式氣敏傳感器不需要對(duì)器件進(jìn)行加熱，且輸出信號(hào)為頻率量，是硅微氣敏傳感器發(fā)展的重要方向之一。

　　4、微機(jī)械溫度傳感器

　　微機(jī)械傳感器與傳統(tǒng)的傳感器相比，具有體積小、重量輕的特點(diǎn)，其固有熱容量?jī)H為10J/K～10J/K，使其在溫度測(cè)量方面具有傳統(tǒng)溫度傳感器不可比擬的優(yōu)勢(shì)。

 

　　傳感器在空壓機(jī)行業(yè)的發(fā)展

　　傳感器對(duì)于保持壓縮機(jī)的性能和效率起著關(guān)鍵作用，空壓機(jī)的安全運(yùn)行離不開(kāi)各種傳感器的支持。壓力傳感器可用于測(cè)量和控制入口和出口壓力、過(guò)濾器壓降、冷卻水入口和出口壓力以及壓縮機(jī)潤(rùn)滑油壓力。與工業(yè)系統(tǒng)應(yīng)用壓縮空氣情形一致——儲(chǔ)氣罐壓力下降時(shí)，即觸發(fā)啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)；壓縮機(jī)將持續(xù)運(yùn)行，直至氣壓達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)關(guān)閉。

　　國(guó)內(nèi)壓縮機(jī)行業(yè)在壓力控制技術(shù)方面，目前小型壓縮機(jī)一般采用低成本的壓力開(kāi)關(guān)進(jìn)行簡(jiǎn)單的壓力控制，其主要特點(diǎn)是成本低廉。壓力開(kāi)關(guān)又有機(jī)械式和電子式兩種，一般只有一個(gè)或者幾個(gè)開(kāi)關(guān)點(diǎn)，對(duì)于機(jī)械式的壓力開(kāi)關(guān)，當(dāng)需要調(diào)整壓力開(kāi)關(guān)點(diǎn)時(shí)需要手工調(diào)整。國(guó)內(nèi)的大型壓縮機(jī)和螺桿壓縮機(jī)大部分都采用了壓力變送器。

　　目前，空壓機(jī)上也開(kāi)始使用微型壓力傳感器，微型智能傳感器配有專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，它的迅速發(fā)展將空壓機(jī)的安全性能提高到一個(gè)前所未有的高度。隨著空壓機(jī)數(shù)量的增加以及每臺(tái)空壓機(jī)上所采用傳感器的增多，決定了中國(guó)空壓機(jī)傳感器市場(chǎng)容量必將不斷增大，市場(chǎng)正進(jìn)入蓬勃發(fā)展期。