智能傳感器的發(fā)展態(tài)勢(shì)可根據(jù) MEMS、CMOS和光譜學(xué)分類研究。MEMS、CMOS是智能傳感器制造的兩種主要技術(shù)。預(yù)計(jì)CMOS技術(shù)將成為最大份額占有者，將從2013年的4.74億美元上升到2020年的41.2億美元，約占總市場(chǎng)份額的40％。光譜學(xué)技術(shù)是智能傳感器增長(zhǎng)最快的新技術(shù)，2013~2017年的年增加率高達(dá)38％左右。

1.  MEMS

MEMS傳感器最早被應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，可進(jìn)行目標(biāo)跟蹤和自動(dòng)識(shí)別領(lǐng)域中的多傳感器數(shù)據(jù)融合，具有特定 的高精度和識(shí)別、跟蹤定位目標(biāo)的能力。采用MEMS技術(shù)制作、集成了A/D 轉(zhuǎn)換器的流量傳感器已被應(yīng)用于航天領(lǐng)域。

要想實(shí)現(xiàn)智能化，需要集成 MEMS傳感器的功能以及信號(hào)調(diào)理、控制和數(shù)字處理功能，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與指令的雙向通信、全數(shù)字傳輸、本地?cái)?shù)字處理、自校準(zhǔn)和由用戶定義的算法編程。

軍用 MEMS智能傳感器的研究主要針對(duì)長(zhǎng)距離空中和海洋的監(jiān)視、偵察（包括無(wú)人機(jī)蜂群），已經(jīng)可以通過(guò)智能傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多地區(qū)多變量的遙感監(jiān)視。

2.  CMOS

（1） CMOS 傳感器

CMOS技術(shù)是主流的集成電路技術(shù)，不僅可用于制作微處理器等數(shù)字集成電路，還可制作傳感器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、用于通信目的高集成度收發(fā)器等，具有可集成制造和低成本的優(yōu)勢(shì)。CMOS計(jì)算元件能與不同的傳感元件集成，制作成流量傳感器、溶解氧傳感器、濁度傳感器、電導(dǎo)率傳感器、PH傳感器、氧化還原電 位（ORP）傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、觸控感應(yīng)器等應(yīng)用于各種場(chǎng)合的智能傳感器。CMOS觸摸傳感器和溫度傳感器的市場(chǎng)份額保持在14％，并在近幾年呈持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。采用CMOS技術(shù)制作、集成了D/A轉(zhuǎn)換器的溶解氧傳感器已被應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。集成了收發(fā)功能的濁度傳感器已被應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域。組合了CMOS成像器和處理電路的數(shù)字低光度CMOS 基成像器正在成為軍事應(yīng)用領(lǐng)域的主流成像器。

（2）CMOS與 MEMS集成新技術(shù)

目前，關(guān)于集成智能傳感器制作工藝的研究熱點(diǎn)是與CMOS工 藝 兼容的各種 傳感器結(jié)構(gòu)及其制造工藝流程。傳感器和致動(dòng)器（S&A）通常采用專用MEMS技術(shù)，因 此，可以利用MEMS 與 CMOS的不同結(jié)合衍生出各種新集成技術(shù)平臺(tái)。德州儀器公司的微鏡就是超大規(guī)模 S&A與 CMOS在后CMOS工藝段結(jié)合的一個(gè)經(jīng)典案例。若將 S&A 單片集成或異構(gòu)集成在 CMOS平臺(tái)之上，可以提高器件性能，減小器件與系統(tǒng)的尺寸，降低成本。

雖然國(guó)際上一些S&A技術(shù)達(dá)到很高的成熟度并且已經(jīng)量產(chǎn)，但是S&A 與CMOS平臺(tái)的三維或單片集成仍然面臨高量產(chǎn)和低成本的重大挑戰(zhàn)，因而受到極大的關(guān)注。

（4） 前沿領(lǐng)域中的新集成技術(shù)

基于碳納米管（CNT）或納米線等納米尺度結(jié)構(gòu)和納米材料、可以實(shí)現(xiàn)更高性能的新集成技術(shù)和器件受到越來(lái)越多的關(guān)注。美國(guó)北卡羅萊納州立大學(xué)宣布了最新研究的多功能自旋電子智能傳感器，將二氧化釩（VO2）器件集成到硅晶圓之上，為下一代自旋電子器件鋪平了道路。需要關(guān)注的技術(shù)還包括采用量子技術(shù)實(shí)現(xiàn)更高敏感性和分辨率的量子傳感器，以及能夠集成在手機(jī)芯片上的量子傳感裝置。

3. 光譜學(xué)

光譜學(xué)是一門涉及物理學(xué)和化學(xué)的重要交叉學(xué)科，通過(guò)測(cè)量光與物質(zhì)相互作用的光譜特性來(lái)分析物質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)。精準(zhǔn)的多光譜測(cè)量可以用于分析固體、液體甚至氣體物品，只要有光就可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量。光譜成像被廣泛用于各種物體感測(cè)和材料屬性分析。高光譜成像對(duì)圖像中每個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行光譜分析，可實(shí)現(xiàn)寬范圍測(cè)量。美國(guó) BANPIL公司的多譜圖像傳感器能夠?qū)︻l譜范圍為0.3~2.5μｍ 的超紫外（UV）光、可見(jiàn)光（VIS）、近紅外（NIR）、短波長(zhǎng)紅外 （SWIR）進(jìn)行成像分析，目前已制成單片器件。

三、市場(chǎng)與應(yīng)用分析

1. 主流產(chǎn)品處于上升周期

根據(jù) MarketsandMarkets的報(bào)告：全球智能制造領(lǐng)域智能傳感器的市場(chǎng)份額將從2013年的約３億美元增加到2020年的27億美元，CAGR為37.3％；智慧生活領(lǐng)域智能傳感器的市場(chǎng)份額將從2013年的約3.6億美元增加到2020年的41.3億美元；汽車智能傳感器的市場(chǎng)份額將從2013年的1.2億美元增加到2020年的10.1億美元，CAGR 為35.77％；國(guó)家安全領(lǐng)域航空航天應(yīng)用的智能傳感器市場(chǎng)份額將從2013年的約1.1億美元增加到2020年的6.3億美元，CAGR達(dá)到28.3％。

壓力傳感器、溫度傳感器、觸摸傳感器等主要產(chǎn)品均為兩位數(shù)的增長(zhǎng)率。采用MEMS、CMOS、光譜學(xué)等主流技術(shù)制造的智能傳感器市場(chǎng)處于快速增長(zhǎng)周期中。

智能傳感器的主要制造企業(yè)包括美國(guó)的 ADI、瑞士的 ABB 和Colibrys、英國(guó)的Cypress半導(dǎo)體等。

2. 主流技術(shù)推進(jìn)軍事應(yīng)用

軍事應(yīng)用的強(qiáng)烈需求不斷拉動(dòng)傳感器技術(shù)的進(jìn)步與變革。CMOS、硅微細(xì)加 工、MEMS 主流技術(shù)是傳感器智能化的主要實(shí)現(xiàn)手段和傳感器數(shù)據(jù)融合的硬件基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)低成本的有效途徑。

（1） 傳感器數(shù)據(jù)融合