當前,傳感器作為儀器儀表大行業(yè)中的一個細分行業(yè),正迎來強勢發(fā)展的“風口”,既是勢頭正猛之新的經(jīng)濟增長點,也是風頭正勁的技術創(chuàng)新大舞臺。傳感器作為現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的敏銳“神經(jīng)觸角”,是新技術革命和信息社會的重要技術基礎,廣泛應用于經(jīng)濟社會各行各業(yè)。
目前,我國傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展風起云涌。洞察傳感器發(fā)展新趨勢,主要呈現(xiàn)智能化、微型化、集成化、國產(chǎn)化、集群化、定制化“六化”特征。
本文為《洞見:傳感器發(fā)展新趨勢》之上篇,著重闡述“六化”特征其中之“智能化、微型化、集成化”三大特征。
智能化
毫無疑問,智能化是傳感器發(fā)展的至關重要趨勢。
我國“十四五”規(guī)劃綱要明確提出,聚焦傳感器等關鍵領域,加快推進研發(fā)突破與迭代應用。
無論是傳感器研發(fā)突破,還是傳感器迭代應用,智能化顯然是應有之義。
放眼當下,“智能傳感器”成為當仁不讓的高頻熱詞。
在固體型傳感器、結構型傳感器已難于滿足數(shù)字化時代對于數(shù)據(jù)采集與處理等流程的新需求之時,智能傳感器便應運而生,近幾年,傳感器發(fā)展在智能化之路正大步挺進。
技術創(chuàng)新方面,智能傳感器、智能感知、新材料傳感器、傳感器核心器件等關鍵技術已屬重點研發(fā)領域;產(chǎn)品應用方面,物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)制造、機器人、數(shù)控機床、VR/AR等領域的智能傳感器應用得到政策大力支持。
“十四五”期間,我國有眾多省市著力發(fā)展智能傳感器產(chǎn)業(yè)。這些省市在“十四五”規(guī)劃綱要中紛紛提出大力發(fā)展智能傳感器產(chǎn)業(yè),著力推進物聯(lián)網(wǎng)傳感器等產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn),加快智能傳感器的規(guī)?;瘧?,不斷提升傳感器產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈競爭力。
廣東省“十四五”期間將加快推動智能傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展,驅動智能傳感器技術創(chuàng)新,促進智能傳感器產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展。加速智能傳感器關鍵核心技術攻關,構筑完善產(chǎn)業(yè)配套體系,打造特色行業(yè)應用示范,培育高質量發(fā)展新動能。
上海市“十四五”期間將在智能傳感器產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)力,以突破技術、加快應用為重點,推動物聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)等領域融合應用,推動智能傳感器可靠性設計與試驗,加快建設上海智能傳感器產(chǎn)業(yè)園,著重發(fā)展涵蓋力、光、聲、熱、磁、環(huán)境等諸多種類智能傳感器,到2025年,上海市將打造成為全國智能傳感器產(chǎn)業(yè)高地。
浙江省“十四五”期間將持續(xù)完善智能傳感器產(chǎn)業(yè)鏈,推進智能傳感器關鍵技術突破,推動在無線傳感網(wǎng)、射頻識別、物聯(lián)網(wǎng)技術應用等方面形成一批核心技術。
微型化
前瞻傳感器發(fā)展新趨勢,MEMS傳感器成為傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展重心。MEMS傳感器是實現(xiàn)傳感器微型化的關鍵手段。
MEMS即微機電系統(tǒng)(Microelectro Mechanical Systems),系基于微電子技術基礎上發(fā)展而起的跨學科交叉之前沿研究領域,現(xiàn)已成為備受矚目的重大科技領域之一。
MEMS傳感器系采用微電子和微機械加工技術制造而成的新型傳感器。相較于傳統(tǒng)的傳感器,MEMS傳感器凸顯出“體積小、重量輕、功耗低、成本低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)、易于集成與實現(xiàn)智能化”的優(yōu)勢。尤值一提的是,單個MEMS傳感器的計量單位為毫米甚至微米,其在微米量級的特征尺寸使得MEMS傳感器能實現(xiàn)傳統(tǒng)機械傳感器所無法企及的優(yōu)越功能。
MEMS傳感器近幾年顯然是炙手可熱,傳感器發(fā)展在微型化方向現(xiàn)已漸趨成熟。
MEMS傳感器作為作為物聯(lián)網(wǎng)感知層的基礎與核心,在萬物互聯(lián)時代,MEMS傳感器應用場景日趨多元化。傳感器正基于物聯(lián)網(wǎng)以如火如荼之勢加速向千行百業(yè)滲透,智能汽車、智慧城市、智能家居、智慧醫(yī)療等新應用場景為MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)帶來廣闊無垠的市場空間,MEMS傳感器應用前景已然無可限量。
集成化
綜觀傳感器發(fā)展新趨勢,集成化成為傳感器產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新重要路徑。
當前,傳感器與集成電路融合發(fā)展成為我國傳感器制造重要趨勢。傳感器制造經(jīng)由設計工具、模型表達、可測性設置和工藝整合等途徑,與集成電路產(chǎn)業(yè)滲透、融合。
于設計工具而言,驅動MEMS與集成電路Ansys、Candence定制仿真平臺的集成融合,達成一體化設計。
于模型表達仿真而言,依托集成電路的表達方式,經(jīng)由構建傳感器生產(chǎn)制造的IP模型,達成規(guī)?;慨a(chǎn)。
于可測性設置而言,憑借數(shù)字測試方式,運用數(shù)字電路產(chǎn)生模擬物理機理,達成機理轉化。
于工藝整合而言,大力發(fā)展傳感器3D封裝技術,達成芯片到處理器的集成化封裝。
經(jīng)由如此與集成電路產(chǎn)業(yè)滲透、融合模式,將卓有成效實現(xiàn)傳感器集成化。