當前,傳感器作為儀器儀表大行業中的一個細分行業,正迎來強勢發展的“風口”,既是勢頭正猛之新的經濟增長點,也是風頭正勁的技術創新大舞臺。傳感器作為現代信息產業的敏銳“神經觸角”,是新技術革命和信息社會的重要技術基礎,廣泛應用于經濟社會各行各業。
目前,我國傳感器產業發展風起云涌。洞察傳感器發展新趨勢,主要呈現智能化、微型化、集成化、國產化、集群化、定制化“六化”特征。
本文為《洞見:傳感器發展新趨勢》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,智能化是傳感器發展的至關重要趨勢。
我國“十四五”規劃綱要明確提出,聚焦傳感器等關鍵領域,加快推進研發突破與迭代應用。
無論是傳感器研發突破,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字化時代對于數據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,傳感器發展在智能化之路正大步挺進。
技術創新方面,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領域;產品應用方面,物聯網、工業制造、機器人、數控機床、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展智能傳感器產業。這些省市在“十四五”規劃綱要中紛紛提出大力發展智能傳感器產業,著力推進物聯網傳感器等產品的研發生產,加快智能傳感器的規模化應用,不斷提升傳感器產業鏈供應鏈競爭力。
廣東省“十四五”期間將加快推動智能傳感器產業發展,驅動智能傳感器技術創新,促進智能傳感器產業集群發展。加速智能傳感器關鍵核心技術攻關,構筑完善產業配套體系,打造特色行業應用示范,培育高質量發展新動能。
上海市“十四五”期間將在智能傳感器產業持續發力,以突破技術、加快應用為重點,推動物聯網與制造業等領域融合應用,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業園,著重發展涵蓋力、光、聲、熱、磁、環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業高地。
浙江省“十四五”期間將持續完善智能傳感器產業鏈,推進智能傳感器關鍵技術突破,推動在無線傳感網、射頻識別、物聯網技術應用等方面形成一批核心技術。
微型化
前瞻傳感器發展新趨勢,MEMS傳感器成為傳感器產業發展重心。MEMS傳感器是實現傳感器微型化的關鍵手段。
MEMS即微機電系統(Microelectro Mechanical Systems),系基于微電子技術基礎上發展而起的跨學科交叉之前沿研究領域,現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、易于集成與實現智能化”的優勢。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傳感器能實現傳統機械傳感器所無法企及的優越功能。
MEMS傳感器近幾年顯然是炙手可熱,傳感器發展在微型化方向現已漸趨成熟。
MEMS傳感器作為作為物聯網感知層的基礎與核心,在萬物互聯時代,MEMS傳感器應用場景日趨多元化。傳感器正基于物聯網以如火如荼之勢加速向千行百業滲透,智能汽車、智慧城市、智能家居、智慧醫療等新應用場景為MEMS傳感器產業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
綜觀傳感器發展新趨勢,集成化成為傳感器產業技術創新重要路徑。
當前,傳感器與集成電路融合發展成為我國傳感器制造重要趨勢。傳感器制造經由設計工具、模型表達、可測性設置和工藝整合等途徑,與集成電路產業滲透、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,經由構建傳感器生產制造的IP模型,達成規模化量產。
于可測性設置而言,憑借數字測試方式,運用數字電路產生模擬物理機理,達成機理轉化。
于工藝整合而言,大力發展傳感器3D封裝技術,達成芯片到處理器的集成化封裝。
經由如此與集成電路產業滲透、融合模式,將卓有成效實現傳感器集成化。