跟CPU、GPU這類明星芯片相比,不少技術(shù)人員對傳感器了解不多。但傳感器卻是一類非常重要的器件,2018年全球傳感器市場規(guī)模已達2000億美元,并每年以近20%的增速成長。
遺憾的是 ,龐大的市場卻大多被國外巨頭壟斷,國內(nèi)企業(yè)的市場份額非常有限,即便在國防軍工領(lǐng)域,對境外廠商仍有依賴性。
儀器儀表工業(yè)部連根拔起 遺禍無窮
為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要,中國于上世紀(jì)60年代開始傳感器的制造和研發(fā),至90年代初,雖然在技術(shù)上與國外有一定差距,但也取得豐碩成果,傳感器技術(shù)及行業(yè)均取得顯著進步。
由于上世紀(jì)90年代的各種改革,儀器儀表工業(yè)部被連根拔起,國內(nèi)的研發(fā)體系完全被破壞,精華人員大多進入外企,這導(dǎo)致國內(nèi)在這方面實力非常薄弱。這直接導(dǎo)致在民用傳感器市場,GE、西門子、博世、意法半導(dǎo)體、霍尼韋爾、ABB、日本橫河等占據(jù)絕對優(yōu)勢,中國市場超過70%的市場被美國、德國、日本企業(yè)占領(lǐng),國產(chǎn)傳感器市場份額在10%左右,且大多是超低端市場。
即便是國防軍工領(lǐng)域,很多傳感器或多或少需要從國外進口,對外商具有一定依賴性。誠然,近年來得益于各種工程項目的牽引,軍工儀器儀表進步很大,現(xiàn)在已經(jīng)能生產(chǎn)相當(dāng)一部分產(chǎn)品,進口清單每年都在以可觀的速度縮短,但尚未完全實現(xiàn)國產(chǎn)化??梢哉f,就國防軍工的卡脖子問題而言,CPU、GPU、DSP等芯片國產(chǎn)的都能頂上去,傳感器才是真正的短板。
智能傳感器(MEMS)成主流研究方向
近年來,隨著集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,用類集成電路的方式來實現(xiàn)傳感器的功能成為發(fā)展的新趨勢,也就是市場上常見的MEMS傳感器,過去,一些傳感器是由分立器件或其他特種器件來組成的,現(xiàn)在則用類集成電路的方式來實現(xiàn),有點像以前把分立器件做到集成電路里去。這樣做的好處是成本、穩(wěn)定性、功耗都會控制的很好,這也是集成電路的魅力所在。
然而,就MEMS傳感器而言,國內(nèi)企業(yè)與外商的差距也是非常大。由于MEMS技術(shù)會和制造工藝結(jié)合得非常緊密,代工廠沒有標(biāo)準(zhǔn)的工藝,IDM廠商會有天然優(yōu)勢,而對于Fabless IC設(shè)計公司來說就比較麻煩了。
IDM指的是獨立完成設(shè)計、制造、封裝測試和銷售全過程的企業(yè),典型代表就是Intel公司;Fabless IC設(shè)計公司指的是只從事IC設(shè)計,但沒有代工廠的半導(dǎo)體公司,典型的例子就是ARM,國內(nèi)海思、展訊也屬于Fabless IC設(shè)計公司。
國產(chǎn)化底子薄 任重道遠
在MEMS傳感器方面,能獨立完成設(shè)計、制造、封裝測試的IDM公司具有先天優(yōu)勢,IDM廠商可以對設(shè)計和生產(chǎn)工藝競選調(diào)整磨合。而Fabless IC則不具備這種條件。從全球范圍內(nèi)來說,在MEMS公司中比較成功的Fabless廠商只有InvenSense。但InvenSense能夠發(fā)展到今天,也和臺積電是其投資者之一有密切的聯(lián)系——由于臺積電投資了InvenSense,就專門給了一條工藝線去調(diào)整特定工藝,在這個過程中也是失敗了多次,而且當(dāng)時臺積電差一點就放棄了,最后好不容易走過來。
總的來說,在傳感器上,國內(nèi)企業(yè)和國外巨頭差距很大,從資金投入、技術(shù)底子、經(jīng)營模式上都有很多需要學(xué)習(xí)和追趕的地方。傳感器國產(chǎn)化之路,任重道遠。