邁入“萬物互聯(lián)”時代,首先要解決“感知”問題。傳感器作為信息時代的“眼耳口鼻”,對外界信息進行收集。然而,一方面是我國傳感器市場快速增長,一方面卻是國產高端傳感器亟待突破。從工藝提升到工程迭代,國產高端傳感器的進階之路何尋?
你的手機上有多少個傳感器?僅拿拍照功能來說,圖像傳感器能夠處理弱光,進行自動對焦、高速對焦等;運動傳感器則防抖動。此外,加速度傳感器可以用來計步,以及手勢識別;環(huán)境光感測器幫助自動調節(jié)屏幕明暗。一款手機上面已經集成了幾十塊傳感器。
相較最初,如今的傳感器體積更小、功耗低、成本也不斷下降。這與MEMS技術緊密相關,MEMS也即微小的電學機械系統(tǒng)。以硅片等半導體為技術載體,MEMS傳感器將采集來的精敏信號,通過電路放大。上海微技術工業(yè)研究院總經理丁輝文介紹,從最“基本”物理傳感,如對振動和壓力的感知,到光,再到紅外、聲音,多傳感器融合以及人工智能技術的融入將是未來的方向。
近幾年我國傳感器市場規(guī)模一直保持較快增長。據前瞻產業(yè)研究院報告統(tǒng)計數(shù)據顯示,2014年中國傳感器市場規(guī)模已達865億元,同比增長33.9%。到了2016年中國傳感器市場規(guī)模突破千億元,達到了1126億元,同比增長13.2%。截止到2017年末中國傳感器市場規(guī)模增長為約1300億元,同比增長15.5%。初步測算2018年中國傳感器市場規(guī)模達到1472億元左右,同比增長13.2%,近5年均保持兩位數(shù)的增長率。
2014-2018年中國傳感器市場規(guī)模統(tǒng)計及增長情況
高端儀器一直是我國儀器儀表行業(yè)的薄弱點,雖然我國傳感器市場保持較快增長,但一直面臨著“高端傳感器有待突破”的問題?!拔覈鴤鞲衅鳟a業(yè)已經形成從研發(fā)、設計、生產到應用的完整產業(yè)體系,但總體與國際先進水平尚有差距,高端智能傳感器近80%依賴進口,尤其是芯片?!倍≥x文說。
不過值得一提的是,記者調查發(fā)現(xiàn),在越來越多的細分領域,出現(xiàn)了高端國產傳感器的身影。
以高精度噴墨打印頭為例,傲??萍级麻L關一民介紹,除了墨水打印,傲睿在生物打印方面也有進展。將細胞溶液置于類似墨盒的裝置中,傳感器對流速、溫度等精準控制,噴頭逐個將細胞按照一定結構在培養(yǎng)皿上進行排列,生成類組織。這些類組織可以在藥物研發(fā)中發(fā)揮作用,代替小白鼠“試藥”,觀察藥物的毒性反應。
矽睿科技在運動傳感器方面有所突破?!拔覀冇?span>10個參數(shù)對運動的速度、加速度、轉動、高度進行描述。相關的加速度計、磁傳感器、陀螺傳感器、慣性傳感器(IMU)芯片累計銷售已經達到1億顆。”矽??萍际紫瘓?zhí)行官孫臻介紹。
關于國產高端傳感器的發(fā)展機會,關一民介紹,目前一些省市建設的“中試線”,幫助很多創(chuàng)新的小傳感器廠商實現(xiàn)從圖紙到樣品的落地。
高端傳感器需要設計和生產工藝的緊密配合,并在應用、設計、生產過程中不斷循環(huán)優(yōu)化產品。但由于小傳感器廠商產量低、資金有限,很多大型代工廠不愿意為小公司進行工藝優(yōu)化調整,“性價比不高。即使調試成功,小公司需要代工生產的芯片數(shù)量有限,收入金額低,同時工藝調試過程中耗費的人力物力,并不低于大公司的‘大單子’?!倍≥x文說。
所謂中試線,也即產品進行中間性試驗的產線,對于一些創(chuàng)新的小傳感器廠商來說,可以部分代替過去代工廠,有機會不斷進行工藝優(yōu)化。
上海微技術工業(yè)研究院擁有一條8英寸研發(fā)中試線?!澳壳熬€上有90多個項目在研發(fā)、中試和量產導入,大部分都是創(chuàng)業(yè)階段小公司的項目?!倍≥x文介紹。
此外,丁輝文認為,國產高端傳感器的發(fā)展,還有賴于結合實際應用,不斷進行工程上的迭代。
“在我們看來,傳感器屬于‘超越摩爾領域’,不再完全追求工藝線寬的持續(xù)縮微,也與材料、工藝密切相關。在很多細分領域,我們的設備和工藝線寬與國外基本在同一代,細節(jié)工藝積累差距較大。然而國內廣闊的物聯(lián)網市場,使得我們距離應用場景更近,有利于技術的迭代更新?!倍≥x文說。