【壓縮機網】作為信息技術的基礎，傳感器產業(yè)成為衡量一個國家信息化程度和科技發(fā)展水平的重要標志之一。8月23日，由中國電子元件行業(yè)協(xié)會敏感元器件與傳感器分會主辦、沈撫新區(qū)與罕王微電子（遼寧）有限公司承辦的“2018傳感器產業(yè)高峰論壇及中國電子元件行業(yè)協(xié)會敏感元器件與傳感器分會年會”在沈陽召開。會上，與會專家對國內傳感器產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、新一輪信息技術對傳感器產業(yè)提出的挑戰(zhàn)以及國內傳感器企業(yè)的應對措施等，進行了深入探討。

 

　　國內高端傳感器嚴重缺失

　　傳感器是一個多學科的高技術聚合物，具有技術繁雜密集，制造工藝多樣性，以及邊緣性寬大、綜合性和工藝性強等特征，被稱為“工業(yè)工藝品”。因此，多品種、小批量、規(guī)模小是行業(yè)的特點。

　　現(xiàn)階段，我國市場主要應用的傳感器絕大部分仍要依賴進口，主流市場產品依賴國外配套的情況尤為突出。工信部電子元器件行業(yè)發(fā)展研究中心總工程師、中國傳感器與物聯(lián)網產業(yè)聯(lián)盟副理事長郭源生表示，與國外相比，國內傳感器在產品品質、工藝水平、生產裝備、企業(yè)規(guī)模、市場占有率和綜合競爭能力等方面仍存在很大差距。同國際先進水平相比，傳感器新品研制落后5～10年，而產業(yè)化規(guī)模生產技術工藝則落后10～15年。

　　郭源生表示，國內傳感器企業(yè)對產品技術、產業(yè)規(guī)模狀況缺乏深刻認識和參與能力，對傳感器帶有偏見和片面的認識，往往與集成電路產品、技術、工藝、規(guī)模進行對比，缺乏有雄厚實力和戰(zhàn)略眼光的企業(yè)家。“大企業(yè)看不上，小企業(yè)投不起；資源難于整合：有錢人不懂，明白人沒錢，兩者又很難結合。”郭源生說。

　　由于產品技術含量高，產品的多品種、小批量的行業(yè)特征，習慣小規(guī)模和小團隊運作，喜歡小而全、缺乏大而專的意識，導致國內傳感器行業(yè)企業(yè)數量多，而且規(guī)模偏小，這與國外完全不同。

　　此外，國內傳感器企業(yè)缺乏核心技術、自主知識產權，以及高端人才，特別是國際化領軍人才。這些都嚴重制約了我國傳感器產業(yè)的進一步發(fā)展。
 

　　構建雙生態(tài)產業(yè)鏈

　　同集成電路和重大裝備一樣，涉及國家安全和重大工程所需的傳感器，國外往往對我國進行限制。因此，發(fā)展自主可控的傳感器成為業(yè)內人士達成的共識。

　　郭源生表示，針對國內傳感器產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和存在問題，傳感器產業(yè)應結合區(qū)域特征和優(yōu)勢，構建雙生態(tài)產業(yè)鏈，組成國際傳感器產業(yè)園——傳感谷。聚集100家以上的公司和科研院所組成特色產業(yè)集群或基地，涉及產業(yè)優(yōu)勢突出的專業(yè)傳感器產品，形成年銷售額1000億元以上、以年增長率超過20%的速度增長的國際化產業(yè)園區(qū)。形成以敏感元器件為核心，智能化、網絡化、模塊化等集成應用為創(chuàng)新主體，物聯(lián)網、智慧城市為應用目標的產業(yè)鏈構架（產業(yè)生態(tài)）。同時，創(chuàng)造政、產、學、研、用、服六維一體的生態(tài)環(huán)境，形成傳感器雙生態(tài)產業(yè)體系，實現(xiàn)傳感器產業(yè)化集群式發(fā)展和行業(yè)振興。

　　中國電子元件行業(yè)協(xié)會秘書長古群則從整個電子元件行業(yè)的角度給出了建議，她說，國內元件企業(yè)應積極維護健康和諧的國內市場環(huán)境，創(chuàng)造電子元件高端內需市場。她建議有關政府部門拿出一部分資金，對電子元件行業(yè)的短板項目進行定向扶持。在項目扶持時，要求必須形成電子元件企業(yè)和電子整機企業(yè)聯(lián)合研發(fā)及產業(yè)化體系，否則不予支持，以此強制電子整機企業(yè)培育國內電子元件企業(yè)，形成我國電子信息制造業(yè)上下游產業(yè)鏈的互助互惠，共同進步。業(yè)內人士紛紛表示，這一舉措同樣適用于傳感器領域。

 

　　營造MEMS傳感器發(fā)展環(huán)境

　　MEMS傳感器是采用微電子和微機械加工技術制造出來的新型傳感器。與傳統(tǒng)的傳感器相比，它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產、易于集成和實現(xiàn)智能化的特點。同時，在微米量級的特征尺寸使得它可以完成某些傳統(tǒng)機械傳感器所不能實現(xiàn)的功能。作為傳感器領域的翹楚，近年來，MEMS在消費電子、汽車電子、工業(yè)控制、人工智能等領域得到越來越廣泛的應用。根據Yole Developpement的預測，2016—2020年，MEMS傳感器市場將以13%的年復合成長率增長，到2020年，MEMS傳感器市場將達到300億美元。在智能手機上，MEMS傳感器提供聲音性能、場景切換、手勢識別、方向定位，以及溫度、壓力、濕度傳感器等廣泛的應用；在汽車上，MEMS傳感器借助氣囊碰撞傳感器、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）和車輛穩(wěn)定性控制增強車輛性能；在可穿戴設備中，MEMS傳感器可實現(xiàn)運動追蹤、心跳速率測量等。

　　罕王微電子（遼寧）有限公司總裁黃向向表示，目前來看，MEMS是國際傳感器產業(yè)的主流技術，它對設備的依賴程度不像IC那么高，因此，不用投入像IC生產線那樣巨額的資金。從這個角度說，MEMS傳感器在中國有很大的發(fā)展機會。“但MEMS涉及電子、機械、材料、制造、信息與自動控制、物理、化學和生物等多種學科，并集成了當今科學技術發(fā)展的許多尖端成果，發(fā)展起來難度可想而知。因此，中國要發(fā)展MEMS傳感器不能一蹴而就，要踏踏實實做好技術、人才以及市場的積累，并在國家政策的支持下，營造產業(yè)發(fā)展環(huán)境。”黃向向說。

 

　　MEMS研究現(xiàn)狀

　　1、微機械壓力傳感器

　　微機械壓力傳感器是最早開始研制的微機械產品，也是微機械技術中最成熟、最早開始產業(yè)化的產品。從信號檢測方式來看，微機械壓力傳感器分為壓阻式和電容式兩類，分別以體微機械加工技術和犧牲層技術為基礎制造。從敏感膜結構來看，有圓形、方形、矩形、E形等多種結構。壓阻式壓力傳感器的精度可達0.05%～0.01%,年穩(wěn)定性達0.1%/F.S,溫度誤差為0.0002%, 耐壓可達幾百兆帕,過壓保護范圍可達傳感器量程的20倍以上,并能進行大范圍下的全溫補償?，F(xiàn)階段微機械壓力傳感器的主要發(fā)展方向有以下幾個方面。

　　(1)將敏感元件與信號處理、校準、補償、微控制器等進行單片集成，研制智能化的壓力傳感器。

　　(2)進一步提高壓力傳感器的靈敏度，實現(xiàn)低量程的微壓傳感器。

　　(3)提高工作溫度，研制高低溫壓力傳感器。

　　(4)開發(fā)諧振式壓力傳感器。

　　2、微流量傳感器

　　微流量傳感器不僅外形尺寸小，能達到很低的測量量級，而且死區(qū)容量小，響應時間短，適合于微流體的精密測量和控制。目前，國內外研究的微流量傳感器依據工作原理可分為熱式（包括熱傳導式和熱飛行時間式）、機械式和諧振式3種。

　　3、微氣體傳感器

　　根據制作材料的不同，微氣敏傳感器分為硅基氣敏傳感器和硅微氣敏傳感器。其中前者以硅為襯底，敏感層為非硅材料，是當前微氣敏傳感器的主流。微氣體傳感器可滿足人們對氣敏傳感器集成化、智能化、多功能化等要求。例如許多氣敏傳感器的敏感性能和工作溫度密切相關，因而要同時制作加熱元件和溫度探測元件，以監(jiān)測和控制溫度。MEMS技術很容易將氣敏元件和溫度探測元件制作在一起，保證氣體傳感器優(yōu)良性能的發(fā)揮。

　　諧振式氣敏傳感器不需要對器件進行加熱，且輸出信號為頻率量，是硅微氣敏傳感器發(fā)展的重要方向之一。

　　4、微機械溫度傳感器

　　微機械傳感器與傳統(tǒng)的傳感器相比，具有體積小、重量輕的特點，其固有熱容量僅為10J/K～10J/K，使其在溫度測量方面具有傳統(tǒng)溫度傳感器不可比擬的優(yōu)勢。

 

　　傳感器在空壓機行業(yè)的發(fā)展

　　傳感器對于保持壓縮機的性能和效率起著關鍵作用，空壓機的安全運行離不開各種傳感器的支持。壓力傳感器可用于測量和控制入口和出口壓力、過濾器壓降、冷卻水入口和出口壓力以及壓縮機潤滑油壓力。與工業(yè)系統(tǒng)應用壓縮空氣情形一致——儲氣罐壓力下降時，即觸發(fā)啟動空氣壓縮機；壓縮機將持續(xù)運行，直至氣壓達到預設值時關閉。

　　國內壓縮機行業(yè)在壓力控制技術方面，目前小型壓縮機一般采用低成本的壓力開關進行簡單的壓力控制，其主要特點是成本低廉。壓力開關又有機械式和電子式兩種，一般只有一個或者幾個開關點，對于機械式的壓力開關，當需要調整壓力開關點時需要手工調整。國內的大型壓縮機和螺桿壓縮機大部分都采用了壓力變送器。

　　目前，空壓機上也開始使用微型壓力傳感器，微型智能傳感器配有專用計算機，它的迅速發(fā)展將空壓機的安全性能提高到一個前所未有的高度。隨著空壓機數量的增加以及每臺空壓機上所采用傳感器的增多，決定了中國空壓機傳感器市場容量必將不斷增大，市場正進入蓬勃發(fā)展期。