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全球物聯(lián)網(wǎng)及傳感器產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展趨勢

發(fā)布時間:2016-09-27 責任編輯:wenwei

【導讀】隨著《中國制造2025》、“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃以及《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》的大力推進,傳感器技術(shù)及傳感器產(chǎn)業(yè)的重要地位日益凸顯。作為物聯(lián)網(wǎng)感知層中的重要組成部分,傳感器在汽車電子、消費電子、生物醫(yī)療、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領域中的應用有哪些進展?全球物聯(lián)網(wǎng)及傳感器產(chǎn)業(yè)有哪些新的發(fā)展趨勢?新形勢下敏感元器件與傳感器行業(yè)如何實現(xiàn)健康可持續(xù)發(fā)展?
 
日前,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、成都宏明電子股份有限公司承辦的“2016傳感器產(chǎn)業(yè)高峰論壇暨中國電子元件行業(yè)協(xié)會敏感元器件與傳感器分會2016年會”召開,與會專家與企業(yè)家普遍認為,敏感元器件和傳感器具有廣闊應用前景和發(fā)展空間。
 
2020年實現(xiàn)30%國產(chǎn)化目標
 
“電子元件是電子信息產(chǎn)業(yè)的基礎,敏感元件和傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的基礎。”中國電子元件行業(yè)協(xié)會理事長溫學禮指出,“但敏感元件和傳感器同時也是我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的瓶頸,目前仍有80%依賴進口。”
 
回首“十二五”,我國敏感元器件及傳感器產(chǎn)業(yè)以20.9%的年均增長率實現(xiàn)了高速發(fā)展,2015年銷售額達到547億元,比原規(guī)劃目標360億元超額完成50%以上。
 
目前,我國傳感器產(chǎn)業(yè)布局基本形成,也取得了一定的成績,擁有了基本齊全的產(chǎn)品門類,中低檔產(chǎn)品基本滿足市場需求,設計、研發(fā)和應用水平有了一定的提高。中國傳感器產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成從技術(shù)研發(fā)、設計、生產(chǎn)到應用的完整產(chǎn)業(yè)體系,部分細分領域已躋身世界領先水平。
 
但就總體水平而言,國產(chǎn)的傳感器產(chǎn)品仍以中低端為主,技術(shù)水平相對落后。中國市場上的中高端傳感器進口占比達80%,數(shù)字化、智能化、微型化產(chǎn)品嚴重欠缺。
 
國內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)品主要集中在低端的壓力、溫度、應變片等低附加值產(chǎn)品,近年內(nèi)有幾家企業(yè)開始MEMS產(chǎn)品的生產(chǎn),其中麥克風產(chǎn)品勢頭發(fā)展較好,但其他如壓力、加速度、陀螺等也是比較低端的產(chǎn)品。
 
“十三五”期間,在市場需求、政策牽引等一系列利好因素下,我國傳感器產(chǎn)業(yè)競爭力有望進一步提升。
 
中國電子元件行業(yè)協(xié)會秘書長古群表示,“十三五”期間,我國電子元件行業(yè)(不含印制電路板和電池)將保持中速增長,年均增速為5%左右,而其中混合集成電路、敏感元器件及傳感器、光器件三個分支行業(yè)將保持較高增速,其中敏感元器件與傳感器行業(yè)增速有望高達9%。
 
古群認為,隨著民族企業(yè)的成長,本土品牌市場份額不斷提升,2020年敏感元器件與傳感器將實現(xiàn)30%的國產(chǎn)化發(fā)展目標。
 
全球物聯(lián)網(wǎng)及傳感器產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展趨勢
物聯(lián)網(wǎng)應用驅(qū)動旺盛市場需求
 
蓬勃的物聯(lián)網(wǎng)應用需求是支撐30%國產(chǎn)化目標實現(xiàn)的強大推動力。傳感器是物聯(lián)網(wǎng)感知層中的重要組成部分,承擔著數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)闹厝?,是物?lián)網(wǎng)實現(xiàn)的基礎和前提。數(shù)據(jù)顯示,全球物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模在2025年有望達到11萬億美元,相應的傳感器市場也將達到數(shù)千億美元的市場規(guī)模。
 
目前,一部智能手機中要用到十幾種傳感器,一部高檔汽車里可能要用到幾百個傳感器,一個現(xiàn)代化智能工廠中用到的傳感器數(shù)量動輒以萬計,傳感器已經(jīng)滲透到人們生產(chǎn)生活的方方面面?!兜谌喂I(yè)革命》和《零邊際成本社會》的作者杰里米·里夫金大膽猜想,到2030年,全球應用的傳感器數(shù)量將從2013年的35億個突飛猛進到超過100萬億個,人與自然環(huán)境將通過傳感器緊密相連。
 
“通過在智能家居、智能照明、汽車電子、智能醫(yī)療、智能農(nóng)業(yè)、建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測等主要網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)應用領域里大顯身手,傳感器將為人們締造真正的智能生活。””村田公司中國區(qū)執(zhí)行副總裁孫崑泉表示。
 
就拿心率檢測來說,村田創(chuàng)新的模塊化方案結(jié)合了加速度MEMS傳感器、信號處理和無線模塊,可以無接觸地測量病人躺在床上的心臟沖擊掃描信號。不僅能從病床的運動信號中分離出患者的運動信號,檢測患者的搖擺、翻轉(zhuǎn)和靜止時心臟的狀態(tài),還能監(jiān)測睡眠質(zhì)量。這樣一來,把帶有這種傳感器的設備安裝在醫(yī)院的病床上,醫(yī)務人員就能遠程監(jiān)測患者的實時情況,這同樣也非常適用于獨居老人和養(yǎng)老院等。
 
森薩塔公司大中國區(qū)市場總監(jiān)賈永平非常看好持續(xù)增長的汽車傳感器應用市場。2020年全球汽車傳感器市場需求將達到 253億美元,其中中國是全球三大汽車傳感器市場之一,將以8.9%的年均增長率在2020年達到55億美元的規(guī)模。
 
賈永平認為,在更節(jié)能、更清潔、更安全的需求驅(qū)動下,汽車中由傳感器控制的空調(diào)系統(tǒng)、電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)、共軌系統(tǒng)、柴油后處理系統(tǒng)、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)等許多先進系統(tǒng)的裝配率將不斷提升,而這些系統(tǒng)中都有大量的傳感器應用。
 
敏感元器件及傳感器甚至在彩電行業(yè)也有廣闊的應用前景。TCL王牌彩電成都有限公司彩電廠廠長陳合智表示,除了尺寸、清晰度、顯示技術(shù)等關(guān)鍵指標外,當下電視機的最大賣點就是互聯(lián)、智能?;诖?,敏感器件在未來的電視產(chǎn)業(yè)中,必將大有作為。
 
首先是光感應。在電視機外殼上設置一個感應環(huán)境光變化的傳感器,能根據(jù)環(huán)境光線的變化,自動對電視機亮度進行調(diào)節(jié),從而達到省電、護眼功能。
 
其次是利用霍爾傳感器,對投影電視進行開關(guān)機控制。具體原理是根據(jù)霍爾效應,通電導體兩端的電位在磁場的作用下發(fā)生改變,以此控制三極管的導通與截止,進而給主板一個開機或關(guān)機信號。
 
再次是利用溫度傳感器,對投影電視光機進行散熱控制。傳感器檢測到溫度較高時,通知CPU輸出信號給降溫風扇,提高其轉(zhuǎn)速。當溫度稍低時,CPU輸出控制信號讓降溫風扇低速運行,進而達到節(jié)能和降低噪音的目的。
 
最后是通過手勢對電視機進行操控。目前,基于電場的手勢感應器輸出已經(jīng)是一種很完善的人機交互解決方案,設計人員可以十分方便地將2D多點觸摸和3D手勢識別功能輕松集成至顯示應用中。
 
精彩觀點

電子科技大學教授太慧玲:

新材料新工藝助力傳感器微型化智能化
 
傳感器技術(shù)作為信息技術(shù)的基礎與三大支柱之一,受到世界發(fā)達國家的高度關(guān)注和競相追逐研究。隨著對信息檢測的精度和準確度越來越高,傳統(tǒng)的傳感器已經(jīng)不能滿足新形勢的需求,因此在世界范圍內(nèi),利用現(xiàn)代科學技術(shù),研究開發(fā)了各類新型傳感器和敏感功能材料。同時,由于在制造中引入了微細加工技術(shù)和納米技術(shù)等先進工藝,使得傳感器技術(shù)得到飛速發(fā)展,并取得了可喜的成就。
 
未來傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在四個方面:一是新原理、新材料、新工藝的研發(fā)和應用。其中,最近熱門的仿生傳感器的設計理念主要涵蓋兩部分,即敏感機制的仿生和傳感器功能的仿生。仿生敏感材料與仿生原理是發(fā)展仿生傳感器的基石與核心,直接決定了仿生傳感器技術(shù)的應用價值。另外,納米材料、石墨烯等新材料以及MEMS+NEMS+薄膜技術(shù)的創(chuàng)新工藝也被業(yè)界廣泛關(guān)注。
 
二是集成化、小型化與多功能。目前,各種集成化芯片不斷出現(xiàn),而企業(yè)也面臨著低成本設計、多功能復合、新市場拓展及配套應用、價格壓力等多方面的挑戰(zhàn)。
 
三是柔性化。在可穿戴設備2.0時代,穿戴計算和貼身智能成為設計方向。但目前可穿戴設備更多是形態(tài)上的變化,無論是產(chǎn)品實用性,還是抗沖擊、防鹽防水、衛(wèi)生等等,都還有很長的路要走。其中很大的一個制約因素就是制造材料限制。
 
四是智能化與網(wǎng)絡化。智能式傳感器是一種帶微處理機的,兼有信息檢測、處理、記憶和邏輯思維與判斷功能的傳感器。從構(gòu)成上看,智能傳感器是一個典型的以微處理器為核心的計算機檢測系統(tǒng),能實現(xiàn)自診斷、自校準、邏輯判斷、統(tǒng)計處理、記憶、存儲等多方面的功能。傳感器網(wǎng)絡也是當前國際上備受關(guān)注的、由多學科高度交叉的新興前沿研究領域,具有十分廣闊的應用前景。
 
中國電子元件行業(yè)協(xié)會秘書長古群:

多管齊下提升行業(yè)整體競爭力
 
在提升配套產(chǎn)業(yè)的實力方面,一方面應圍繞急需發(fā)展的重點電子元件產(chǎn)品門類,形成每個門類1~2家技術(shù)實力能夠接近國外知名品牌的電子元件關(guān)鍵原材料和零組件供應商;另一方面,應推動關(guān)鍵生產(chǎn)設備和檢測設備的國產(chǎn)化,爭取電子元件各細分行業(yè)50%的通用設備能夠國產(chǎn)化,基本滿足生產(chǎn)中等檔次電子元件產(chǎn)品的需要,特定領域細分市場實現(xiàn)全球先進甚至領先。
 
在社會責任與信用體系方面,一是推行《電器電子產(chǎn)品有害物質(zhì)限制使用管理辦法》,推進高耗能、高耗水、含酸、含鉛、含鎘等電子元件產(chǎn)品的節(jié)能、降耗、減排;二是提升企業(yè)社會責任意識,通過SA8000、OHSAS18000等社會責任標準體系的企業(yè)達到電子元件行業(yè)重點骨干企業(yè)數(shù)量的30%以上;三是重點推進中國電子元件行業(yè)信用等級評價工作。
 
2014年,國務院發(fā)布《社會信用體系建設規(guī)劃綱要》(2014-2020年),中國電子元件行業(yè)協(xié)會經(jīng)批準,聯(lián)合第三方信用評價機構(gòu)開始了“中國電子元件行業(yè)企業(yè)信用等級評價”工作。
 
5月30日,國務院發(fā)布了《關(guān)于建立完善守信聯(lián)合激勵和失信聯(lián)合懲戒制度加快推進社會誠信建設的指導意見》,我們調(diào)整了今年電子元件百強的排序規(guī)則,將電子元件行業(yè)信用等級作為電子元件百強排序的評分標準之一。今年的電子元件百強有57家企業(yè)獲得A級以上信用等級,“十三五”期間,授信A級以上信用等級企業(yè)力爭達到300家以上,同時初步開展信用黑名單制度試點。
 
在標準化建設方面,一是優(yōu)化完善電子元件行業(yè)的相關(guān)國家標準、行業(yè)標準,鼓勵和推動優(yōu)秀企業(yè)參與國際標準制訂;二是大力推進電子元件行業(yè)標準化改革,以協(xié)會為核心,推動團體標準的制訂;三是建立企業(yè)產(chǎn)品和服務標準自我聲明公開和監(jiān)督制度。
 
村田公司中國區(qū)執(zhí)行副總裁孫崑泉:
 
提高精度和可靠性是努力方向
 
在各種物聯(lián)網(wǎng)應用中,傳感器在感知到信息后,通過無線通信技術(shù)將信息進行傳輸。比如短距離傳輸可以用WiFi技術(shù),長距離傳輸有目前華為在力推的窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等。數(shù)據(jù)經(jīng)過傳感器網(wǎng)絡節(jié)點,再由MCU進行分析,從傳感器的整個工作流程來看,有很多值得關(guān)注的地方。
 
比如在傳感器技術(shù)的發(fā)展上,新型和智能材料,自診斷、自修復、自增強等自適應功能,先進工藝、納米技術(shù)、MEMS技術(shù)、仿生傳感器等新型傳感器都是未來的發(fā)展方向。在傳感器產(chǎn)品的發(fā)展上,小型化、集成化、多功能化、智能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡化的發(fā)展方向也已成為業(yè)界共識。
 
總體來說,要實現(xiàn)傳感器的無所不在、無處不在,減少成本和響應時間、提高精度和可靠性是我們努力的大方向。
 
傳感器用于無線通信的能量自給系統(tǒng)是我們目前關(guān)注的熱點之一。這種能量自給系統(tǒng)利用自然發(fā)電,結(jié)合使用電容器,可儲存電能,省去電池,適用于簡單的信息傳送。盡管目前可以收集的能量強度僅為10μW-1mW,但是配合電容一起使用時,可以達到1W,可滿足傳感器的供電需求,并把信息發(fā)送出去。其中,村田的光發(fā)電元件在室內(nèi)照明或微弱燈光下都具有良好的發(fā)電能力,利用該光發(fā)電元件可在任何有光的地方設置節(jié)點,無需電池和電線。
 
成都宏明電子股份有限公司四廠廠長章莉:

創(chuàng)新發(fā)展突破傳感器行業(yè)“大而不強”
 
傳感器位于物聯(lián)網(wǎng)的感知層,是物聯(lián)網(wǎng)中感知、獲取與檢測信息的窗口,在現(xiàn)代信息技術(shù)中有著舉足輕重的地位。但是傳感器相關(guān)的關(guān)鍵元件、關(guān)鍵材料、關(guān)鍵設備仍依賴進口,我國企業(yè)不僅要高價購買,部分產(chǎn)品甚至面臨禁運封鎖。我國敏感元器件和傳感器行業(yè)“大而不強”。
 
如何創(chuàng)新發(fā)展,提高行業(yè)核心競爭力?
 
一是站在巨人的肩膀上,加快攀登技術(shù)高峰。數(shù)據(jù)要素已經(jīng)成為企業(yè)的重要資產(chǎn)和創(chuàng)新驅(qū)動的核心,“大數(shù)據(jù)時代”已經(jīng)到來,數(shù)據(jù)分析能力已經(jīng)成為企業(yè)核心競爭力。隨著互聯(lián)網(wǎng)和云計算的發(fā)展,實時數(shù)據(jù)量呈爆炸式增長。
 
二是建好設計平臺,不要輸在起跑線上。元件的性能取決于微觀機理、材料、結(jié)構(gòu)和工藝。主要電性能參數(shù)應包括額定值和極限值。如果我們的產(chǎn)品設計參數(shù)只有幾個常規(guī)參數(shù),我們的產(chǎn)品就輸在了起跑線上。
 
三是工藝技術(shù)改造決定成敗。工藝平臺建設是產(chǎn)品從試驗到批量生產(chǎn)的關(guān)鍵。工欲善其事,必先利其器。同樣的產(chǎn)品,先進的工藝裝備可以提高合格率和生產(chǎn)效率,增加產(chǎn)量,降低成本,形成別人難以復制的核心技術(shù)競爭力。因此必須抓住關(guān)鍵,勇于攻克難關(guān),包括某些工藝細節(jié)的控制。
 
四是注重成本要素,實現(xiàn)整體優(yōu)化創(chuàng)新。產(chǎn)品可靠性是創(chuàng)造出來的,事前采取對策,是最有效的。
 
文章來源于中國電子報。
 
 
 
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