楊瑛 青海畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

1 傳感器的現(xiàn)狀

1.1 傳感器的發(fā)展

半導(dǎo)體是物聯(lián)網(wǎng)中很重要的領(lǐng)域，支撐起整個物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的各種產(chǎn)業(yè)。在2020年，將有300億美元半導(dǎo)體硬件與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)，其中傳感器便占一半左右。傳感器體積雖小，但其應(yīng)用非常廣泛。在上世紀(jì)七八十年代多用于汽車應(yīng)用，而當(dāng)時我國汽車制造業(yè)發(fā)展速度緩慢，所以汽車中傳感器較少。但我們今天仔細(xì)觀察便可發(fā)現(xiàn)汽車?yán)锎嬖谙喈?dāng)多的傳感器，比如目前的高級輔助駕駛系統(tǒng)，便需要相當(dāng)多的傳感器組成。而現(xiàn)在傳感器應(yīng)用領(lǐng)域里大家熟知的便是智能手機與智能終端領(lǐng)域。因為智能終端出現(xiàn)，傳感器的需求飛速上漲。而在目前物聯(lián)網(wǎng)時代下新型研發(fā)的可穿戴設(shè)備，未來的市場機會將更大。而另一領(lǐng)域智能手機的發(fā)展使智能手機上的傳感器不斷增加，雖然大多傳感器是由國外手機廠商推動發(fā)展，但如今隨著我國各個手機廠商水平的不斷提高，自主研發(fā)的傳感器甚至要比國外廠商還要先進(jìn)。在過去的時間里，國外廠商占傳感器市場較大份額，由蘋果三星主導(dǎo)。但近年來我國國產(chǎn)手機廠商占其比重不斷增加，由2011年的9%增長到2015年的30%，而隨著我國科技的飛速發(fā)展，國產(chǎn)手機廠商占有份額還將持續(xù)提高。而從另一方面來說，傳感器和材料的創(chuàng)新將推動智能時代的發(fā)展，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)智能化。

1.2 國內(nèi)傳感器研發(fā)平臺概況

如今，我國傳感器研發(fā)的生態(tài)系統(tǒng)并不健全，而我國的特點就是后端發(fā)達(dá)。上海微技術(shù)工業(yè)研究院存在于開發(fā)鏈條中端，可以連接產(chǎn)品到研發(fā)間的產(chǎn)業(yè)化與工程化。上海微技術(shù)工業(yè)研究院在傳感器研發(fā)領(lǐng)域有三十年工作經(jīng)驗，傳感器研發(fā)的生態(tài)系統(tǒng)較為健全。目前我國傳感器實驗室主要有上海微技術(shù)工業(yè)研究院、清華和北大。長江三角洲中的傳感器設(shè)計公司較為集中，但其公司規(guī)模相對較小，沒有使用大型企業(yè)的研發(fā)平臺。所以想要把傳感器研發(fā)量產(chǎn)化規(guī)?；?，則需要一個較為完善的平臺。目前我國的傳感器研發(fā)平臺相對較少，其中蘇州有一家規(guī)模較大的，有一定封裝與測試能力。無錫同樣也有一家，而在上海，上海微技術(shù)工業(yè)研究院由上海政府支持構(gòu)建了一條完整的傳感器研發(fā)供給線，這條線建成后將支撐代工廠與設(shè)計公司的研發(fā)。而科技發(fā)達(dá)的美國目前也存在科研技術(shù)轉(zhuǎn)為產(chǎn)品的問題，從2014年開始，美國建成了多個研究院。從科研技術(shù)上來講，各個研究院與產(chǎn)業(yè)間需要開發(fā)橋梁，這邊是上海微技術(shù)工業(yè)研究院等中國先進(jìn)研究院的使命。在傳感器領(lǐng)域中，上世紀(jì)六七十年代的汽車傳感器應(yīng)用領(lǐng)域我們已經(jīng)錯過，在2006、2007年中智能手機的傳感器應(yīng)用浪潮也已經(jīng)錯過，所以我們希望在物聯(lián)網(wǎng)時代，中國的傳感器相關(guān)領(lǐng)域可以堅持創(chuàng)新越來越好。

1.3 材料分析

如果想做傳感器便要做材料，絕緣層上硅是一種做傳感器襯底的選擇，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，絕緣層上硅材料不僅應(yīng)用于傳感器市場，還在射頻上用處較大，可以用于手機射頻前端。而傳統(tǒng)的砷化鎵也涉及射頻元器件領(lǐng)域，例如手機開關(guān)，而目前絕緣層上硅在射頻前端領(lǐng)域占有很大比例。在當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)時代中，需求量大大提高，這對我們來說是一次難得的機遇，我國在材料方面有相當(dāng)好的前景。我國認(rèn)為要想后來居上，絕緣層上硅芯片很重要，所以我國與世界最大的絕緣層上硅公司達(dá)成合作，推動我國絕緣層上硅領(lǐng)域快速發(fā)展。

2 物聯(lián)網(wǎng)時代傳感器和材料創(chuàng)新思路

我國的高級傳感器研究院在經(jīng)過幾十年的積累后，通過逐年的推進(jìn)以及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展已經(jīng)有兩家公司上市。近年來物聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)時代來臨，我們也應(yīng)仔細(xì)思考。一些傳統(tǒng)老牌企業(yè)，比如博世，博世的汽車傳感器質(zhì)量非常好，在看好電子產(chǎn)品消費的發(fā)展前景后，盡全力發(fā)展電子消費領(lǐng)域，因其有汽車傳感器領(lǐng)域的經(jīng)驗，他們在物聯(lián)網(wǎng)時代也有不小的競爭力。而半導(dǎo)體發(fā)展到20納米后，便存在兩條發(fā)展路線，第一是采用絕緣層上硅二維結(jié)構(gòu)，而第二便是采用三維的FinFET。到目前，因特爾等公司依然還在使用三維的晶體管結(jié)構(gòu)，其市場發(fā)展前景較好，這是一條分水嶺，我國如果走第二條，便是跟隨別人的成果，超越機會渺茫，所以我國應(yīng)走第一條路線，半導(dǎo)體體硅變化，才有較大可能實現(xiàn)落后超越。所以本文分析認(rèn)為下個階段傳感器的發(fā)展應(yīng)和半導(dǎo)體結(jié)合，要廣開思路，不只開發(fā)傳感器領(lǐng)域，還應(yīng)把傳感器與系統(tǒng)相結(jié)合，對國際半導(dǎo)體企業(yè)進(jìn)行并購重組，整合各種優(yōu)秀資源，推動物聯(lián)網(wǎng)時代的傳感器和材料創(chuàng)新發(fā)展。

3 結(jié)束語

摩爾定律已誕生五十多年，半導(dǎo)體發(fā)展還有很大空間。我國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)還不完事，實力有所不足，想超過國外廠商有所困難。所以我們希望在物聯(lián)網(wǎng)時代來臨時進(jìn)行聯(lián)合創(chuàng)新發(fā)展，把傳感器、通信、能源與功率相結(jié)合，這里創(chuàng)新方法非常多。通過半導(dǎo)體器件的發(fā)展，推動傳感器和材料的創(chuàng)新與發(fā)展，推動物聯(lián)網(wǎng)時代智能化的到來。

[1]蔡丹丹.物聯(lián)網(wǎng)時代傳感器技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用與反思[J].黑龍江科技信息.2017(12) :4-4

[2]李慧.機智云聯(lián)合創(chuàng)始人兼總經(jīng)理黃錫雄:在物聯(lián)網(wǎng)時代,數(shù)據(jù)帶來價值[J].金卡工程.2016(12)

[3]張楠.基于非穿戴式傳感器的多用戶室內(nèi)活動識別研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué).2017