【壓縮機網(wǎng)】作為信息技術(shù)的基礎，傳感器產(chǎn)業(yè)成為衡量一個(gè)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(huì )敏感元器件與傳感器分會(huì )主辦、沈撫新區與罕王微電子（遼寧）有限公司承辦的“2018傳感器產(chǎn)業(yè)高峰論壇及中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )敏感元器件與傳感器分會(huì )年會(huì )”在沈陽(yáng)召開(kāi)。會(huì )上，與會(huì )專(zhuān)家對國內傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展現狀、新一輪信息技術(shù)對傳感器產(chǎn)業(yè)提出的挑戰以及國內傳感器企業(yè)的應對措施等，進(jìn)行了深入探討。

 

　　國內高端傳感器嚴重缺失

　　傳感器是一個(gè)多學(xué)科的高技術(shù)聚合物，具有技術(shù)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(chēng)為“工業(yè)工藝品”。因此，多品種、小批量、規模小是行業(yè)的特點(diǎn)。

　　現階段，我國市場(chǎng)主要應用的傳感器絕大部分仍要依賴(lài)進(jìn)口，主流市場(chǎng)產(chǎn)品依賴(lài)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(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長(cháng)郭源生表示，與國外相比，國內傳感器在產(chǎn)品品質(zhì)、工藝水平、生產(chǎn)裝備、企業(yè)規模、市場(chǎng)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(jìn)水平相比，傳感器新品研制落后5～10年，而產(chǎn)業(yè)化規模生產(chǎn)技術(shù)工藝則落后10～15年。

　　郭源生表示，國內傳感器企業(yè)對產(chǎn)品技術(shù)、產(chǎn)業(yè)規模狀況缺乏深刻認識和參與能力，對傳感器帶有偏見(jiàn)和片面的認識，往往與集成電路產(chǎn)品、技術(shù)、工藝、規模進(jìn)行對比，缺乏有雄厚實(shí)力和戰略眼光的企業(yè)家。“大企業(yè)看不上，小企業(yè)投不起；資源難于整合：有錢(qián)人不懂，明白人沒(méi)錢(qián)，兩者又很難結合。”郭源生說(shuō)。

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

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

　　構建雙生態(tài)產(chǎn)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(jìn)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(chǎn)業(yè)發(fā)展現狀和存在問(wèn)題，傳感器產(chǎn)業(yè)應結合區域特征和優(yōu)勢，構建雙生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈，組成國際傳感器產(chǎn)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(chǎn)業(yè)集群或基地，涉及產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢突出的專(zhuān)業(yè)傳感器產(chǎn)品，形成年銷(xiāo)售額1000億元以上、以年增長(cháng)率超過(guò)20%的速度增長(cháng)的國際化產(chǎn)業(yè)園區。形成以敏感元器件為核心，智能化、網(wǎng)絡(luò )化、模塊化等集成應用為創(chuàng )新主體，物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市為應用目標的產(chǎn)業(yè)鏈構架（產(chǎn)業(yè)生態(tài)）。同時(shí)，創(chuàng )造政、產(chǎn)、學(xué)、研、用、服六維一體的生態(tài)環(huán)境，形成傳感器雙生態(tài)產(chǎn)業(yè)體系，實(shí)現傳感器產(chǎn)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(huì )秘書(shū)長(cháng)古群則從整個(gè)電子元件行業(yè)的角度給出了建議，她說(shuō)，國內元件企業(yè)應積極維護健康和諧的國內市場(chǎng)環(huán)境，創(chuàng )造電子元件高端內需市場(chǎng)。她建議有關(guān)政府部門(mén)拿出一部分資金，對電子元件行業(yè)的短板項目進(jìn)行定向扶持。在項目扶持時(shí)，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(chǎn)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(chǎn)業(yè)鏈的互助互惠，共同進(jìn)步。業(yè)內人士紛紛表示，這一舉措同樣適用于傳感器領(lǐng)域。

 

　　營(yíng)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(shù)制造出來(lái)的新型傳感器。與傳統的傳感器相比，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(chǎn)、易于集成和實(shí)現智能化的特點(diǎn)。同時(shí)，在微米量級的特征尺寸使得它可以完成某些傳統機械傳感器所不能實(shí)現的功能。作為傳感器領(lǐng)域的翹楚，近年來(lái)，MEMS在消費電子、汽車(chē)電子、工業(yè)控制、人工智能等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應用。根據Yole Developpement的預測，2016—2020年，MEMS傳感器市場(chǎng)將以13%的年復合成長(cháng)率增長(cháng)，到2020年，MEMS傳感器市場(chǎng)將達到300億美元。在智能手機上，MEMS傳感器提供聲音性能、場(chǎng)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(chē)上，MEMS傳感器借助氣囊碰撞傳感器、胎壓監測系統（TPMS）和車(chē)輛穩定性控制增強車(chē)輛性能；在可穿戴設備中，MEMS傳感器可實(shí)現運動(dòng)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(lái)看，MEMS是國際傳感器產(chǎn)業(yè)的主流技術(shù)，它對設備的依賴(lài)程度不像IC那么高，因此，不用投入像IC生產(chǎn)線(xiàn)那樣巨額的資金。從這個(gè)角度說(shuō)，MEMS傳感器在中國有很大的發(fā)展機會(huì )。“但MEMS涉及電子、機械、材料、制造、信息與自動(dòng)控制、物理、化學(xué)和生物等多種學(xué)科，并集成了當今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的許多尖端成果，發(fā)展起來(lái)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(shí)實(shí)做好技術(shù)、人才以及市場(chǎng)的積累，并在國家政策的支持下，營(yíng)造產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境。”黃向向說(shuō)。

 

　　MEMS研究現狀

　　1、微機械壓力傳感器

　　微機械壓力傳感器是最早開(kāi)始研制的微機械產(chǎn)品，也是微機械技術(shù)中最成熟、最早開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品。從信號檢測方式來(lái)看，微機械壓力傳感器分為壓阻式和電容式兩類(lèi)，分別以體微機械加工技術(shù)和犧牲層技術(shù)為基礎制造。從敏感膜結構來(lái)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%,年穩定性達0.1%/F.S,溫度誤差為0.0002%, 耐壓可達幾百兆帕,過(guò)壓保護范圍可達傳感器量程的20倍以上,并能進(jìn)行大范圍下的全溫補償?，F階段微機械壓力傳感器的主要發(fā)展方向有以下幾個(gè)方面。

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

　　(2)進(jìn)一步提高壓力傳感器的靈敏度，實(shí)現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(kāi)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，而且死區容量小，響應時(shí)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(shí)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(mǎn)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(guān)，因而要同時(shí)制作加熱元件和溫度探測元件，以監測和控制溫度。MEMS技術(shù)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(jìn)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的傳感器相比，具有體積小、重量輕的特點(diǎn)，其固有熱容量?jì)H為10J/K～10J/K，使其在溫度測量方面具有傳統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(zhù)關(guān)鍵作用，空壓機的安全運行離不開(kāi)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(guò)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)系統應用壓縮空氣情形一致——儲氣罐壓力下降時(shí)，即觸發(fā)啟動(dòng)空氣壓縮機；壓縮機將持續運行，直至氣壓達到預設值時(shí)關(guān)閉。

　　國內壓縮機行業(yè)在壓力控制技術(shù)方面，目前小型壓縮機一般采用低成本的壓力開(kāi)關(guān)進(jìn)行簡(jiǎn)單的壓力控制，其主要特點(diǎn)是成本低廉。壓力開(kāi)關(guān)又有機械式和電子式兩種，一般只有一個(gè)或者幾個(gè)開(kāi)關(guān)點(diǎn)，對于機械式的壓力開(kāi)關(guān)，當需要調整壓力開(kāi)關(guān)點(diǎn)時(shí)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(kāi)始使用微型壓力傳感器，微型智能傳感器配有專(zhuān)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(gè)前所未有的高度。隨著(zhù)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(chǎng)容量必將不斷增大，市場(chǎng)正進(jìn)入蓬勃發(fā)展期。