传感器是构建物联网不可或缺的关键部件；随着各工业领域玩家纷纷投入物联网应用开发，刺激了运动、成像、温度、湿度、紫外线、气压电子、有机气体等传感器的需求猛增，相关组件厂商都在积极开发新产品来抓住这波商机。
物联网将构建的美好生活充满想象。
人类将通过全球数亿人共享的巨型智能网络基础设施进行全面的社会沟通和信息共享，通过连接物理对象、融合虚拟分析实现无处不在的检测、识别和信息共享。
控制和服务。
物联网可以通过分布在体内、体外、周围环境的数亿个智能传感设备，收集和记录所有感兴趣的目标信息，并利用先进的分析技术对这些海量数据进行持续处理。
创建预测算法。
或者可以利用智能系统来提高能源效率、提供高质量的医疗服务、提高生活舒适度和便利性、降低安全风险或提高生产力。
2019年，在台湾半导体产业协会（TSIA）年会上，张忠谋发表题为“Next Big Thing”的演讲。
他表示，下一个Big Thing是物联网，物联网的商机预计将在5到10年内萌芽。
传感技术 物联网基础设施核心项目在无限传感、万物互联的未来世界，将充满各种智能技术，比如可以自动驾驶的无人驾驶汽车，让驾驶更安全；智能家电提供便捷舒适的生活管理和安全服务；植物工厂精准控制作物生产过程，解决气候剧烈变化造成的粮食短缺问题；工业4.0实现安全高效的人机协作，提高产品产量和质量。
远程医疗网络带来更优质、更便捷的医疗服务；智能电网提高城市能源效率，推动经济增长，减缓全球温室效应。
对于个人来说，移动和可穿戴设备将提供无处不在的信息服务和日常护理。
物联网整体架构基本由感知层、网络层和应用层组成。
其三大关键技术类别包括传感器、网络通信和大数据分析。
尤其是传感器技术，是物联网智能基础设施建设的核心项目。
据市场统计，2016年已有1000万个传感器将各种设备连接到互联网； 2008年，连接的传感设备数量激增至35亿。
预计到今年，连接到物联网的传感器数量将超过100万亿个。
如此巨大的传感器需求将为现有和新兴制造商带来利润丰厚的市场机会。
据Yole研究预测，2018年全球物联网产业规模将达到4亿美元，复合年增长率（CAGR）高达42%。
物联网所必需的传感器市场的收入预计每年将增长到1亿美元以上。
传感器 的普及加速了物联网时代的到来。
明年全球手机出货量将超过11亿部。
智能手机是目前最便捷的互联网工具。
它们也是用户数量最多、用户粘性程度最高的消费电子设备。
因为它们拥有最好的传感、网络、计算和存储条件，你所需要做的就是使用手机。
它可以获取世界上所有的信息，因此被公认为开启物联网时代的最佳核心终端设备。
苹果公司于2016年首次将微机电系统（MEMS）加速度计应用到iPhone上，掀起了手机行业的传感器革命。
手机中MEMS传感器应用的数量、规模和多样性仍在快速增长。
以苹果公司为例，迄今为止已拥有超过 350 项传感器相关发明专利，应用领域包括触摸、成像、运动、振动传感、数据计算、跌落传感和亮度传感。
等等，足见其积极布局智能传感器未来市场的雄心。
目前，许多移动设备，如手机、笔记本电脑、数码相机等，已在系统中广泛使用MEMS元件，以获得更好的控制性能和创新功能。
随着MEMS技术应用趋势的快速兴起，轻薄化、小型化已成为当前消费电子产品追求的新时尚趋势。
依托半导体晶圆工艺的成熟优势，MEMS传感元件具有灵敏度高、性能均匀、成本低、可批量生产等特点。
它们不仅适合在庞大的消费电子行业广泛应用，未来也必然成为物联网。
传感应用市场的收入亮点。
据IC Insights预计，到2020年MEMS传感器总出货量预计将达到93亿颗，产值将达到1亿美元。
如果看物联网传感器应用需求爆发的时候，第一波热潮肯定是移动设备和智能穿戴产品，其次是车载物联网，然后才是真正进入需求广泛、类型多样的工业物联网。
。
（工业物联网）。
这里所谓的工业物联网包括传统的工业应用，如医疗、导航、军事、航空、地震勘探和过程控制等，也包括目前业界正在定义的、使用MEMS传感的新型工业物联网。
元素技术。
网络化的新兴应用包括资产跟踪系统、智能电网或智能楼宇自动化。
据IHS预测，2020年全球消费电子和移动设备MEMS市场规模将达到57亿美元，远高于工业物联网应用市场约3.34亿美元的收入。
在这些行业应用中，楼宇自动化，包括智能电表、智能家居、智慧城市等，将是主要的收入来源。
预计未来10年MEMS在物联网领域最大的商机和技术挑战仍将与移动设备和智能穿戴产品中的应用有关。
图 1 显示了消费电子产品和可穿戴设备中常用的传感元件及其产品发布时间表。
可穿戴设备成为MEMS传感器的新兴应用机会。
智能可穿戴设备是目前最热门的新兴产品，其使用的大部分传感元件仍然与智能手机中使用的相同。
主要原因是，与手机应用相比，可穿戴设备中使用的传感器通常在尺寸、功耗、传感灵敏度或组件可靠性方面面临更严格的要求。
目前市场竞争的智能手表，尽管结构允许的设计空间和电池容量远小于手机，但用户对语音控制、体感等产品性能有着与手机相同的期望，或电池寿命。
因此，大多数传感器必须首先在智能手机上成功商业化，然后才能转移到可穿戴设备上使用。
其最成功的组件案例是惯性传感器和MEMS麦克风。
包括谷歌、苹果、微软、摩托罗拉等在内的许多知名厂商都已将这两种组件集成到自己的可穿戴设备产品中，成为其传感器的标配。
据观察，物联网智能穿戴设备最具商业潜力的两个功能项目是量化自我和便携式环境安全监测。
所谓量化生命，是指输入（如饮食内容、行走步数、环境空气质量等）、状态（如情绪、皮肤电导、心率、血氧饱和度等）和表现（包括心理和生理方面）等参数变化，结合科学技术捕捉和记录数据的活动。
其目的是通过分析具体的自我测量数据来有效评估和提高个人生活质量。
例如，通过智能可穿戴设备每天持续监测和记录生理信息，未来的医疗诊断将不仅仅根据患者的局部症状，还会考虑饮食习惯、生活方式等根本原因，走向综合预防。
药品。
服务模式。
满足可穿戴设备物联网应用需求的常见传感功能如表1所示，大致包括四类：活动传感、图像传感、环境传感和生理传感。
MEMS器件在可穿戴设备中的应用要求是使系统能够实现小型化、低功耗、高性能和多功能集成；其两个最关键的功能要求是传感和无线通信。
如表2所示，最有潜力广泛应用于可穿戴移动设备的MEMS器件包括运动传感、语音识别、无线通信和环境检测。
在无线通信方面，智能穿戴设备通常需要体积小、超低功耗的无线前端模块来负责穿戴设备系统的长期联网和数据传输。
为了缩小无线系统的尺寸，除了缩小内部射频(RF)元件外，还需要提高元件的Q值(品质因数)。
这样可以减少环境噪声的干扰，提供满足需要的无线信号。
传输质量。
从MEMS传感器的应用来看，目前市场规模最大的仍然是惯性传感器和MEMS麦克风；在不久的将来，它包括高度计和气体传感器两大组件，预计应用需求将大幅增长。
未来市场潜力最大的MEMS器件可能是红外图像传感器。
越来越多的可穿戴设备采用复合惯性传感器来实现健身监测功能，并实现智能系统节能和姿势控制。
消费电子和移动设备应用市场中复合惯性传感元件的全球收入预计将从每年约 4.43 亿美元增长到每年超过 10 亿美元。
复合多轴惯性传感器被广泛接受的最大原因主要是其易于应用。
系统供应商可以采购复合惯性传感器来替代原来的两到三个惯性元件，同时供应商还可以获得传感器的最佳传感融合解决方案。
IHS市场研究机构的研究表明，下一阶段的合理市场演变将是看到越来越多的六轴或九轴复合惯性传感器应用于智能可穿戴设备。
MEMS麦克风是目前MEMS行业增长最快的组件，其在消费电子产品中的需求不断增加；例如，在智能手机应用中，MEMS麦克风的数量从仅仅一个增长到甚至多达五个，以帮助消除噪音并提高音质。
据Yole市场研究报告显示，全球MEMS麦克风市场年产值达7.85亿美元。
预计未来几年将继续以13%的复合年增长率快速增长，并于2018年达到约16.5亿美元的市场规模。
2018年全球出货量也将达到66亿台，相比2018年的24亿台出货量会有更大的增长。
在谷歌眼镜或智能手表等可穿戴移动设备的应用中，如果想要实现人与机器之间最自然的交互和控制，使用“语音”绝对是最好的选择。
对于语音控制和高质量广播等应用，MEMS麦克风是不可或缺的关键组件。
预计MEMS麦克风技术将朝着“高信噪比”、“超宽频率响应”和“高灵敏度”三大技术方向发展，全面满足高质量语音和识别应用需求未来的可穿戴移动设备。
但如何在产品专利布局和成本收益率上取得优势，仍然是竞争厂商能否在未来市场获得巨大商机的关键。
压力/气体/UV MEMS 应用 高度计（气压计）是一种绝对压力传感器。
压力传感器的发展起源于20世纪70年代，早已是MEMS领域非常成熟的产品技术。
随着室内地图信息越来越完善，如果增加其高度检测功能，可以实现完整的行人导航规划，帮助行人规划最快的路线，包括穿过地下隧道、百货商店、一般道路或立交桥等。
此外，通过与云网络结合，还可以进一步实现所谓的基于位置的服务（LBS），为用户提供适合位置的实时帮助，例如本地导航介绍或附近商店搜索。
因此，未来在智能眼镜或智能手表等可穿戴移动设备的室内定位导航功能上必将具有巨大的应用和发展潜力。
气体传感器应用于可穿戴移动设备上，可随时检测周围环境中的有害气体，如一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）或瓦斯（Gas）的浓度，或一氧化氮等疾病代谢气体当个体呼出气体（NO）、氨气（NH3）等时，为用户提供安全健康方面及时的生活护理提醒。
如果与湿度、压力、紫外线（UV）或温度等传感功能相结合，就可以形成所谓的环境传感器。
环境传感器在消费电子产品中仍然很少使用。
然而，2020 年将是环境传感器起飞的一年。
博世、费加罗、盛思锐、剑桥等知名公司相继推出了自己的气体传感器产品。
据IHS预测，气体传感器将于2020年正式进入移动设备市场。
中国手机制造商将率先使用环境传感器来监测移动中的空气质量，预计将推出的三星Note 6手机2020年，还将在产品中采用MEMS气体传感器。
红外传感器主要检测外界物体的温度变化，应用范围广泛，包括驾驶夜视辅助、工业安全监控、气体成分分析、夜间安防监控、医疗图像检测等。
近年来，随着图像质量和红外图像传感器的分辨率日益提高，工艺技术日趋成熟，元件价格逐渐下降，红外热成像的应用越来越普及。
今年年初，FLIR推出了FLIR ONE，这是一款具有高灵敏度红外图像传感功能的手机壳配件，可以让个人随时检测包括体温、食物或周围环境在内的温度图像，作为一种方便的随身携带工具。
生活中的辅助工具。
今年9月，SEEK还推出了可通过USB连接的微型红外图像传感模块。
预计在不久的将来，红外图像传感器将有很大机会成为移动设备和智能可穿戴设备的标配，并在行车夜视、智能穿戴等众多物联网新兴应用中成为不可或缺的一部分。
家电、智能机器人视觉。
重要的 MEMS 元件。
事实上，智能穿戴设备的技术已经发展了20多年。
近年来，随着MEMS在智能手机和平板设备中的应用技术进入成熟阶段，可穿戴设备商业化的技术门槛显着降低。
据IC Insights预计，2019年至2020年MEMS产品市场的复合年增长率将达到11.7%；到2020年，MEMS年销售额将达到1亿美元。
全球可穿戴设备传感器市场出货量也将从2018年的1万台大幅增长至2018年的4.66亿台，6年内增长近7倍。
廉价的传感终端实现万物互联的基本推广。
物联网产业快速发展的两个关键是廉价的传感器和充足的网络地址。
新兴的物联网是历史上第一次智能基础设施革命。
它希望将世界各地的所有物体或设备连接起来，形成一个由通信、能源、物流、医疗、安全等网络组成的巨型智能网络。
，满足海量数据高速传输的设施，以及随之而来的对网络地址数量的需求是难以想象的。
据IDC预测，到2020年，全球联网设备将超过2120亿台，所需传感器数量预计到2020年将达到100万亿个以上。
目前使用的互联网协议IPv4可提供43亿个独立网络地址，全球接入互联网的人口已超过20亿。
因此，网络地址短缺对物联网产业的发展影响很大。
障碍。
不过，这个问题最近已经得到解决，国际组织互联网工程组（IETF）开发了下一代网络协议IPv6。
IPv6 使用单个位来寻址互联网节点。
寻址空间高达2的幂（32bits扩展为bits）。
据估计，地球上的每个人都可以分配一百万个IP地址，所以未来，从眼镜到手表，任何物体，比如手机、家电、汽车，甚至建筑设施或工厂设备，都将拥有一个IP地址。
唯一的IP地址，可用于通过互联网获取更新信息或远程控制。
它足够大，可以容纳未来 10 年内预计连接到互联网的 2 万亿台设备。
不仅是物联网，凡是需要交互和智能判断功能的物体都需要大量的传感器。
例如，最近生产的高端车辆配备了一百多个传感器，包括惯性传感器、压力传感器、温度传感器和位置传感器等，它们采用高度电子控制来实现最佳的控制性能，提高驾驶员的安全性，方便和舒适。
近日，有消息称，大量MEMS麦克风和气体传感器即将应用于智能汽车应用中，大幅改善驾驶舱的环境质量。
2017年全球汽车MEMS传感器市场规模为26亿美元，预计今年将达到47亿美元。
随着传感器的需求爆发式增长，类型变得更加多样化，供应链制造商面临的挑战将是如何更快、更低成本地批量生产这些新组件，以确保产品的市场竞争力。
在物联网概念刚提出的那些年里，它的发展并不顺利，甚至逐渐萎缩。
很大一部分原因是内置于各种物体中的传感器的成本仍然太高。
国际多家研究机构都对物联网市场提出了预测。
他们大多数人认为，2020年连接设备总数将达到数百亿。
然而，为了支持如此大量的设备互连场景，任何传感节点的成本必须低于1美元，因此加速完整物联网网络的部署。
由于MEMS传感器已成功应用于智能手机，并经历了严格的商业化技术挑战，其传感器价格在过去10年里从平均1.30美元下降到0.6美元。
因此，将计算处理器和无线传输模块封装后，将成本降至1美元以下不再是遥不可及的目标。
不过，如何让传感器制造变得更加便宜，仍将是各大MEMS厂商的产品在物联网市场取得成功的关键。
用于物联网应用的传感组件必须面临成本和性能方面极其严格的挑战。
行业分析人士指出，过去MEMS客户习惯先开发自己的产品工艺，然后要求代工厂复制和改进工艺。
但现在越来越多的客户倾向于直接使用代工厂已经妥善建立的工艺标准平台。
设计和开发产品。
这样，不仅制造工艺相对稳定、价格更便宜，而且产品上市时间也能大大缩短。
此外，为了节省传感器封装成本并减小尺寸，越来越多的MEMS传感元件正在采用新兴工艺技术，例如晶圆键合或体深蚀刻来形成其结构。
为了应对物联网在不同应用领域多样化的传感功能需求并大幅减少传感节点数量，采用通用芯片集成设计理念也是未来的重要发展趋势；一些制造商已经开始考虑使用同一工艺平台将生产的几种类型的传感器直接设计集成在同一芯片上，然后根据客户需求使用软件触发所需的传感功能。
为了大幅降低传感器的成本，MEMS最近在新技术的开发中开始转向更便宜的方法，例如印刷或使用纸张作为基材来制造元件。
预计未来进入物联网市场的MEMS传感器将面临材料、工艺、设计乃至制造工艺等方面的重大变革和竞争考验。