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如何实现传感器产业30%国产化的“小目标”

时间:2024-05-22 14:05:19 科技赋能

随着《中国制造》、“互联网+”行动计划和《国家集成电路产业发展推进纲要》的大力推动,传感器技术和传感器产业的重要性已经凸显变得越来越突出。

作为物联网感知层的重要组成部分,传感器在汽车电子、消费电子、生物医药、工业、农业等领域的应用有何进展?全球物联网及传感器行业有哪些新的发展趋势?新形势下敏感元件及传感器产业如何实现健康可持续发展?近日,由中国电子元件行业协会敏感元件与传感器分会主办、成都鸿明电子有限公司承办的“传感器产业高峰论坛暨中国电子元件行业协会敏感元件与传感器分会年会”在成都召开。

与会专家及企业专家普遍认为敏感元件和传感器具有广阔的应用前景和发展空间。

  实现30%国产化目标“电子元器件是电子信息产业的基础,敏感元件和传感器是物联网的基础”。

中国电子元件行业协会理事长温学礼指出,“但敏感元件和传感器也是我国物联网产业的基础瓶颈,80%仍依赖进口。

” “十二五”期间,我国敏感元件和传感器产业实现快速发展,年均增速达20.9%,年销售额达1亿元。

超出原计划1亿元目标50%以上。

目前,我国传感器产业布局已基本形成,并取得了一定成果。

产品品类基本齐全。

中低端产品基本满足市场需求,设计、研发和应用水平得到一定提升。

我国传感器产业已形成从技术研发、设计、生产到应用的完整产业体系,部分细分领域已达到世界领先水平。

但从整体水平来看,国内传感器产品仍以中低端为主,技术水平相对落后。

中国市场中高端传感器进口占比80%,数字化、智能化、小型化产品严重短缺。

国内企业的产品主要集中在低端压力、温度、应变计等低附加值产品。

近年来,已有多家公司开始生产MEMS产品。

其中麦克风产品发展良好,但其他产品如压力、加速度、陀螺仪等也属于比较低端的产品。

“十三五”期间,在市场需求、政策牵引等一系列利好因素下,我国传感器产业竞争力有望进一步提升。

中国电子元件行业协会秘书长顾群表示,“十三五”期间,我国电子元件行业(不含印刷电路板和电池)将保持中速增长,平均年增长率约5%,且好坏参半 集成电路、敏感元件及传感器、光器件三个子行业将保持较高增速,其中敏感元件及传感器行业增速预计将高达9%。

顾群认为,随着民族企业的成长,本土品牌的市场份额不断提高,2020年将实现敏感元件和传感器30%的国产化发展目标。

物联网应用带动强劲的市场需求。

物联网应用需求的旺盛是支撑实现30%国产化目标的强大动力。

传感器是物联网感知层的重要组成部分。

它们承担着数据采集和传输的重要任务,是实现物联网的基础和前提。

数据显示,2020年全球物联网市场预计将达到11万亿美元,相应的传感器市场也将达到数千亿美元。

目前,一部智能手机使用十多个传感器,一辆高端汽车可能使用数百个传感器,一个现代化智能工厂则使用数万个传感器。

传感器已经渗透到人们的生产过程中。

生活的各个方面。

《第三次工业革命》和《零边际成本社会》的作者 Jeremy Rifkin 大胆猜测,到 2020 年,全球使用的传感器数量将从 2017 年的 35 亿个猛增到超过 1 万亿个,人与自然环境将通过传感器。

“传感器在智能家居、智能照明、汽车电子、智慧医疗、智慧农业、建筑结构健康监测等主要互联网应用领域大显身手,将为人们创造真正的智慧生活。

”村田公司中国区孙昆泉表示,以心率检测为例,村田创新的模块化解决方案结合了加速度MEMS传感器、信号处理和无线模块,可以非接触地测量躺在床上的患者的心脏电击扫描信号,而不仅仅是来自运动它可以将病人的运动信号与病人的身体分离,检测病人的摇晃、翻身和休息状态,还可以监测睡眠质量,这样医护人员就可以在上面安装一个带有这种传感器的设备。

远程监控病人的实时情况也非常适合独居老人和疗养院。

森萨塔大中华区市场总监贾永平非常看好汽车传感器应用市场的持续增长。

2019年全球汽车传感器市场需求将达到1亿美元。

其中,中国是全球三大汽车传感器市场之一,规模将达到55亿美元,年均增长率为8.9%。

贾永平认为,在更节能、更清洁、更安全的需求驱动下,传感器控制的空调系统、电子稳定控制系统、共轨系统、柴油后处理系统、胎压监测系统等许多先进系统的装配率将继续增加,并且这些系统中将有大量的传感器应用。

敏感元件和传感器甚至在彩电行业也有广阔的应用前景。

TCL王牌彩电成都有限公司彩电工厂厂长陈和志表示,除了尺寸、清晰度、显示技术等关键指标外,当前电视最大的卖点是互联和智能化。

基于此,敏感器件将在未来电视行业发挥巨大作用。

第一个是光感应。

电视外壳上安装有感知环境光线变化的传感器,可以根据环境光线的变化自动调节电视的亮度,从而达到省电、护眼的功能。

二是利用霍尔传感器来控制投影电视的电源开启和关闭。

具体原理是基于霍尔效应。

通电导体两端电位在磁场作用下发生变化,从而控制晶体管的导通和截止,从而向主板发出通电或断电信号。

再次,温度传感器用于控制投影电视光学引擎的散热。

当传感器检测到高温时,它通知CPU向冷却风扇输出信号以提高其速度。

当温度稍低时,CPU输出控制信号,让散热风扇低速运转,从而达到节能、降低噪音的目的。

最后,电视是通过手势控制的。

目前,基于电场的手势传感器输出已经是非常完整的人机交互解决方案,设计人员可以轻松地将2D多点触控和3D手势识别功能集成到显示应用中。

  精彩观点电子科技大学教授邰慧玲:新材料、新工艺助力传感器小型化。

智能传感器技术作为信息技术的基础和三大支柱之一,受到世界发达国家的高度重视和追捧。

随着信息检测的精度和准确度越来越高,传统的传感器已经不能满足新形势的需求。

因此,世界各国利用现代科学技术研发了各种新型传感器和敏感功能材料。

同时,由于制造中引入微机械加工技术、纳米技术等先进工艺,传感器技术得到迅速发展,取得了可喜的成就。

传感器技术未来的发展趋势主要体现在四个方面:一是新原理、新材料、新工艺的研发与应用。

其中,最近流行的仿生传感器设计理念主要涵盖两部分,即敏感机构仿生学和传感器功能仿生学。

仿生敏感材料和仿生原理是仿生传感器发展的基石和核心,直接决定仿生传感器技术的应用价值。

此外,纳米材料、石墨烯等新材料,以及MEMS+NEMS+薄膜技术的创新工艺也引起了业界的广泛关注。

二是集成化、小型化、多功能化。

目前,各种集成芯片不断涌现,企业也面临低成本设计、多功能复合、新市场拓展及配套应用、价格压力等诸多挑战。

三是灵活性。

可穿戴设备2.0时代,可穿戴计算和个人智能成为设计方向。

但目前可穿戴设备更多的是形式上的改变。

无论是产品实用性、抗冲击性、耐盐防水性、卫生性等,还有很长的路要走。

最大的限制之一是制造材料的限制。

四是智能化、网络化。

智能传感器是带有微处理器的传感器,具有信息检测、处理、记忆、逻辑思维和判断等功能。

从组成上看,智能传感器是典型的以微处理器为核心的计算机检测系统,可以实现自诊断、自校准、逻辑判断、统计处理、记忆、存储等功能。

传感器网络也是一个高度交叉、学科交叉的新兴前沿研究领域,在国际上备受关注。

具有非常广阔的应用前景。

中国电子元件行业协会秘书长顾群:多管齐下,提升行业整体竞争力。

在提升配套产业实力方面,一方面,要聚焦急需发展的关键电子元件产品类别,形成每个类别1至2家企业的技术实力。

能够接触国外知名品牌电子元器件关键原材料及零部件供应商;另一方面,推进关键生产设备和检测设备国产化,力争电子元件各细分行业通用设备国产化率达到50%,基本满足生产中档电子元件的需要。

零部件产品、特定领域细分市场已达到全球先进甚至领先。

在社会责任和信用体系方面,一是推动《电器电子产品有害物质限制使用管理办法》,推动高耗能、高水耗、酸、铅、镉等电子元器件产品节能降耗、减排;二是增强企业社会责任意识,通过SA、OHSAS0等社会责任标准体系的企业占电子元件行业重点骨干企业数量的30%以上;三是重点推进我国电子元件行业信用评级评价。

2017年,国务院宣布,经中国电子元件行业协会批准,第三方信用评级机构启动“中国电子元件行业企业信用评级评价”工作。

5月30日,国务院宣布调整今年电子元件百强排名规则,将电子元件行业信用等级作为电子元件百强排名的评分标准之一。

今年,电子元件百强企业中有57家企业获得A级及以上信用评级。

“十三五”期间,信用等级A级及以上企业力争达到100家以上,同时初步启动信用黑名单制度试点。

在标准化建设方面,一是优化完善电子元件行业相关国家标准和行业标准,鼓励和推动优秀企业参与国际标准制定;二是大力推进电子元件行业标准化改革,以协会为核心,推动团体标准制定;三是建立企业产品和服务标准自我声明披露和监督制度。

村田公司中国区执行副总裁孙昆全:提高精度和可靠性是我们努力的方向。

在各种物联网应用中,传感器感知信息后,通过无线通信技术传输信息。

比如短距离传输可以采用WiFi技术,长距离传输可以包括华为目前正在推广的窄带物联网技术。

数据通过传感器网络节点并由 MCU 进行分析。

从传感器的整个工作流程来看,有很多值得关注的地方。

例如,在传感器技术发展中,新型智能材料、自诊断、自修复、自我增强等自适应功能,以及先进技术、纳米技术、MEMS技术、仿生传感器等新型传感器等都在不断发展。

未来的发展方向。

在传感器产品的发展中,小型化、集成化、多功能、智能化、系统化、网络化的发展方向也成为业界的共识。

总体来说,实现传感器的无处不在、无处不在,降低成本和响应时间,提高准确性和可靠性是我们努力的大方向。

用于无线通信的传感器能??源自给系统是我们当前关注的热点之一。

这种能源自给自足的系统利用自然发电,结合使用电容器来储存电能,无需电池,适合简单的信息传输。

虽然可以采集的电流能量强度只有10μW-1mW,但与电容器一起使用时,可以达到1W,可以满足传感器的供电需求并将信息发送出去。

其中,村田的光伏组件在室内照明或弱光下具有良好的发电能力。

使用这种光伏组件,节点可以设置在任何有光的地方,无需电池和电线。

成都鸿明电子有限公司四厂厂长张莉:创新发展突破传感器行业“大而不强”的传感器。

传感器位于物联网的感知层。

它们是物联网中感知、获取和检测信息的窗口。

在现代信息技术中具有举足轻重的地位。

但与传感器相关的关键零部件、材料和设备仍依赖进口。

中国企业不仅要高价采购,有些产品甚至面临禁运。

我国敏感元件和传感器产业“大而不强”。

如何创新发展提高行业核心竞争力?一是站在巨人的肩膀上,加速攀登技术高峰。

数据要素已成为企业的重要资产和创新驱动的核心。

“大数据时代”已经到来,数据分析能力成为企业的核心竞争力。

随着互联网和云计算的发展,实时数据量呈爆炸式增长。

二是搭建好设计平台,不要输在起跑线上。

部件的性能取决于微观机制、材料、结构和工艺。

主要电气性能参数应包括额定值和极限值。

如果我们的产品设计参数只有几个常规参数,我们的产品就会输在起跑线上。

第三,工艺技术改造决定成败。

工艺平台的建设是产品从测试走向量产的关键。

工欲善其事,必先利其器。

对于同一产品,先进的工艺装备可以提高合格率和生产效率,增加产量,降低成本,形成别人难以复制的核心技术竞争力。

因此,我们必须抓住重点,勇于攻坚克难,包括对某些工艺细节的把控。

四是聚焦成本因素,实现整体优化创新。

产品可靠性是创造出来的,提前采取对策才是最有效的。