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中國傳感器現(xiàn)狀怎樣？這份史上最權威報告全說透了！
專欄：行業(yè)資訊
發(fā)布日期：2023-04-26
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中國傳感器發(fā)展之路傳感技術是新一代信息技術三大組成部分之一，是發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)及其應用的關鍵和瓶頸，是發(fā)展中國裝備制造業(yè)的關鍵基礎元器件。結合傳感器代表性企業(yè)及新產(chǎn)品新技術，分析中國傳感器地位。
中國傳感器發(fā)展之路 傳感技術是新一代信息技術三大組成部分之一，是發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)及其應用的關鍵和瓶頸，是發(fā)展中國裝備制造業(yè)的關鍵基礎元器件。其作用越來越被工業(yè)界、科技界、國防軍工、政府決策部門所認識和重視。
中國傳感器的發(fā)展走過了一段極不平坦之路：從無到有，從有到全，全而不強，機遇很多。對傳感器的認識上下基本趨于一致，轉(zhuǎn)變了“造船不如買船、買船不如租船”的思維模式，從“市場換技術”的迷霧中走出，正確理解“科技創(chuàng)新的主體在企業(yè)”這一觀點。經(jīng)過幾代傳感器人的努力，風雨同舟，一路艱辛，成績巨大，業(yè)績卓然，問題不少，前景光明。 傳感器技術發(fā)展總覽：
傳感器各項技術發(fā)展歷程：
傳感器產(chǎn)品發(fā)展歷程：
我國傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程：
“七五”期間：在重視產(chǎn)品開發(fā)的同時，重視“中試生產(chǎn)” 在“工業(yè)過程自動控制”項目中，“敏感元件及傳感器開發(fā)”作為攻關課題進行攻關。 開發(fā)擴散硅2英寸硅片的芯片制備工藝、力敏器件封接工藝、硅杯加工工藝，以及薄膜濺射工藝，厚膜漿料配制及元件刻蝕、調(diào)阻等傳感器制造的新工藝。 開發(fā)了17種新型敏感材料，使敏感材料依靠國外的局面有了很大的改善。 擴散硅力敏器件、壓力傳感器、液位傳感器、薄膜鉑電阻、厚膜鉑電阻、電渦流傳感器等新產(chǎn)品，進行了小批量生產(chǎn)，并在電站故障診斷系統(tǒng)等工程中應用。在沈陽儀器儀表工藝研究所和大連儀表元件廠進行硅壓力傳感器的中試生產(chǎn)，產(chǎn)品的技術水平與當時國外同類產(chǎn)品水平相當。 “八五”期間：加強傳感技術研究，開展“批量生產(chǎn)研究” “傳感器技術研究”列為國家科技攻關。以“3-5-3”的原則安排，即以工業(yè)控制、測試儀器和機電一體化為服務對象，選擇力、磁、熱、濕、氣五大類傳感器為攻關重點，形成沈陽儀表工藝所、上海冶金所、 哈爾濱49所三個傳感器研發(fā)中心。 取得新技術、新工藝37項，開發(fā)了74個品種132規(guī)格的新產(chǎn)品，獲得國家專利15項。攻關期間銷售各類傳感器2360萬只，銷售收入13711萬元，創(chuàng)匯214萬美元。 首次開發(fā)了InSb磁敏薄膜和霍爾元件；小型廉價壓力傳感器、磁敏電流傳感器、厚膜壓力傳感器、高性能NTC熱敏電阻、可燃氣體傳感器、廉價濕度傳感器等產(chǎn)品開始批量生產(chǎn)。 “九五”期間： “工程化研究”正式立項 “傳感器技術研究”繼續(xù)列為國家重點科技攻關項目。攻關以提高技術水平、可靠性水平和產(chǎn)業(yè)化程度為目標，以市場需求為導向，進行工程化、新產(chǎn)品開發(fā)、共性關鍵技術研究。 獲得科技成果59項，有6項成果進行了技術轉(zhuǎn)讓，取得專利32 項，其中發(fā)明專利7項。攻關期間累計銷售各類傳感器1260萬只，銷售收入25218萬元，創(chuàng)匯907萬美元。 工業(yè)變送器用硅壓力傳感器、OEM通用壓力傳感器、厚膜壓力傳感器、石英諧振式稱重傳感器、InSb霍爾元件、厚膜鉑電阻，α-Fe203可燃氣體傳感器、廉價濕度傳感器進行工程化研究，18個品種75個規(guī)格新型傳感器中試生產(chǎn)，年生產(chǎn)能力2257萬只，石英諧振式稱重傳感器的批量生產(chǎn)在國內(nèi)外屬于首創(chuàng)，開發(fā)了兩大系列7個品種的電子衡器，建立了深圳清華傳感設備公司。 微機械加工（MEMS）工藝在壓力傳感器的生產(chǎn)中得到實際應用。解決了擴散硅芯片的穩(wěn)定性和免補償工藝，提高了可補性、穩(wěn)定性、一致性，成品率80%。實現(xiàn)4英寸片批量生產(chǎn)工藝。 InSb磁敏薄膜芯片的制備工藝由化合物蒸鍍過渡到In和Sb的單質(zhì)蒸鍍，成品率達到60%，在南京中旭微電子公司進行生產(chǎn)。 完成了51個品種、72個規(guī)格的新產(chǎn)品開發(fā)。微壓傳感器、高溫硅集成開關、快響應電流傳感器、硅集成線性傳感器、電化學CO傳感器、低濃度NO2傳感器、長壽命高分子濕度傳感器、低功耗氣體傳感器、小型固態(tài)PH傳感器等新產(chǎn)品進行批量生產(chǎn)。在突破關鍵技術之后，建立了新疆傳感器公司和武漢湖北中邦電子有限公司，產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)超小型NTC熱敏電阻、過載保護用PTC熱敏電阻。 “十五”期間：“產(chǎn)業(yè)化研究”成為攻關重要內(nèi)容 “先進制造基礎件開發(fā)研究和應用”中，傳感器產(chǎn)業(yè)化技術研究是該項目的重要攻關內(nèi)容之一，列了三個專題，分別是： ——差壓、靜壓、溫度三參數(shù)一體化多功能傳感器產(chǎn)業(yè)化技術，為國內(nèi)智能工業(yè)變送器配套。年生產(chǎn)能力達到2萬只； ——低功耗強磁體薄膜磁阻器件系列產(chǎn)品開發(fā)，為工業(yè)計量儀表配套。年生產(chǎn)能力達到50萬只； ——可靠性增長技術研究，實現(xiàn)上述兩種傳感器的可靠性增長。一體化多功能傳感器達到5萬小時，低功耗強磁體薄膜磁阻器件達到六級。 “十一五”至今 “傳感器的規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化問題”成為傳感器的熱點，引起多方關注。
再識中國傳感器 分析中國傳感器體系建設、企業(yè)發(fā)展情況，分析傳感器產(chǎn)業(yè)鏈及市場狀況。結合傳感器代表性企業(yè)及新產(chǎn)品新技術，分析中國傳感器地位。
目前形成了以中科院研究所、國家重點實驗室、高等院校為核心的研發(fā)體系。以傳感器國家工程研究中心、企業(yè)為主體的產(chǎn)業(yè)體系。以物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、人工智能、消費電子、民生工程等為對象的應用體系。 傳感器企業(yè)統(tǒng)計標準及分類情況：
傳感器生產(chǎn)制造型企業(yè)產(chǎn)品分類：
傳感器區(qū)域產(chǎn)業(yè)布局分析：
傳感器分類標準：
傳感器分類（按照檢測原理分類）：
傳感器產(chǎn)業(yè)鏈“基本”打通：
傳感器標準制訂工作卓有成效
可以估計，2019年中國傳感器市場銷售額大約1000億元人民幣（來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院）：
國內(nèi)傳感器代表性企業(yè)一覽：
傳感器研發(fā)水平不斷提高，涌現(xiàn)了一批新技術：
中國傳感器（技術、產(chǎn)業(yè)）發(fā)展趨勢：
1、系統(tǒng)化 系統(tǒng)化指不把傳感器或傳感技術作為一種單獨器件或技術考慮，而是按照信息論和系統(tǒng)論要求，應用工程研究方法，強調(diào)傳感器和傳感技術發(fā)展的系統(tǒng)性和協(xié)同性。 將傳感器置于信息識別和處理技術的一個重要組成部分，將傳感技術與計算機技術、通信技術協(xié)同發(fā)展。必須系統(tǒng)地考慮傳感技術、計算技術、通信技術之間的獨立性、相融性、依存性。而智能網(wǎng)絡化傳感器正是這種發(fā)展趨勢的主要標志之一。
2、創(chuàng)新性 創(chuàng)新性主要包括利用新原理、新效應、新技術。 如利用納米技術，制作納米傳感器。與傳統(tǒng)傳感器相比，尺寸減小、精度提高、性能大大改善，為傳感器的制作提供了許多新方法。 利用量子效應研制具有敏感某種被測量的量子傳感器，像共振隧道二極管、量子阱激光器、量子干涉部件等，具有高速(比電子敏感器件快1000倍)、低耗(能耗比電子敏感器件低1000倍)、竊效、高集成度、高效益等優(yōu)點。 利用新材料開發(fā)新型傳感器。如利用納米材料，制作的鈀納米112傳感器、金納米聚合物傳感器、碳納米聚合物傳感器、電阻應變式納米壓力傳感器。 利用納米材料的巨磁阻效應，科學家們己經(jīng)研制出各種“納米磁敏傳感器”。研發(fā)特種用途、特種環(huán)境、特殊工藝的傳感器。如在高溫、高壓、耐腐蝕、強輻射等環(huán)境F的傳感器。 利用3D打印技術的傳感器。柔性傳感器，量子傳感器等。 3、微型化 在自動化和工業(yè)應用領域，要求傳感器本身的體積越小越好。 傳感器的微型性是指敏感元件的特征尺寸為“毫米(mm)—微米(um)—納米(nm)”類傳感器。這類傳感器具有尺寸上的微型性和性能上的優(yōu)越性，要素上的集成性和用途上的多樣性，功能上的系統(tǒng)性和結構上的復合性。 傳感器的微型化決不僅僅是特征尺寸的縮微或減小，而是一種有新機理、新結構、新作用和新功能的高科技微型系統(tǒng)。其制備工藝涉及MEMS技術、1C技術、激光技術、精密超細加工技術等。 4、智能化 傳感器的智能化是指傳感器具有記憶、存儲、思維、判斷、自診等人工智能。其輸出不再是單一的模擬信號，而是經(jīng)過微處理器后的數(shù)字信號，甚至具有執(zhí)行控制功能。 技術發(fā)展表明：數(shù)字信號處理器(DSP)將推動眾多新型下一代傳感器產(chǎn)品的發(fā)展。隨著5G通信、大數(shù)據(jù)、AR、VR,云計算等的發(fā)展，以及機器人內(nèi)動駕駛、人工智能等新技術應用，世界從原有的電了時代進入智能時代，傳感器也迎來一個新的智能化時代。
智能傳感器廣泛應用于消費電子、新型高端汽車、工業(yè)檢測與控制、智能醫(yī)用、智能農(nóng)業(yè)、智能交通等領域。 美國圣何塞的Accenture實驗室，研宄出一種叫“智能塵?！钡膫鞲衅鳌Ｔ搨鞲衅鳂O其微小，能測溫度、濕度、光等參數(shù)，該傳感器中嵌入了微處理器、軟件代碼、無線通信系統(tǒng)，可以噴灑到樹上或其他物體上，當檢測到異常時，能發(fā)出信號，對所在地區(qū)進行監(jiān)測。 5、無源化 傳感器多為非電量向電量的轉(zhuǎn)化，工作時離不開電源，在野外現(xiàn)場或遠離電網(wǎng)的地方，往往用電池或太陽能供電，研制微功耗的無源傳感器是必然的發(fā)展方向，既節(jié)省能源，又能提高系統(tǒng)壽命。
6、網(wǎng)絡化 網(wǎng)絡化是指傳感器在現(xiàn)場實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議，使現(xiàn)場測控數(shù)據(jù)就近登臨網(wǎng)絡，在網(wǎng)絡所能及的范圍內(nèi)實時發(fā)布和共享信息。要使網(wǎng)絡化傳感器成為獨立節(jié)點，關鍵是網(wǎng)絡接口標準化。目前己有“有線網(wǎng)絡化傳感器”和“無線網(wǎng)絡化傳感器”。 無線傳感器網(wǎng)絡是由布設在無人值守的監(jiān)控區(qū)內(nèi)，具有通信與計算能力的微小傳感器節(jié)點組成，根據(jù)環(huán)境自主完成指定任務的“智能”自治測控網(wǎng)絡系統(tǒng)。無線傳感器網(wǎng)絡是一種測控網(wǎng)絡。 7、產(chǎn)業(yè)化 加速形成傳感器從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展模式，揭示傳感器產(chǎn)業(yè)化規(guī)律，成本、價格之間的辯證關系，產(chǎn)業(yè)化是中國傳感器真正走出象牙之塔的關鍵之步。
在設計技術、制造技術、產(chǎn)業(yè)化技術、應用技術四個方面與國外差距明顯：
國內(nèi)傳感器沒有進入“重點領域、重點行業(yè)、重大工程”，沒有進入國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場：
傳感器風險猶存 1、關鍵核心技術未能突破，產(chǎn)業(yè)化難點未能解決，高端核心傳感器依賴進口。 3、一些高端傳感器，國外對中國明確禁運
對中國傳感器產(chǎn)業(yè)的4點思考 1、重組國家隊，加強基礎研究，突出創(chuàng)新——培養(yǎng)多個領域傳感器領軍人才。
2、強化傳感器產(chǎn)業(yè)鏈的研究和建設——培育中國傳感器標志性企業(yè)。
3、用好、用活現(xiàn)有的MEMS傳感器芯片工藝線——培養(yǎng)傳感器大國工匠。
4、盡快解決工業(yè)基礎類傳感器中“有器無芯”問題——培養(yǎng)眾多傳感器企業(yè)家
結束語
來源：傳感器國家工程研究中心 |
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