傳感器技術是現代信息技術的三大支柱產業之一,世界上傳感器品種達3萬余種,研究.生產單位5000余家。我國近年來在國家“大力加強傳感器的開發和在國民經濟中的普遍應用”等一系列政策導向和支持下,傳感器技術和產業取得了長足發展。目前國內有1600余家企事業單位從事傳感器的研制.生產和應用,產品達3000多種,年總產量超過13億只,銷售總額100多億元。
當尼葛洛龐帝的《數字化生存》一書出版后,全球的數字化浪潮可謂達到了極致。然而當人們的生活被數字化產品所充斥時,技術專家們卻發現模擬技術變的越來越重要起來。許多精確的數字計算,越來越需要精確的模擬信號作為基礎,作為模擬世界與數字世界的橋梁,傳感器的需求量自然越來越大。
當前,傳感器技術已從單一的物性型進入功能更為強大.技術高度集成的新型傳感器階段。據中國電子科技集團第49所所長范茂軍介紹,新型傳感器的典型特征是微型化.多功能化.數字化.智能化.系統化和網絡化。當前,傳感器的微型化速度加快.組合功能優勢明顯.創新性更加突出。在市場需求提出更多新要求面前,我國的傳感器產業也因此迎來了新的發展機遇。
在國家發展和改革委員會主持發布的《當前優先發展的高技術產業化重點領域指南》中,研發新型傳感器被列為重要目標,性能好.技術先進.功能齊全的位移.力敏.磁敏.光敏.熱敏.氣敏.濕敏.離子敏和生物敏型傳感器以及紅外傳感器.光纖傳感器成為下一步攻關的重點。
MEMS加快商業步伐
提起MEMS(微機械加工),可能比較生澀,但是對于德州儀器公司的DLP芯片和飛利蒲的LCOS芯片,可謂盡人皆知,它們都是大屏幕彩色電視機的核心部件。其實,這兩家公司的這兩款產品都是MEMS產品,都是把模擬部件與芯片結合在一起的產物。
進二十年來,美國.日本.韓國以及歐盟等均投入大量資源進行MEMS技術的研發。美國是該領域最活躍的國家,取得的成果也最突出。到目前為止,美國獲得了體微機械加工壓力傳感器.表面微機械加工硅靜電微馬達.噴墨打印頭.硬盤讀寫頭汽車安全氣囊硅加速度計.數字微鏡器件和DNA測序芯片等一大批成果,這些成果都順利的實現了產業化,有利的支持了汽車.打印機.PC等產業的發展,為美國的信息產業發展作出了巨大貢獻。
有業界人士認為,微機電技術過去幾年發展趨緩,一個主要的原因是業界無法將其商業化,而這又是因為現有的制程設備和制造成本過高,使其無法和現有的制造技術競爭。
然而,微機電技術在過去的18個月間有了大幅度的進步,因為數個晶圓廠已經開始提供量產。此外,新技術,例如STS為深硅蝕刻所設計的ASE展現了比現有技術快三倍半的蝕刻速度。這兩種情況都顯著的降低了每個晶圓單位(die)的成本,加快了新技術的商業化。
In-Stat/MDR微電子市場和技術領域資深分析師馬蓮.伯恩(MarleneBourne)曾指出,全球的微機電組件在2003年到2007年之間會以每年17.1%的復合增長率快速增長。
我國基本具備MEMS研發基礎
經過十年發展,我國已在微型慣性器件和慣性測量組合.機械量微型傳感器和制動器.微流量器件和系統.生物傳感器和生物芯片.微型機器人和微操作系統.硅和非硅制造工藝等方面取得了一定成果。現有的技術條件已初步形成MEMS技術的進一步發展提供了較好的平臺。但是,由于歷史原因造成的條塊分割.力量分散,再加上投入嚴重不足,盡管已有不少成果,但在質量.性能價格比及商品化等方面與國外差距還很大。
哈爾濱工業大學孫立寧指出,發展我國的MEMS產業,應當針對國際MEMS發展趨勢和未來的產業化前景 ,結合我國社會經濟發展的需要,以支撐我國MEMS產業化發展的應用基礎為切入點,掌握MEMS材料.設計.制造.檢測.工藝.裝備與系統集成等方面的具有自主知識產權的關鍵技術,建立我國的MEMS研發體系和產業化基地,圍繞醫療.消費電子.家電等行業,開發出若干小批量.多品種.高質量MEMS器件及微系統,為推動MEMS的可持續發展打下良好基礎。
關鍵做好產業化準備
一直以來,產業化就成為我國許多新型技術和產品發展的難題之一,同樣,我國傳感器的未來發展也命系產業化。維博電子有限公司總經理阮賜元對此深有感觸。
15年前,由阮賜元帶頭發明了電量隔離傳感器。在頭3年僅賣出一只傳感器,阮賜元獲得獎金10元人民幣。如今,這種創新的電量隔離傳感器已擁有600多種型號.數千種規格,廣泛應用于交通.電力和鐵路行業。
對于我國企業如何做好傳感器產業化,阮賜元認為,首先要體現集體合作優勢,特別是MEMS型產品,必須要有多種領域的企業聯合才能完成,同時要用產業化的思想指導開發,應有大市場觀念,走特色之路。
信息產業部電子信息產品管理司基礎產品處季國平處長指出,國內企業在抓緊技術開發的同時,應加強與國外企業的合作,實現技術的引進.消化.吸收,利用合作方的渠道進行市場推廣。
季國平同時指出,國家有關部門應對傳感器產業進行有利的政策支持,特別是在稅率方面應實行優惠的稅率政策,在研發資金上,應給予更大的支持。