物聯(lián)網(wǎng)感知能力不足,傳感芯片是關(guān)鍵

2009年我國提出“感知中國”，物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，開啟了我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新紀(jì)元。歷經(jīng)七年，我國物聯(lián)網(wǎng)形成了包括芯片、設(shè)備、軟件、應(yīng)用等相對完善的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，從市場規(guī)模來看，2016年物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模高達(dá)9000億。我國建成了全球最大的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)，形成了最為活躍的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場。

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)內(nèi)部層次分明，感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層與應(yīng)用層，各自形成獨(dú)立市場，各有專業(yè)玩家，呈現(xiàn)出不同生態(tài)。

我國物聯(lián)網(wǎng)各細(xì)分領(lǐng)域都處于高速發(fā)展階段，但與此同時，我國在物聯(lián)網(wǎng)傳感器方面有待突破?！澳壳拔覀冏钊狈Φ氖歉兄芰Α！?a href="http://www.wenjunhu.com/v/" target="_blank">工業(yè)和信息化部原副部長、北京大學(xué)教授楊學(xué)山在2018中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)大會上曾表示，中國的物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)歷了七年多發(fā)展，無論是在技術(shù)還是應(yīng)用領(lǐng)域，都取得了巨大的進(jìn)步，但總體來看還存在不足。

感知是瓶頸

在物聯(lián)網(wǎng)各項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)中，感知技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的根底和核心，同時也是制約我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的最大瓶頸。數(shù)據(jù)顯示，我國傳感器市場中約70%的份額被外資企業(yè)占據(jù)，我國本土企業(yè)市場份額較小，而主要集中在技能層次低的領(lǐng)域。

“由于傳感器門類眾多，技術(shù)門檻不一，我國在常規(guī)的傳感器方面有所布局，但高精度的傳感器是短板。”河南師范大學(xué)從事物聯(lián)網(wǎng)研究的教授袁培燕向《通信產(chǎn)業(yè)報》(網(wǎng))記者表示，集成電路的特征尺寸越小意味著該器件的集成度越高，性能越好，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中傳感器的尺寸越小對于系統(tǒng)在布置時也意味著更加方便、性能更優(yōu)。

作為智能化、小型化傳感器的代表，MEMS利用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝和材料，集微型傳感器、微型執(zhí)行器、微機(jī)械機(jī)構(gòu)，以及信號處理和控制電路等于一體的微型器件或系統(tǒng)，是未來傳感器的發(fā)展方向，也是物聯(lián)網(wǎng)的核心。廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星、運(yùn)載火箭、航空航天設(shè)備、飛機(jī)、汽車、機(jī)器人等領(lǐng)域。

如果我國不能掌握MEMS傳感器的制造技術(shù)并主導(dǎo)其生產(chǎn)，無疑將阻礙本土物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)前進(jìn)的步伐。

追根溯源：物聯(lián)網(wǎng)大腦

感知能力的不足，追根溯源是芯片問題。作為物聯(lián)網(wǎng)的“大腦”，芯片是物聯(lián)網(wǎng)幾乎所有環(huán)節(jié)都必不可少的關(guān)鍵部件之一。依據(jù)芯片功能的不同，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中所需芯片既包括集成在傳感器、無線模組中，實(shí)現(xiàn)特定功能的芯片，也包括嵌入在終端設(shè)備中，提供“大腦”功能的系統(tǒng)芯片——嵌入式微處理器，一般是MCU/SoC形式。

記者通過梳理發(fā)現(xiàn)，在物聯(lián)網(wǎng)芯片廠商中，既有傳統(tǒng)的國際半導(dǎo)體巨頭，如ARM、英特爾、高通、飛思卡爾、德州儀器、意法半導(dǎo)體等。也有國內(nèi)廠商包括：華為海思、展訊、北京君正等。

國外廠商在無線通信芯片、傳感器芯片、嵌入式微控制設(shè)計(jì)等領(lǐng)域均占據(jù)一席之地，而國內(nèi)廠商從特定細(xì)分領(lǐng)域入手，包括無線通信芯片、安全芯片等，在設(shè)計(jì)、制造、封測等也有涉足。但在傳感器芯片領(lǐng)域幾乎看不到國內(nèi)企業(yè)的身影。

突破瓶頸 任重道遠(yuǎn)

“物聯(lián)網(wǎng)芯片是比較復(fù)雜的一個產(chǎn)業(yè)，涉及到研發(fā)、設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)等環(huán)節(jié)?！敝袊苿颖本┘呻娐穭?chuàng)新中心總經(jīng)理肖青向《通信產(chǎn)業(yè)報》(網(wǎng))記者表示，“我國在材料、制程以及工藝等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域缺乏積累，所以這是一個長期的過程?！?/p>

以MEMS為例，它用微加工技術(shù)將各種產(chǎn)品整合到基于硅的微電子芯片上，MEMS工藝與傳統(tǒng)的IC工藝有許多相似之處，如光刻、薄膜沉積、摻雜、刻蝕、化學(xué)機(jī)械拋光工藝等，但有些復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)難以用IC工藝實(shí)現(xiàn)，必須采用微加工技術(shù)制造。包括硅的體微加工技術(shù)、表面微加工技術(shù)和特殊微加工技術(shù)。除此之外，MEMS制造還廣泛地使用多種特殊加工方法，法包括鍵合、LIGA、電鍍、軟光刻、微模鑄、微立體光刻與微電火花加工等。

同通用芯片一樣，傳感芯片的生產(chǎn)制作過程尤為復(fù)雜。而且，在芯片生產(chǎn)加工中需要的材料中國產(chǎn)材料的使用率不足15%，高端制程和先進(jìn)封裝領(lǐng)域，半導(dǎo)體材料的國產(chǎn)化率更低，且部分產(chǎn)品面臨嚴(yán)重的專利技術(shù)封鎖。

物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)的薄弱，需要長期投入和重視，基礎(chǔ)技術(shù)的進(jìn)步最大的動力來自于科技的突破。袁培燕表示。中國目前的科研體系包括經(jīng)費(fèi)體系、科研考核體系都需要改革。

自主創(chuàng)新是必須要走的路，此外引進(jìn)吸收和國際合作必不可少?！靶酒a(chǎn)業(yè)是一個高度分工協(xié)作的產(chǎn)業(yè)。一部手機(jī)里面就有幾十顆芯片，全部靠自主來解決并不現(xiàn)實(shí)?！毙で啾硎?。

此外，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要生態(tài)的建設(shè)。矽力杰市場總監(jiān)王永斌表示，物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模應(yīng)用需要平臺的搭建，巨頭企業(yè)的加入，以及5G網(wǎng)絡(luò)的成熟。