扇動萬億級市場的翅膀—傳感器

來源：羅姆半導體社區(qū)

01 傳感器是物聯(lián)網發(fā)展的基石

雷軍說過這樣一句名言：“站在風口處，豬也能飛起來，長出一個小翅膀，就能飛得更高”。隨著工信部在6月6號發(fā)放5G正式商用牌照，5G的到來似乎將物聯(lián)網推到了一個風口處，而物聯(lián)網的小翅膀是什么呢，或許不同的人有不同的答案，而傳感器無疑是其中一個重要的選項。

物聯(lián)網主要是由：感知層、網絡層、支撐層和應用層四部分構成。有句俗話說得好：下層基礎決定上層建筑。傳感器作為物聯(lián)網感知層的重要組成部分之一，作為整個物聯(lián)網的基礎，其重要性是不言而喻的。

物聯(lián)網系統(tǒng)中的海量數據信息來源于終端設備，而終端設備數據來源可歸根于傳感器，傳感器賦予了萬物“感官”功能，如人類依靠視覺、聽覺、嗅覺、觸覺感知周圍環(huán)境，同樣物體通過各種傳感器也能感知周圍環(huán)境。且比人類感知更準確、感知范圍更廣。例如人類無法通過觸覺準確感知某物體具體溫度值，也無法感知上千高溫，也不能辨別細微的溫度變化，但傳感器可以?？梢哉f傳感器就是“萬物互聯(lián)”時代物體與物體之間交流的“語言”。

02 “傳感器”肩負重任

正因為感知層是物聯(lián)網的根底和核心，所以傳感器技術在整個物聯(lián)網行業(yè)的發(fā)展中扮演著非常重要的角色，也成為了制約我國物聯(lián)網發(fā)展的最大瓶頸。

物聯(lián)網自提出到如今已經二十多年，但傳感器部署規(guī)模并未普及，致使沒有足夠物理層，導致數據不足，從源頭上制約產業(yè)發(fā)展。傳感器部署作為物聯(lián)網基礎設施，多年前就有國家提出萬億傳感器革命，旨在推動社會基礎設施和公共服務中每年使用1萬億個傳感器，并預計在2030年后將100萬億傳感器嵌入到各種場所。

我國早在 20 世紀60年代開始涉足傳感器制造業(yè)，經歷了多年的發(fā)展，大體可分為三代：

第一代：是結構型傳感器，它利用結構參量變化來感受和轉化信號。

第二代：傳感器是20世紀70 年代開始發(fā)展起來的固體傳感器，這種傳感器由半導體、電介質、磁性材料等固體元件構成，是利用材料某些特性制成的。

第三代：傳感器是80年代剛剛發(fā)展起來的智能傳感器。所謂智能傳感器是指其對外界信息具有一定檢測、自診斷、數據處理以及自適應能力，具有高精度、成本低、功能多樣化、自動化強等特點，是微型計算機技術與檢測技術相結合的產物。

智能傳感器具有信息采集、信息處理、信息交換、信息存儲功能的多元件集成電路，是集傳感芯片、通信芯片、微處理器、驅動程序、軟件算法等于一體的系統(tǒng)級產品。

在物聯(lián)網這個智能感知時代，智能傳感器是實現物聯(lián)網的關鍵技術之一，在很多物聯(lián)網場景下的傳感器都具有智能傳感器的特點，它在工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)療、交通等領域將發(fā)揮巨大作用，在未來的傳感器市場上，智能傳感器的比重會越來越大。

從2018年的全球傳感器行業(yè)市場份額調查數據中可以得知，美國、日本、德國占據全球傳感器市場七成份額，而我國僅占到10%左右。由此可見，我國的市場占額與某些發(fā)達國家相比還有很大的差距。

在傳統(tǒng)的傳感器市場，我國企業(yè)由于起步晚、核心材料缺失、技術落后及產業(yè)生態(tài)缺失等，整個傳感器處于緩慢發(fā)展的狀態(tài)。隨著物聯(lián)網的推進，傳感器在各大領域的作用越來越明顯，我國的傳感器企業(yè)也迎來了新的機遇。目前中國已經成為全球最大的物聯(lián)網市場，未來仍有較大的發(fā)展空間，物聯(lián)網需要各式各樣的智能傳感器，在這一點上我國企業(yè)與國外站在了同一起跑線上，智能傳感器將是我國未來實現趕超的一個重要的機會。

03 傳感器的趨勢所在

小小傳感器驅動數字變革，工廠帶來數字化為背景的一場全新工業(yè)革命，從無處不在的智能攝像頭到部署在城市各個角落的各種傳感器，以此對城市各種數據進行收集，并經云端AI技術處理后，有助于提高對交通和街道等城市公共管理能力，仿佛這一切都是建立在傳感器上的，那么未來傳感器會朝著什么樣的方向發(fā)展呢？

（1）微型化

微型傳感器是基于半導體集成電路技術發(fā)展的MEMS（microelectro-mechanicalsystems微電子機械系統(tǒng)）技術，利用微機械加工技術將微米級的敏感組件、信號處理器、數據處理裝置封裝在一塊芯片上，具有體積小、成本低、便于集成等明顯優(yōu)勢，并可以提高系統(tǒng)測試精度。現在已經開始用基于MEMS技術的傳感器來取代已有的產品。隨著微電子加工技術特別是納米加工技術的進一步發(fā)展，傳感器技術還將從微型傳感器進化到納米傳感器。微型傳感器的研制和應用將越來越受到各個領域的青睞。

（2）智能化

智能化傳感器是由一個或多個敏感元件、微處理器、外圍控制及通訊電路、智能軟件系統(tǒng)相結合的產物，它兼有監(jiān)測、判斷、信息處理等功能。與傳統(tǒng)傳感器相比，它具有很多特點。例如，它可以確定傳感器工作狀態(tài)，對測量資料進行修正，以便減少環(huán)境因素如溫度、濕度引起的誤差；它可以用軟件解決硬件難以解決的問題；它可以完成資料計算與處理工作等。而且智能傳感器的精度、量程覆蓋范圍、信噪比、智能水平、遠程可維護性、準確度、穩(wěn)定性、可靠性和互換性都遠高于一般的傳感器。

（3）仿生化

仿生傳感器是通過對人的種種行為如視覺、聽覺、感覺、嗅覺和思維等進行模擬，研制出的自動捕獲信息、處理信息、模仿人類的行為裝置，是近年來生物醫(yī)學和電子學、工程學相互滲透發(fā)展起來的一種新型的信息技術。隨著生物技術和其他技術的進一步發(fā)展，在不久的將來，模擬生體功能的仿生傳感器將超過人類五官的能力，完善目前機器人的視覺、味覺、觸覺和對目標物體進行操作的能力。我們將看到仿生傳感器應用的廣闊前景。

（4）無線網絡化

隨著通訊技術的發(fā)展、無線技術的廣泛應用，無線技術也應用到傳感器技術中來。比如水文觀測中通過傳感器收集到水文的信息，然后通過無線技術發(fā)送到集中控制平臺，這樣我們就可以在控制平臺上監(jiān)測到各個點的水文信息。在航天技術中我們通過衛(wèi)星把傳感器的采集數據發(fā)回地面，從而了解到到太空中的各種情況。

04 機遇與挑戰(zhàn)

中國物聯(lián)網產業(yè)將成為萬億元級的新興產業(yè)，物聯(lián)網具有十分廣闊的發(fā)展前景。而傳感器是構成物聯(lián)網的基礎探測終端，作為物聯(lián)網發(fā)展的重要技術，傳感器技術自然成為市場關注的焦點。傳感器的應用市場是非常廣泛的，這對傳感器行業(yè)而言無疑是一個極大的機遇。

也正如大連理工大學唐禎安教授所說：“物聯(lián)網對傳感器行業(yè)的挑戰(zhàn)在于對傳感器產品的多品種的需求，能夠滿足萬事萬物的測量要求；傳感器的集成化，滿足檢測、處理、傳輸系統(tǒng)的綜合要求；傳感器的網絡化以及低功耗特性，打造綠色電子，支持低碳環(huán)保的應用需求?！边@無疑也是對傳感器行業(yè)的一個巨大的挑戰(zhàn)。

物聯(lián)網和傳感器必定是相輔相成的。

審核編輯 黃昊宇