http://kadhoai.com.cn 2026-04-26 09:34:59 來源:中國電子學會敏感技術分會副主任委員 郭源生
導讀:物聯網的發展將引發傳感技術升級、傳感器產品換代、傳感器生產組織形式變化,引起傳感器“質”和“量”的飛躍。

物wu聯lian網wang的de推tui廣guang與yu應ying用yong,不bu僅jin為wei傳chuan感gan器qi產chan業ye帶dai來lai了le產chan品pin技ji術shu推tui廣guang及ji應ying用yong的de市shi場chang機ji遇yu。同tong時shi,技ji術shu創chuang新xin和he整zheng個ge行xing業ye發fa展zhan也ye麵mian臨lin著zhe新xin挑tiao戰zhan。反fan之zhi,傳chuan感gan器qi性xing能neng優you劣lie會hui直zhi接jie影ying響xiang物wu聯lian網wang性xing能neng的de優you劣lie和he大da規gui模mo的de推tui廣guang、應用與發展。
傳感器將開放換代
物聯網的發展將引發傳感技術升級、傳感器產品換代、傳感器生產組織形式變化。
傳感器產品優劣取決於傳感器的工藝技術水平和產業化規模生產裝備的能力。微型化、低功耗、可靈活編程等要求是技術創新能力的體現,而低成本、低價格往往體現出工藝技術裝備和管理水平。
隨sui著zhe傳chuan感gan技ji術shu的de升sheng級ji以yi及ji其qi產chan品pin轉zhuan型xing和he更geng新xin換huan代dai,在zai傳chuan感gan器qi業ye界jie必bi將jiang引yin發fa市shi場chang的de重zhong新xin定ding位wei和he企qi業ye技ji術shu創chuang新xin熱re潮chao。一yi些xie新xin的de體ti製zhi結jie構gou模mo式shi創chuang新xin和he業ye務wu側ce重zhong點dian優you勢shi突tu出chu的de傳chuan感gan器qi專zhuan業ye設she計ji企qi業ye、芯片製造企業、產品製造企業和測試企業隨之產生,引發行業格局的新變化,迫使企業重組、產品結構標準化、品牌戰略經營管理以及市場優勝劣汰重新洗牌,逐步使得傳感器行業改變企業過於分散、規模偏小、市場亂象叢生和惡性競爭不良狀態,帶動整個行業經濟效益向良性轉化。因此,物聯網的發展將引發傳感技術升級、傳感器產品換代、傳感器生產組織形式變化,引起傳感器“質”和“量”的飛躍。
物聯網所需的智能化、微型化、網絡化傳感器,需要與IC工藝、MEMS工藝緊密結合,充分利用IC的低功耗芯片設計、各種形式的封裝(BGA、倒裝、SiP、CSP、MCM等)、軟ruan硬ying件jian協xie同tong設she計ji以yi及ji大da片pian集ji成cheng工gong藝yi等deng技ji術shu的de有you機ji結jie合he及ji應ying用yong。需xu要yao傳chuan感gan器qi製zhi造zao企qi業ye和he集ji成cheng電dian路lu製zhi造zao廠chang商shang通tong力li合he作zuo,從cong芯xin片pian設she計ji到dao製zhi備bei工gong藝yi,從cong產chan品pin開kai發fa到dao工gong業ye應ying用yong,探tan索suo出chu新xin的de組zu織zhi結jie構gou與yu模mo式shi。當dang前qian,國guo內nei在zai集ji成cheng化hua、網絡化以及MEMS工藝技術創新進程上比較緩慢,新型傳感器技術方麵的國家標準較為分散淩亂,有待於進一步規範與完善。
物聯網傳感器不僅需要滿足微型化、低成本、低價格、低功耗以及可靈活編程等基本條件,同時,還要在穩定性、可靠性、高精度、靈敏度、kangganraonenglidengxingnengzhibiaoshang,dadaogenggaojishubiaozhunheyaoqiu。jiyuwulianwangchuanganqiyingdangzhongdianyanjiuyukaifayixianandiantuchudejishuwenti,baokuoweixinghuajishu、低成本技術、低功耗技術、網絡化技術等。
隨著上述突出技術問題的解決,以及物聯網的進一步廣泛應用,國內外將掀起新一輪傳感器熱潮,傳感器的市場需求將呈幾何式增長。2005年~2009年,傳感器銷售額年均增長率達23%。業內專家預測,未來5~10年,傳感器銷售額年均增長率有望達到30%以上,部分領域的應用會呈現爆發式增長。例如麵向自然災害的監控、環境監控、交通監控、公共設施監控和公共服務領域等各類網絡化傳感器;智能家居、遠程醫療、健康管理等無線網絡終端運用的各類傳感器,年增長率將會超過50%以上。
政府協調推進產業化
抓好傳感器產業化建設將成為今後一段時期的當務之急。
在當前行業分散,企業弱小的情況下,應發揮政府協調和推進作用。具體建議如下:
1.由國家設立並組織實施敏感元件與傳感器產業化專項,提供產業化扶持和引導資金;有針對性地扶持行業重點技術產品,通過產業化專項的實施來促進敏感元件與傳感器產業的發展。
2.製定科技成果產業化、科技成果轉化引導性政策,並給予相應的稅收減免補貼政策;宣xuan傳chuan和he普pu及ji相xiang關guan配pei套tao的de知zhi識shi產chan權quan保bao護hu政zheng策ce和he法fa律lv法fa規gui,減jian少shao傳chuan感gan器qi行xing業ye侵qin權quan行xing為wei和he違wei法fa現xian象xiang,以yi保bao護hu知zhi識shi產chan權quan擁yong有you者zhe的de根gen本ben利li益yi,逐zhu步bu形xing成cheng高gao技ji術shu產chan品pin的de良liang性xing競jing爭zheng和he發fa展zhan。
3.組織行業有關單位和專家製定行業產品技術標準規範和同一種類型產品的規範;減少產品技術不必要的多、亂、雜現象。改善多品種、小批量的局麵,為產業化奠定基礎。
4.建立多個產業化示範基地和地區,形成產業龍頭和行業品牌;鼓勵組建以地區、產品為主要紐帶的產業集團,運用市場化手段進行企業整合。
5.鼓勵人才引進和高端人才的培養,鼓勵工科大專院校建立傳感器專業;引導國外高級人才投入行業發展建設;鼓勵國內人才積極創業發展,創造良好人才環境與氛圍。
6.鑒於目前行業分散、規模偏小等特點,由政府牽頭組建傳感器產業推進聯合會;形成資源優勢互補的產業聯盟,引領和規範行業行為,提供各種服務工作。
為wei了le促cu進jin我wo國guo智zhi能neng傳chuan感gan器qi產chan業ye的de健jian康kang發fa展zhan,使shi物wu聯lian網wang技ji術shu發fa展zhan能neng夠gou盡jin快kuai與yu發fa達da國guo家jia站zhan在zai同tong一yi起qi點dian上shang以yi及ji在zai國guo際ji市shi場chang上shang具ju有you差cha異yi化hua競jing爭zheng,抓zhua好hao傳chuan感gan器qi產chan業ye化hua建jian設she將jiang成cheng為wei今jin後hou一yi段duan時shi期qi的de當dang務wu之zhi急ji。
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專家觀點
中國RFID產業聯盟常務副秘書長王力建
“物聯網兩大關鍵是空口技術和標識。在解決空口技術上,我國要製定出自己的空口標準,而且要基於自主知識產權。”
現在國際標準超高頻在860~960MHz的範圍,我國是在 840~845MHz和920~925MHz。每個國家都不太一樣,談不上與國外的差距。
我們給物聯網中的“物”貼tie上shang標biao簽qian,這zhe個ge標biao簽qian可ke能neng是shi基ji於yu超chao高gao頻pin的de,也ye可ke能neng是shi基ji於yu微wei波bo,即ji頻pin率lv不bu一yi樣yang。這zhe一yi標biao簽qian應ying該gai能neng夠gou存cun儲chu該gai物wu品pin的de網wang址zhi,通tong過guo掃sao描miao,就jiu應ying該gai可ke以yi在zai網wang上shang找zhao到dao該gai物wu品pin。
此舉是為該物品建立通道,其中最主要的技術就是“空中接口技術”。隻要解決了“空口技術”,就jiu解jie決jue了le物wu品pin怎zen麼me上shang網wang的de問wen題ti。另ling一yi個ge問wen題ti就jiu是shi怎zen麼me找zhao到dao它ta,也ye就jiu是shi標biao識shi問wen題ti。這zhe就jiu像xiang我wo們men每mei個ge人ren的de網wang址zhi和he郵you箱xiang一yi樣yang,關guan鍵jian是shi這zhe個ge標biao識shi用yong什shen麼me方fang式shi來lai編bian。
物聯網兩大關鍵:一個是解決空口技術——— 即如何進入網絡的問題,第二是標識——— 就是到了網絡怎麼找到的問題。其他一切問題,網絡技術早已解決。
物聯網與平常使用的計算機網絡的區別在於:yigeshiwuxian,yigeshiyouxian。xianzaijisuanjiwangzhishimeiguorenzaiguan,chaoshiwupinshangdetiaomayeshiguowairenzaiguanli。zaiwulianwangshang,ruguohaiyaobierenlaiguan,nawomenjiuhenbeidongle。
在解決空口技術問題上,我國要製定出自己的空口標準,而且是基於自主知識產權,這樣建設物聯網就好辦得多。
超高頻和微波RFID技術也可以用國外的產品,但會存在一些問題。比如,一是信息安全會有問題;二是賺不到錢。我們可以用數據說話,微軟、IBM、惠普公司等年營業額一般在1000多億美元,而國內電子百強的前十位基本都在1000多億人民幣,在營業額上我們約是人家的1/6;在利潤率上,人家利潤率在20%~30%,而我們的利潤率基本沒有超過5%,又是他們的1/6。
與國外差距的原因在於,我們都符合國際標準,所以我們得給人家交錢,交專利費;而對方則是在收錢,收取專利費。業界一些人士還以符合國際標準為榮,有時這是一種錯誤引導。
我國成為第二大經濟體,可是我國的GDP質(zhi)量(liang)太(tai)差(cha)。雖(sui)然(ran)我(wo)們(men)的(de)營(ying)業(ye)額(e)超(chao)過(guo)日(ri)本(ben),但(dan)是(shi)掙(zheng)的(de)錢(qian)可(ke)比(bi)人(ren)家(jia)少(shao)得(de)多(duo)。我(wo)們(men)賣(mai)一(yi)個(ge)電(dian)視(shi)才(cai)賺(zhuan)幾(ji)十(shi)塊(kuai)錢(qian),人(ren)家(jia)賣(mai)一(yi)台(tai)電(dian)視(shi)能(neng)賺(zhuan)上(shang)千(qian)塊(kuai)錢(qian)。如(ru)果(guo)我(wo)們(men)不(bu)掙(zheng)錢(qian),意(yi)味(wei)著(zhe)國(guo)家(jia)可(ke)動(dong)用(yong)的(de)資(zi)金(jin)量(liang)就(jiu)很(hen)有(you)限(xian)。
超高頻和微波RFID關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)還(hai)是(shi)有(you)市(shi)場(chang)前(qian)景(jing),因(yin)為(wei)國(guo)家(jia)當(dang)前(qian)在(zai)全(quan)力(li)推(tui)動(dong)。國(guo)家(jia)有(you)關(guan)部(bu)門(men)現(xian)在(zai)已(yi)經(jing)意(yi)識(shi)到(dao)基(ji)礎(chu)標(biao)準(zhun)對(dui)國(guo)家(jia)安(an)全(quan)產(chan)業(ye)推(tui)動(dong)的(de)重(zhong)要(yao)性(xing)。隨(sui)著(zhe)國(guo)家(jia)的(de)重(zhong)視(shi)和(he)力(li)推(tui),物(wu)聯(lian)網(wang)的(de)前(qian)景(jing)會(hui)很(hen)好(hao)。現(xian)階(jie)段(duan)物(wu)聯(lian)網(wang)的(de)推(tui)廣(guang)和(he)應(ying)用(yong),國(guo)家(jia)在(zai)裏(li)麵(mian)起(qi)到(dao)的(de)作(zuo)用(yong)比(bi)較(jiao)大(da),比(bi)如(ru)交(jiao)通(tong)物(wu)聯(lian)網(wang)、公安物聯網、車聯網等。
在進行政府采購時,國家有關部門招投標的時候,如果不符合我國標準,應該不允許采購,這是關鍵。
西安華迅微電子有限公司董事長周文益
“從關鍵指標來看,國內芯片的電流、麵積還比較大,抗幹擾性需要提高,國家應該加大投入力度,並通過製定政策的方式吸引更多的風險資金或更多下遊廠家介入。”
在導航芯片和模塊方麵,無論是射頻芯片還是基帶芯片,目前國內都已經有若幹家企業研發成功兼容GPS和北鬥二代的雙模導航定位芯片。民用GPS北鬥二代雙模雙通道射頻芯片的代表廠家主要有西安華迅、重慶24所、中科院微電子所等;基帶芯片廠家主要有北京和芯星通、西安華迅、beijingdongfanglianxinghehangzhouzhongkeweideng。youguanshuangmoshuangtongdaoshepinxinpian,muqianguowaihaimeiyouchangjiabaodaoyanfachengguo,keyishuoguoneichuzailingxiandiwei。congguanjianzhibiaolaikan,guoneixinpiandedianliu、麵積還比較大,抗幹擾性需要提高。
基帶芯片以主要性能指標來衡量。國內雙模導航基帶芯片的關鍵技術已基本突破,但性能指標還有待進一步提高。
另外,由GPS北鬥二代雙模芯片設計成的接收機模塊尺寸卻偏大,功耗也較大,這需要進一步改善。此外,差距還在於國內目前還處在比較單一的導航芯片階段,橫向集成比較少。
對於基帶芯片來說,為了使GPS北鬥的雙模芯片達到與單GPS完全持平的水平,芯片內部采取創新的架構和算法、工藝上采用小於90nm的CMOS技術設計以及考慮創新的低功耗設計是必須的。創新的架構和算法可以進一步提升芯片接收的靈敏度,也可以提高精度;但(dan)由(you)於(yu)性(xing)能(neng)的(de)提(ti)升(sheng)可(ke)能(neng)會(hui)增(zeng)加(jia)芯(xin)片(pian)的(de)電(dian)流(liu),加(jia)上(shang)目(mu)前(qian)芯(xin)片(pian)本(ben)身(shen)電(dian)流(liu)就(jiu)比(bi)較(jiao)大(da),所(suo)以(yi)采(cai)用(yong)更(geng)小(xiao)尺(chi)寸(cun)的(de)工(gong)藝(yi)以(yi)及(ji)低(di)功(gong)耗(hao)的(de)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)是(shi)解(jie)決(jue)問(wen)題(ti)的(de)幾(ji)個(ge)途(tu)徑(jing)。此(ci)外(wai),為(wei)了(le)使(shi)目(mu)前(qian)雙(shuang)模(mo)導(dao)航(hang)模(mo)塊(kuai)的(de)尺(chi)寸(cun)進(jin)一(yi)步(bu)減(jian)小(xiao),將(jiang)射(she)頻(pin)與(yu)基(ji)帶(dai)集(ji)成(cheng)SoC單芯片是一個有效的手段。
要解決以上這些問題,以及達到與國外芯片完全同等的水平,難度較大。國外幾家芯片廠家在研發GPS芯片方麵的投入超過 1.5億美元;Globalocate公司成立於2002年,於2009年被Broadcom收購,總投資是1.5億美元;歐洲的u-blox公司總投資大約1億美元。而中國的幾大芯片廠家所有投資的總和不到0.5億yi美mei元yuan。雖sui然ran中zhong國guo的de人ren工gong比bi較jiao便bian宜yi,但dan中zhong國guo的de工gong作zuo效xiao率lv偏pian低di,基ji礎chu薄bo弱ruo。我wo們men可ke以yi站zhan在zai他ta人ren的de肩jian膀pang上shang進jin行xing開kai發fa,但dan工gong藝yi生sheng產chan等deng方fang麵mian的de投tou入ru是shi世shi界jie統tong一yi價jia格ge的de,屬shu於yu硬ying投tou入ru。
為了解決這些問題,國家應該加大投入力度。因為芯片產業是一個高技術、gaofengxianhezhouqichangdelingyu,yibandefengxiantouzidoubuganjieru。ciwai,guojiayekeyitongguozhidingzhengcedefangshixiyingengduodefengxianzijinhuogengduoxiayouchangjiajieru。biru,guojiakeyizhidingleisimeiguoyaoqiusuoyoushoujidoubixuxiedaiGPS的政策,來要求中國所有的車輛或手機等都必須配備北鬥導航或定位的功能,這樣國家可催生一個巨大的產業。
GPS北鬥導航定位的市場前景非常廣闊,從2007年~2015年中國導航定位產品年增加量統計預測來看,2008年用戶增加數量為近700萬,2009年成倍增加,到2015年則年增加量預計超過一億戶。增加速度最快的則是導航定位手機,占有總量的80%以上。到2020年,我國導航用戶總量將達到8億戶。同時,行業的總產值會穩定增長。2008年總產值為389億元,2009年可達到569億元,2010年接近800億元,2011年超過1000億元,到2015年會超過2500億元。