突围传感器：破局中国物联网“之殇”
编者按：在物联网各项基础技术中，感知技术是物联网的根底和核心，同时也是制约我国物联网发展的最大瓶颈。
首先，关键技术尚未突破是主要制约因素。徐开先表示，目前我国传感器共性关键技术尚未突破。在设计技术方面，传感器的设计技术涉及多种学科、多种理论、多种材料、多种工艺及现场使用条件;设计软件价格昂贵、设计过程复杂、考虑因子众多;设计人才匮乏，设计人员不仅需了解通用设计程序和方法，还需熟悉器件制备工艺，了解器件现场使用条件。可以说国内尚无一套有自主知识产权的，真正好用的传感器设计软件。
在可靠性技术方面，国产传感器可靠性不高是影响国产传感器大量应用的主要原因之一，据了解电力部门采用国外传感器产品三年不需检修，采用国内产品每季度检修一次，石化部门，重要生产线几乎全部采用国外传感器，而不敢使用国内产品。通常国产传感器可靠性指标比国外同类产品低1～2个数量级。
在封装技术方面，传感器的封装结构和封装材料，影响传感器的迟滞、时间常数、灵敏限，使用寿命等性能。从制造成本看，传感器的封装成本通常为总成本的30%～70%。国内对传感器的封装技术尚未形成系列、标准，也无统一接口，因而传感器的外型千差万别，很不利于用户选用和产品互换。
其次，产业化能力不足也是制约因素。目前国内高精度、高可靠传感器研发及产业化能力严重滞后于需求，技术水平相比国外还有较大差距，产品一致性、可靠性水平比国外低1～2个数量级，产品的品种和系列大约是国外的30%～40%，产品的产业化程度不足15%。导致高精度、高可靠传感器严重依赖进口，从而被这些发达国家垄断，例如GE公司、Honeywell公司、英飞凌公司、西门子公司、ABB公司、欧姆龙公司、基恩士公司等等。
国内传感器产品不配套、不成系列。徐开先表示， 系列中比较易生产的某些规格尚能生产，且重复生产，恶性竞争，系列两端的产品往往不能生产，多需国外进口，如工业自动化仪表中广为应用的、高精度、高稳定的低微差压传感器(量程≤1KPa)，高差压、高静压传感器(量程≥3MPa、静压≥60MPa)。
第三，资源分散，产业规模小。目前国内传感器产品处于发展阶段，传感器品种也不多，企业分散，制造水平低，产业规模小。目前我国传感器企业有1600余家，大都为小、微企业，盈利能力不强，缺乏引领技术的龙头企业。
产业分散体现在资金分散、技术分散、企业布局分散，产业结构分散、市场分散等方面;管理方面存在政府部门管理归口不统一、难于协调、多头管理现象;政策支持方面也存在政策支持的集中度不高，缺乏专项计划集中扶持，即使支持也过于分散，缺乏力度，缺乏持续性。
第四，传感器高端人才匮乏是影响传感器发展的最大瓶颈。徐开先表示，由于传感器行业经济基础、技术基础、产业基础较为薄弱，加之传感器产业涉及学科多，要求知识面广，新技术层出不穷，长期以来很难吸引国际顶级人才投身到传感器行业工作;加之国内由于学科设置不合理，缺少复合型人才培养机制，往往搞设计的不懂工艺、搞工艺的不明应用、会应用的不晓设计。造成很多企业缺乏既懂管埋、又懂技术、还会经营的复合型人才，以及工艺人才和技能人才。
从技术与应用突围
“我们的突破口在于应用。”吴云桥表示，中国巨大的应用市场给传感器发展带来发展动力。他表示，家庭智能终端的普及和机器人应用家庭化，带来细分产业传感器应用的新突破。
但应用的突破也需要技术与工艺的支撑。
“国内传感器产业，大部分都在搞传感器应用，特别是在物联网，智能装备方面的应用，而不愿涉及传感器芯片的开发和研究，”徐开先表示，“因芯片研发投资极大，成本高，工艺装备昂贵，资金回收周期长，且技术难度风险大，必须靠国家投资和资助，靠企业是难以为继的。”
徐开先强调，如果不在传感器芯片上投入和下功夫，那可能重蹈“IC芯片”之辙。如果传感器芯片性能优良，产品可靠性、稳定性高，其应用不愁没有市场。“加强IC与MEMS技术的集成与融合”徐开先建议，“IC与MEMS的集成与融合，是传感技术产业发展的必由之路。”
“传感器芯片是比较复杂的一个产业，涉及到研发、设计以及生产等环节。”中国移动北京集成电路创新中心总经理肖青向《通信产业报》(网)记者表示，“我国在材料、制程以及工艺等关键技术领域缺乏积累，所以这是一个长期的过程。”
以MEMS为例，它用微加工技术将各种产品整合到基于硅的微电子芯片上，MEMS工艺与传统的IC工艺有许多相似之处，如光刻、薄膜沉积、掺杂、刻蚀、化学机械抛光工艺等，但有些复杂的微结构难以用IC工艺实现，必须采用微加工技术制造。包括硅的体微加工技术、表面微加工技术和特殊微加工技术。除此之外，MEMS制造还广泛地使用多种特殊加工方法，包括键合、LIGA、电镀、软光刻、微模铸、微立体光刻与微电火花加工等。
同通用芯片一样，传感芯片的生产制作过程尤为复杂。而且，在芯片生产加工中需要的材料中国产材料的使用率不足15%，高端制程和先进封装领域，半导体材料的国产化率更低，且部分产品面临严重的专利技术封锁。但如果我国不能掌握MEMS传感器的制造技术并主导其生产，无疑将阻碍传感器产业前进的步伐。
业内人士建议可重点放在非硅基的新材料、新机理、新工艺传感器的研究。重点发展应用市场广、具备一定产业基础、易于快速产业化的智能传感器及其核心元器件，运动感测组合传感器中的加速度计、陀螺仪，环境感测组合传感器中的压力传感器等。
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