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传感器产业链完善,智能时代博得一席之地

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传感器产业链完善,智能时代博得一席之地

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传感器产业链完善,智能时代博得一席之地

 

智能传感器是集成传感芯片、通信芯片、微处理器、驱动程序、软件算法等于一体的系统级产品,是推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合的重要支撑,已成为支撑万物互联、万物智能的基础产业,目前市场应用正呈现爆发式增长态势,产业发展处于重要战略机遇期。河南省在智能传感器产业领域具有良好的基础和显著的优势,具备进一步发展壮大的良好条件,已经步入了提质转型发展的新阶段。

人们为了从外界获取信息,必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官,在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况,就需要传感器。因此可以说,传感器是人类五官的延长,又称之为电五官。新技术革命的到来,世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中,首先要解决的就是要获取准确可靠的信息,而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。

传感器行业的产业链

随着我国工业领域的不断发展,物联网也被大规模运用于传感器领域。根据传感器类型不同,大致可以分为温度和湿度传感器、压力传感器、图像传感器、光传感器、位置传感器、重力传感器等。其中,流量传感器、压力传感器、温度传感器占据最大的市场份额。

国内智能传感器市场中,本土企业竞争力较弱,跨国公司占据了87%的市场份额。不过,中国智能传感器产业生态也趋于完备,设计制造,封测等重点环节均有骨干企业布局。我国传感器的生产企业主要集中在长三角地区,并逐渐形成以北京、上海、南京、深圳、沈阳和西安等中心城市为主的区域空间布局。我国已有1700多家从事传感器的生产和研发的企业,其中从事微系统研制、生产的有50多家。同时,传感器越来越多地被应用到社会发展及人类生活的各个领域。如工业自动化、农业现代化、航天技术、军事工程、机器人技术、资源开发、海洋探测、环境监测、安全保卫、医疗诊断、交通运输、家用电器等。

我国传感器的发展壁垒

传感器是物联网技术的底层和前沿,对物联网产业发展有着十分重要的意义。物联网是新一代信息技术的高度集成和综合运用,对新一轮产业变革和经济社会绿色、智能、可持续发展具有重要意义。

1.专业化程度欠缺

传感器的设计涉及的专业领域繁多,技术囊括了多种学科、理论、材料和工艺知识。所以好的传感器的研发需要全方面的专业型人才。而我国目前正面临着人才匮乏、研发成本不足、企业恶性竞争激烈的情况,导致我国还没有突破传感器一些共性关键技术。并且由于我国企业技术实力的落后,行业发展规范尚未形成,导致我国传感器产品不配套且不成系列,重复生产、恶性竞争的现象的多发,使得产品可靠性较差、低端偏移较为严重,产业化程度与品种和系列不成正比,只能长期依赖国外进口。

企业也可以采用高效率的专用设备和专用工艺装备,生产过程的机械化、自动化水平比较高,工人易于掌握操作技术;可以按对象专业化组织生产,有条件的可以组织流水生产线,编制标准作业计划,实行严格的生产控制。

2.资金制约产业发展

我国对传感器产业的政策扶持力度不够,导致传感器企业税费负担过重。传感器产业技术含量较高,人才、技术密集,开发成本大于其他行业,企业负担过重,在同等高科技中享有税收等政策较少,企业规模小,各项产业政策扶持条件适应性不够,难于获得项目资金支持。

且传感器企业长期受到进口产品冲击,市场公平性秩序混乱和壁垒太高。成熟领域配套市场长期被国外垄断和挤压,导致国内企业在生产规模、品种、质量、价格上缺乏竞争优势,市场反应速度、个性化服务能力不足,缺少规模效应和拉动作用。

智能传感器行业发展趋势

目前,国内外传感器产业正处于由传统型向新型传感器转型发展的关键阶段,特别是随着“工业4.0”的深入推进,传感器开始向微型化、集成化、智能化、仿生化等模块化方向发展,低功耗、低成本、标准化、长寿命等产业化特征趋势也日益明显。

微型化。微型传感器是基于半导体集成电路技术发展的MEMS(microelectro-mechanicalsystems微电子机械系统)技术,利用微机械加工技术将微米级的敏感组件、信号处理器、数据处理装置封装在一块芯片上,具有体积小、成本低、便于集成等明显优势,并可以提高系统测试精度。现在已经开始用基于MEMS技术的传感器来取代已有的产品。随着微电子加工技术特别是纳米加工技术的快速发展,传感器技术还将从微型传感器进化到纳米传感器。微型传感器的研制和应用将在越来越多的领域推广使用。

集成化。传感器发展日益趋向集成化,正在向传感融合、系统集成以提升附加价值方向转型升级,即从离散器件向传感与数据处理一体化集成的智能传感器转型发展。MCU或板上系统将MEMS传感器所需的模数转换接口电路、信号处理电路、数据输出电路集成,系统级封装(SiP)或片上系统(SoC)再将MCU与MEMS传感器一体化集成,形成智能传感器节点。

数字化。智能化传感器是由一个或多个敏感元件、微处理器、外围控制及通讯电路、智能软件系统相结合的产物,它兼有监测、判断、信息处理等功能。与传统传感器相比,智能化传感器有诸多优势,比如它可以确定传感器工作状态,对测量资料进行修正,以便减少环境因素如温度、湿度引起的误差;它可以用软件解决硬件难以解决的问题;它可以完成资料计算与处理工作等,而且智能传感器的精度、量程覆盖范围、信噪比、智能水平、远程可维护性、准确度、稳定性、可靠性和互换性都远高于一般的传感器。

仿生化。智能传感器通过对人的种种行为如视觉、听觉、感觉、嗅觉和思维等进行模拟,研制出自动捕获信息、处理信息、模仿人类的行为装置,是近年来生物医学和电子学、工程学相互渗透发展起来的一种新型的信息技术。随着生物技术和其他技术的进一步发展,在不久的将来,模拟生体功能的智能传感器将超过人类五官的能力,进一步完善目前机器人的视觉、味觉、触觉和对目标物体进行操作的能力,促进智能传感器在更广阔的市场空间推广应用。 (来源:智能制造网)

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