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中國傳感器現(xiàn)狀怎樣？這份史上最權(quán)威報(bào)告全說透了！
專欄：行業(yè)資訊
發(fā)布日期：2023-04-26
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中國傳感器發(fā)展之路傳感技術(shù)是新一代信息技術(shù)三大組成部分之一，是發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)及其應(yīng)用的關(guān)鍵和瓶頸，是發(fā)展中國裝備制造業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)元器件。結(jié)合傳感器代表性企業(yè)及新產(chǎn)品新技術(shù)，分析中國傳感器地位。
中國傳感器發(fā)展之路 傳感技術(shù)是新一代信息技術(shù)三大組成部分之一，是發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)及其應(yīng)用的關(guān)鍵和瓶頸，是發(fā)展中國裝備制造業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)元器件。其作用越來越被工業(yè)界、科技界、國防軍工、政府決策部門所認(rèn)識和重視。
中國傳感器的發(fā)展走過了一段極不平坦之路：從無到有，從有到全，全而不強(qiáng)，機(jī)遇很多。對傳感器的認(rèn)識上下基本趨于一致，轉(zhuǎn)變了“造船不如買船、買船不如租船”的思維模式，從“市場換技術(shù)”的迷霧中走出，正確理解“科技創(chuàng)新的主體在企業(yè)”這一觀點(diǎn)。經(jīng)過幾代傳感器人的努力，風(fēng)雨同舟，一路艱辛，成績巨大，業(yè)績卓然，問題不少，前景光明。 傳感器技術(shù)發(fā)展總覽：
傳感器各項(xiàng)技術(shù)發(fā)展歷程：
傳感器產(chǎn)品發(fā)展歷程：
我國傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程：
“七五”期間：在重視產(chǎn)品開發(fā)的同時，重視“中試生產(chǎn)” 在“工業(yè)過程自動控制”項(xiàng)目中，“敏感元件及傳感器開發(fā)”作為攻關(guān)課題進(jìn)行攻關(guān)。 開發(fā)擴(kuò)散硅2英寸硅片的芯片制備工藝、力敏器件封接工藝、硅杯加工工藝，以及薄膜濺射工藝，厚膜漿料配制及元件刻蝕、調(diào)阻等傳感器制造的新工藝。 開發(fā)了17種新型敏感材料，使敏感材料依靠國外的局面有了很大的改善。 擴(kuò)散硅力敏器件、壓力傳感器、液位傳感器、薄膜鉑電阻、厚膜鉑電阻、電渦流傳感器等新產(chǎn)品，進(jìn)行了小批量生產(chǎn)，并在電站故障診斷系統(tǒng)等工程中應(yīng)用。在沈陽儀器儀表工藝研究所和大連儀表元件廠進(jìn)行硅壓力傳感器的中試生產(chǎn)，產(chǎn)品的技術(shù)水平與當(dāng)時國外同類產(chǎn)品水平相當(dāng)。 “八五”期間：加強(qiáng)傳感技術(shù)研究，開展“批量生產(chǎn)研究” “傳感器技術(shù)研究”列為國家科技攻關(guān)。以“3-5-3”的原則安排，即以工業(yè)控制、測試儀器和機(jī)電一體化為服務(wù)對象，選擇力、磁、熱、濕、氣五大類傳感器為攻關(guān)重點(diǎn)，形成沈陽儀表工藝所、上海冶金所、 哈爾濱49所三個傳感器研發(fā)中心。 取得新技術(shù)、新工藝37項(xiàng)，開發(fā)了74個品種132規(guī)格的新產(chǎn)品，獲得國家專利15項(xiàng)。攻關(guān)期間銷售各類傳感器2360萬只，銷售收入13711萬元，創(chuàng)匯214萬美元。 首次開發(fā)了InSb磁敏薄膜和霍爾元件；小型廉價(jià)壓力傳感器、磁敏電流傳感器、厚膜壓力傳感器、高性能NTC熱敏電阻、可燃?xì)怏w傳感器、廉價(jià)濕度傳感器等產(chǎn)品開始批量生產(chǎn)。 “九五”期間： “工程化研究”正式立項(xiàng) “傳感器技術(shù)研究”繼續(xù)列為國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。攻關(guān)以提高技術(shù)水平、可靠性水平和產(chǎn)業(yè)化程度為目標(biāo)，以市場需求為導(dǎo)向，進(jìn)行工程化、新產(chǎn)品開發(fā)、共性關(guān)鍵技術(shù)研究。 獲得科技成果59項(xiàng)，有6項(xiàng)成果進(jìn)行了技術(shù)轉(zhuǎn)讓，取得專利32 項(xiàng)，其中發(fā)明專利7項(xiàng)。攻關(guān)期間累計(jì)銷售各類傳感器1260萬只，銷售收入25218萬元，創(chuàng)匯907萬美元。 工業(yè)變送器用硅壓力傳感器、OEM通用壓力傳感器、厚膜壓力傳感器、石英諧振式稱重傳感器、InSb霍爾元件、厚膜鉑電阻，α-Fe203可燃?xì)怏w傳感器、廉價(jià)濕度傳感器進(jìn)行工程化研究，18個品種75個規(guī)格新型傳感器中試生產(chǎn)，年生產(chǎn)能力2257萬只，石英諧振式稱重傳感器的批量生產(chǎn)在國內(nèi)外屬于首創(chuàng)，開發(fā)了兩大系列7個品種的電子衡器，建立了深圳清華傳感設(shè)備公司。 微機(jī)械加工（MEMS）工藝在壓力傳感器的生產(chǎn)中得到實(shí)際應(yīng)用。解決了擴(kuò)散硅芯片的穩(wěn)定性和免補(bǔ)償工藝，提高了可補(bǔ)性、穩(wěn)定性、一致性，成品率80%。實(shí)現(xiàn)4英寸片批量生產(chǎn)工藝。 InSb磁敏薄膜芯片的制備工藝由化合物蒸鍍過渡到In和Sb的單質(zhì)蒸鍍，成品率達(dá)到60%，在南京中旭微電子公司進(jìn)行生產(chǎn)。 完成了51個品種、72個規(guī)格的新產(chǎn)品開發(fā)。微壓傳感器、高溫硅集成開關(guān)、快響應(yīng)電流傳感器、硅集成線性傳感器、電化學(xué)CO傳感器、低濃度NO2傳感器、長壽命高分子濕度傳感器、低功耗氣體傳感器、小型固態(tài)PH傳感器等新產(chǎn)品進(jìn)行批量生產(chǎn)。在突破關(guān)鍵技術(shù)之后，建立了新疆傳感器公司和武漢湖北中邦電子有限公司，產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)超小型NTC熱敏電阻、過載保護(hù)用PTC熱敏電阻。 “十五”期間：“產(chǎn)業(yè)化研究”成為攻關(guān)重要內(nèi)容 “先進(jìn)制造基礎(chǔ)件開發(fā)研究和應(yīng)用”中，傳感器產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究是該項(xiàng)目的重要攻關(guān)內(nèi)容之一，列了三個專題，分別是： ——差壓、靜壓、溫度三參數(shù)一體化多功能傳感器產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，為國內(nèi)智能工業(yè)變送器配套。年生產(chǎn)能力達(dá)到2萬只； ——低功耗強(qiáng)磁體薄膜磁阻器件系列產(chǎn)品開發(fā)，為工業(yè)計(jì)量儀表配套。年生產(chǎn)能力達(dá)到50萬只； ——可靠性增長技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)上述兩種傳感器的可靠性增長。一體化多功能傳感器達(dá)到5萬小時，低功耗強(qiáng)磁體薄膜磁阻器件達(dá)到六級。 “十一五”至今 “傳感器的規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化問題”成為傳感器的熱點(diǎn)，引起多方關(guān)注。
再識中國傳感器 分析中國傳感器體系建設(shè)、企業(yè)發(fā)展情況，分析傳感器產(chǎn)業(yè)鏈及市場狀況。結(jié)合傳感器代表性企業(yè)及新產(chǎn)品新技術(shù)，分析中國傳感器地位。
目前形成了以中科院研究所、國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、高等院校為核心的研發(fā)體系。以傳感器國家工程研究中心、企業(yè)為主體的產(chǎn)業(yè)體系。以物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、人工智能、消費(fèi)電子、民生工程等為對象的應(yīng)用體系。 傳感器企業(yè)統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及分類情況：
傳感器生產(chǎn)制造型企業(yè)產(chǎn)品分類：
傳感器區(qū)域產(chǎn)業(yè)布局分析：
傳感器分類標(biāo)準(zhǔn)：
傳感器分類（按照檢測原理分類）：
傳感器產(chǎn)業(yè)鏈“基本”打通：
傳感器標(biāo)準(zhǔn)制訂工作卓有成效
可以估計(jì)，2019年中國傳感器市場銷售額大約1000億元人民幣（來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院）：
國內(nèi)傳感器代表性企業(yè)一覽：
傳感器研發(fā)水平不斷提高，涌現(xiàn)了一批新技術(shù)：
中國傳感器（技術(shù)、產(chǎn)業(yè)）發(fā)展趨勢：
1、系統(tǒng)化 系統(tǒng)化指不把傳感器或傳感技術(shù)作為一種單獨(dú)器件或技術(shù)考慮，而是按照信息論和系統(tǒng)論要求，應(yīng)用工程研究方法，強(qiáng)調(diào)傳感器和傳感技術(shù)發(fā)展的系統(tǒng)性和協(xié)同性。 將傳感器置于信息識別和處理技術(shù)的一個重要組成部分，將傳感技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)協(xié)同發(fā)展。必須系統(tǒng)地考慮傳感技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、通信技術(shù)之間的獨(dú)立性、相融性、依存性。而智能網(wǎng)絡(luò)化傳感器正是這種發(fā)展趨勢的主要標(biāo)志之一。
2、創(chuàng)新性 創(chuàng)新性主要包括利用新原理、新效應(yīng)、新技術(shù)。 如利用納米技術(shù)，制作納米傳感器。與傳統(tǒng)傳感器相比，尺寸減小、精度提高、性能大大改善，為傳感器的制作提供了許多新方法。 利用量子效應(yīng)研制具有敏感某種被測量的量子傳感器，像共振隧道二極管、量子阱激光器、量子干涉部件等，具有高速(比電子敏感器件快1000倍)、低耗(能耗比電子敏感器件低1000倍)、竊效、高集成度、高效益等優(yōu)點(diǎn)。 利用新材料開發(fā)新型傳感器。如利用納米材料，制作的鈀納米112傳感器、金納米聚合物傳感器、碳納米聚合物傳感器、電阻應(yīng)變式納米壓力傳感器。 利用納米材料的巨磁阻效應(yīng)，科學(xué)家們己經(jīng)研制出各種“納米磁敏傳感器”。研發(fā)特種用途、特種環(huán)境、特殊工藝的傳感器。如在高溫、高壓、耐腐蝕、強(qiáng)輻射等環(huán)境F的傳感器。 利用3D打印技術(shù)的傳感器。柔性傳感器，量子傳感器等。 3、微型化 在自動化和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，要求傳感器本身的體積越小越好。 傳感器的微型性是指敏感元件的特征尺寸為“毫米(mm)—微米(um)—納米(nm)”類傳感器。這類傳感器具有尺寸上的微型性和性能上的優(yōu)越性，要素上的集成性和用途上的多樣性，功能上的系統(tǒng)性和結(jié)構(gòu)上的復(fù)合性。 傳感器的微型化決不僅僅是特征尺寸的縮微或減小，而是一種有新機(jī)理、新結(jié)構(gòu)、新作用和新功能的高科技微型系統(tǒng)。其制備工藝涉及MEMS技術(shù)、1C技術(shù)、激光技術(shù)、精密超細(xì)加工技術(shù)等。 4、智能化 傳感器的智能化是指傳感器具有記憶、存儲、思維、判斷、自診等人工智能。其輸出不再是單一的模擬信號，而是經(jīng)過微處理器后的數(shù)字信號，甚至具有執(zhí)行控制功能。 技術(shù)發(fā)展表明：數(shù)字信號處理器(DSP)將推動眾多新型下一代傳感器產(chǎn)品的發(fā)展。隨著5G通信、大數(shù)據(jù)、AR、VR,云計(jì)算等的發(fā)展，以及機(jī)器人內(nèi)動駕駛、人工智能等新技術(shù)應(yīng)用，世界從原有的電了時代進(jìn)入智能時代，傳感器也迎來一個新的智能化時代。
智能傳感器廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、新型高端汽車、工業(yè)檢測與控制、智能醫(yī)用、智能農(nóng)業(yè)、智能交通等領(lǐng)域。 美國圣何塞的Accenture實(shí)驗(yàn)室，研宄出一種叫“智能塵?！钡膫鞲衅鳌Ｔ搨鞲衅鳂O其微小，能測溫度、濕度、光等參數(shù)，該傳感器中嵌入了微處理器、軟件代碼、無線通信系統(tǒng)，可以噴灑到樹上或其他物體上，當(dāng)檢測到異常時，能發(fā)出信號，對所在地區(qū)進(jìn)行監(jiān)測。 5、無源化 傳感器多為非電量向電量的轉(zhuǎn)化，工作時離不開電源，在野外現(xiàn)場或遠(yuǎn)離電網(wǎng)的地方，往往用電池或太陽能供電，研制微功耗的無源傳感器是必然的發(fā)展方向，既節(jié)省能源，又能提高系統(tǒng)壽命。
6、網(wǎng)絡(luò)化 網(wǎng)絡(luò)化是指傳感器在現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議，使現(xiàn)場測控?cái)?shù)據(jù)就近登臨網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)所能及的范圍內(nèi)實(shí)時發(fā)布和共享信息。要使網(wǎng)絡(luò)化傳感器成為獨(dú)立節(jié)點(diǎn)，關(guān)鍵是網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)化。目前己有“有線網(wǎng)絡(luò)化傳感器”和“無線網(wǎng)絡(luò)化傳感器”。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由布設(shè)在無人值守的監(jiān)控區(qū)內(nèi)，具有通信與計(jì)算能力的微小傳感器節(jié)點(diǎn)組成，根據(jù)環(huán)境自主完成指定任務(wù)的“智能”自治測控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種測控網(wǎng)絡(luò)。 7、產(chǎn)業(yè)化 加速形成傳感器從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展模式，揭示傳感器產(chǎn)業(yè)化規(guī)律，成本、價(jià)格之間的辯證關(guān)系，產(chǎn)業(yè)化是中國傳感器真正走出象牙之塔的關(guān)鍵之步。
在設(shè)計(jì)技術(shù)、制造技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)四個方面與國外差距明顯：
國內(nèi)傳感器沒有進(jìn)入“重點(diǎn)領(lǐng)域、重點(diǎn)行業(yè)、重大工程”，沒有進(jìn)入國民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場：
傳感器風(fēng)險(xiǎn)猶存 1、關(guān)鍵核心技術(shù)未能突破，產(chǎn)業(yè)化難點(diǎn)未能解決，高端核心傳感器依賴進(jìn)口。 3、一些高端傳感器，國外對中國明確禁運(yùn)
對中國傳感器產(chǎn)業(yè)的4點(diǎn)思考 1、重組國家隊(duì)，加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，突出創(chuàng)新——培養(yǎng)多個領(lǐng)域傳感器領(lǐng)軍人才。
2、強(qiáng)化傳感器產(chǎn)業(yè)鏈的研究和建設(shè)——培育中國傳感器標(biāo)志性企業(yè)。
3、用好、用活現(xiàn)有的MEMS傳感器芯片工藝線——培養(yǎng)傳感器大國工匠。
4、盡快解決工業(yè)基礎(chǔ)類傳感器中“有器無芯”問題——培養(yǎng)眾多傳感器企業(yè)家
結(jié)束語
來源：傳感器國家工程研究中心 |
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