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探寻国产高端传感器的进阶之路

来源:新华社2019-12-02 16:50

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  新华社上海12月2日电 题:探寻国产高端传感器的进阶之路

  新华社记者杜康

  迈入“万物互联”时代,首先要解决“感知”问题。传感器作为信息时代的“眼耳口鼻”,对外界信息进行收集。然而,一方面是我国传感器市场快速增长,一方面却是国产高端传感器亟待突破。从工艺提升到工程迭代,国产高端传感器的进阶之路何寻?

  你的手机上有多少个传感器?仅拿拍照功能来说,图像传感器能够处理弱光,进行自动对焦、高速对焦等;运动传感器则防抖动。此外,加速度传感器可以用来计步,以及手势识别;环境光感测器帮助自动调节屏幕明暗。一款手机上面已经集成了几十块传感器。

  相较最初,如今的传感器体积更小、功耗低、成本也不断下降。这与MEMS技术紧密相关,MEMS也即微小的电学机械系统。以硅片等半导体为技术载体,MEMS传感器将采集来的精敏信号,通过电路放大。上海微技术工业研究院总经理丁辉文介绍,从最“基本”物理传感,如对振动和压力的感知,到光,再到红外、声音,多传感器融合以及人工智能技术的融入将是未来的方向。

  近几年我国传感器市场规模一直保持较快增长。根据前瞻产业研究院6月份发布的《中国传感器制造行业发展前景与投资预测分析报告》,2018年行业市场规模达到1472亿元,同比增长13.2%,近5年均保持两位数的增长率。

  虽然我国传感器市场保持较快增长,但一直面临着“高端传感器有待突破”的问题。“我国传感器产业已经形成从研发、设计、生产到应用的完整产业体系,但总体与国际先进水平尚有差距,高端智能传感器近80%依赖进口,尤其是芯片。”丁辉文说。

  不过值得一提的是,记者调查发现,在越来越多的细分领域,出现了高端国产传感器的身影。

  以高精度喷墨打印头为例,傲睿科技董事长关一民介绍,除了墨水打印,傲睿在生物打印方面也有进展。将细胞溶液置于类似墨盒的装置中,传感器对流速、温度等精准控制,喷头逐个将细胞按照一定结构在培养皿上进行排列,生成类组织。这些类组织可以在药物研发中发挥作用,代替小白鼠“试药”,观察药物的毒性反应。

  矽睿科技在运动传感器方面有所突破。“我们用10个参数对运动的速度、加速度、转动、高度进行描述。相关的加速度计、磁传感器、陀螺传感器、惯性传感器(IMU)芯片累计销售已经达到1亿颗。”矽睿科技首席执行官孙臻介绍。

  关于国产高端传感器的发展机会,关一民介绍,目前一些省市建设的“中试线”,帮助很多创新的小传感器厂商实现从图纸到样品的落地。

  高端传感器需要设计和生产工艺的紧密配合,并在应用、设计、生产过程中不断循环优化产品。但由于小传感器厂商产量低、资金有限,很多大型代工厂不愿意为小公司进行工艺优化调整,“性价比不高。即使调试成功,小公司需要代工生产的芯片数量有限,收入金额低,同时工艺调试过程中耗费的人力物力,并不低于大公司的‘大单子’。”丁辉文说。

  所谓中试线,也即产品进行中间性试验的产线,对于一些创新的小传感器厂商来说,可以部分代替过去代工厂,有机会不断进行工艺优化。

  上海微技术工业研究院拥有一条8英寸研发中试线。“目前线上有90多个项目在研发、中试和量产导入,大部分都是创业阶段小公司的项目。”丁辉文介绍。

  此外,丁辉文认为,国产高端传感器的发展,还有赖于结合实际应用,不断进行工程上的迭代。

  “在我们看来,传感器属于‘超越摩尔领域’,不再完全追求工艺线宽的持续缩微,也与材料、工艺密切相关。在很多细分领域,我们的设备和工艺线宽与国外基本在同一代,细节工艺积累差距较大。然而国内广阔的物联网市场,使得我们距离应用场景更近,有利于技术的迭代更新。”丁辉文说。

  孙臻介绍,随着供应链安全受到重视,一些下游厂商,如手机品牌开始向国内寻求产品替代,有助于国内高端传感器市场的发展。此外,定制化传感器正在成为趋势,选择国内传感器也更灵活。

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