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中国传感器厂商突围高端MEMS!中兴首次实现FBAR器件小规模生产

进入物联网时代,几乎没有哪个领域不会用到传感器。目前,中国对传感器的需求与日俱增,中国MEMS 市场的年需求增长率在20%以上,但国产产品还远远无法满足市场需求,中低端产品聚集,中高端产品匮乏,与国际大企业之间的差距较大。不过,在日前于深圳举办的第三届MEMS传感器创新技术应用对接会暨中国半导体行业协会MEMS分会市场年会上,陈贤在开幕词中指出,“这并不代表中国的传感器企业就没有机会,因为中国巨大的市场需求将会催生出传感器领域中具有创新能力的企业和公司脱颖而出,不断壮大,跟半导体芯片行业一样会慢慢追赶,直至并列甚至超越。”

在物联网时代,MEMS传感器究竟面临着哪些挑战和机遇?来自业界的大咖从不同的应用领域探讨了MEMS传感器的市场机会和需要提升和创新的地方。736esmc

中国MEMS 市场年需求增长率20% 中高端产品供给能力不足

东南大学MEMS教育部重点实验室主任黄庆安在题为“颠覆性技术—微纳传感器技术发展及应用”的主题演讲中提到,早在2014年,以微纳传感器为代表的先进传感器技术连同3D打印、纳米材料、下一代机器人、人工智能一起,就被美国先进制造业协会认为是对美国未来制造业带来巨大影响的5项颠覆性技术,其学术界和产业界都投入大量资源研究。
而中国目前的MEMS 市场的年需求增长率都在20%以上,中低档产品基本能满足市场需求 (60% -70% ),老产品比例占 60% 以上,新产品明显不足,高新技术类产品更少,数字化、智能化、微型产品严重欠缺。因此,MEMS蕴含着巨大的创新与市场空间,近年已经成为政府、社会资金投资的热点领域之一。
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深圳狗尾草智能科技有限公司COO严汉明的演讲重点讲述了传感器在机器人中的应用。他表示,机器人的传感器非常关键,数据采集、信号输入都非常依赖传感器的应用和结合。736esmc

目前,声觉、声觉传感器在机器人上的应用较为常见。人们对机器人智能化程度的期待在不断提高,尤其是需要自主规划路径、避障、抓取物体的机器人,还有需要作出细微精确动作的机器人对传感器都提出了更高要求,更需要不同传感器之间协调、整合成一个有机整体,形成如同人体神经系统一样的判断决策机制。
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上海工研院系统集成副总裁李宏则介绍了智能传感器在智能家居、智慧城市上的应用。他提到传感器最早在汽车上得到广泛应用,进而在智能手机上也有一个爆发的机会,然后到了物联网时代,几乎没有哪个领域不会用到传感器了。736esmc

尤其现在提到比较多的智能家居和智慧城市两个方面,因为有了传感器之后,人与原来房屋之间的关系在发生变革,从以前的静态到现在动态的交互;而整个城市的基础设施因为传感器的不断运用几乎面临着重新改造,整个城市会因为传感器而连接成一个网络。736esmc

因此,在硬件层面,传感器本身的精度需要提升。同样,在系统软件层面,也需要借助大数据技术来保证海量的传感器产生的海量数据能行成完美交融,而产生实际价值,而非死数据。
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麦姆斯咨询有限公司总经理王懿的演讲分享了自己对传感器市场调研的一些心得。他指出我国传感器市场从出货量、产值、市场规模、技术水平都跟国外有着较大差距,尤其传感器的仿真软件、设计工具、制造装备基本上是靠进口。传感器虽然是消耗量巨大的微型产品,但是本身技术的进步导致价格在不断下降,如果只能靠走量来获利,企业的路会越来越难走。736esmc

因此,国产传感器厂家需要有技术、基本原理、工艺等方面创新,哪怕是微创新。比如将传感器芯片加上后端的处理电路,把一些算法再融合到MEMS里面,就形成了软硬结合的智能传感器;比如谐振式的、压电式的传感器;比如多传感器的集成封装等创新。736esmc

现在国家层面已经意识到传感器与半导体芯片产业一样需要大力扶持,例如公信部发布了智能传感器的三年的行动指南,目的是为了提升中高端产品的供给能力,推动我国智能传感器的发展步伐,希望到2019年我国智能传感器有突破,涌现出一批有创新活力的企业。
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民用级医疗、智慧家庭对MEMS传感器提出了哪些新要求?

在“MEMS与消费类应用”的分论坛上,广州中科新知科技有限公司研发总监刘勇在演讲中将自己作为医疗终端产品的制造商身份而对传感器市场的思考。未来,医学的发展会以人体健康而非疾病为方向,因而也必然带动医疗健康产业快速发展。专业医疗市场和普通消费市场的融合使得很多公司进入到消费级医疗健康行业里。736esmc

但是,需要注意的是,在民用环境下,医疗健康设备并非由专业人员操作,很多情况下取得的一些数据质量也不能同专业医疗环境相比。因此,对于民用级医疗健康设备来说,获取准确数据的能力至关重要,对优质的传感器的要求不言而喻。736esmc

除此之外,民用级医疗健康设备使用的便利性是获得用户黏性的必然条件。传感器的低功耗和小体积也必然成为标配。对于将民用级医疗健康设备作为自己应用市场的传感器厂家来说,就必然要考虑针对这样特定场景下的要求,如数据检测的稳定性、一致性、高精度等,否则,长期下来,用户会失去对医疗产品的信心。
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苏州工业园区纳米产业技术研究院有限公司研发总监马清杰则介绍了苏州纳米科技公司在纳米产业方面做的一些努力。苏州纳米科技发展有限公司是苏州工业园区为了支撑带动MEMS、纳米产业的发展而成立的专业公司,拥有研发、设计、加工全产业链能力。也有国内第一支专注于纳米产业投资的股权基金,投资该领域的一些有成长潜力的公司,并提供资金支持、技术支持、代工业务等配套服务,形成一个完整、全面、专业的纳米产业服务平台,帮助整个产业的健康快速发展,更欢迎有意向的公司去苏州成立公司,共同合作。
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中电海康集团有限公司产业规划与发展部行业总监杨佳文以海康威视的发展路径为实例介绍了产业最前沿的技术动向,特别是未来基于MRAM(磁性随机存储器)可能会改变物联网的现有架构体系。736esmc

海康威视从数字摄像到网络摄像到智能摄像的发展历程,表明以机器学习的图像AI能力将会成为未来视频行业的主流甚至标配,让摄像头从看的见、看的清到看得懂,会重新定义机器、视频图像与现实生活的关系。736esmc

而海康威视正在积极布局以MRAM为代表的的微纳感知产业,MRAM(Magnetic Random Access Memory) 是一种非挥发性的磁性随机存储器。它拥有静态随机存储器(SRAM)的高速读取写入能力,以及动态随机存储器(DRAM)的高集成度,几乎可以无限次地重复写入。这种底层技术的变革会带来视频计算、分析能力的集合倍数增长,改变目前的市场格局,高通、英特尔、IBM、台积电、索尼、东芝等国际巨头都在纷纷布局这一新兴领域。据介绍,海康威视正在杭州青山湖投资兴建产业基地,年底第一款测试芯片热会出来。
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海尔集团开放创新中心产品创意总监朴成杰谈了来自家电制造业对智慧家庭与传感器之间关系的思考。海尔作为中国家电行业的龙头企业,在智慧家庭上的探索也走得最早走得最远,从单品智能、到家电联网、到全屋场景化,海尔对智慧家庭的理解和推进都在不断深入。736esmc

谈到智慧家庭与传感器的关系是时,朴成杰将智慧家庭里的传感器的使用分为两大类,一类是有明确需求的,比如空气传感器,就是要检测空气中各种污染的浓度数值;还有一类是没有特别明确的需求,只能通过生活经验提炼成场景要求,比如要求智能冰箱要能检测长时间储存食物产生的亚硝酸盐浓度,在传感器方案上如何实现没有现成的案例可供参考,只能寻求跨界合作。736esmc

为此,海尔建立了一个跨行业的开放合作平台,融汇了化学、营养学、医学等很多方面的技术专家共同参与,探讨如何从传感器层面开始创新,解决生活中遇到的一些痛点问题,因为毕竟家电的智能程度往往是建立在传感器方案的合理性与精度之上的。736esmc

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MEMS与家电、VR和可穿戴结合,将释放出怎样的能量?

在“MEMS与行业应用”分论坛上,邵行(苏州)智能科技有限公司总经理刘廷宇介绍了声表面波技术用于录波器的开发和应用。随着手机滤波器的广泛使用,该技术得到了业界高度重视,同时,基于声表面波技术的特点,特别是天然无源无线、工作温度广泛、传感和识别一体的复合传感器更是得到了业界的重视。
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美的中央研究院创新中心传感器专家伍叔云博士则从应用层面探讨了对传感器的需求。伍叔云指出,家电中传感器技术应用大于85%,而且会越来越多。家电中传感器技术的应用趋势将是智能感知芯片技术/数字化以及有更多创新运用。美的的传感器技术应用策略将是传感器同时与人工智能技术相结合,深化传感器共性技术的产品转化,实现智能家电、智慧家居、机器人、智能制造等产业的领先。
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晨芯时代科技有限公司虚拟现实事业部研发总监张斌从VR应用领域介绍了传感器的重要性。他表示:VR设备硬件中,各种传感器占据了非常重要的地位,特别是多传感器的数据融合算法,影响用户的直接体验,是带来沉浸感的基础。同时,他也指出了VR对传感器在精度、算法和其他如温漂等方面的进一步需求,希望能用传感器厂商密切配合,将VR越做越好。
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苏州聚宜工坊信息技术有限公司联合创始人黄哲军介绍了可穿戴设备对传感器小型化、低功耗和多功能组合的需求。利用柔性传感器技术,聚宜工坊开发了能变频发热的“暖科技”智能穿戴设备,可用于户外保暖衣和衬衣中,解决室内外自动保暖需求。
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深圳华强旗舰事业部总经理徐晓晓分享了MEMS行业现在和市场规模,她表示,预计2016到2020年,MEMS复合增长率在全球为11%,预计2020年市场规模将达1717亿美元,物联网时代的到来对传感器的需求带来极大的发展机遇。
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中兴通讯股份有限公司教授级高工/材料技术专家杜良桢从技术原理、加工及装配工艺、技术应用和技术市场发展前景等各方面介绍了薄膜体声波谐振器技术(FBAR),该技术可以广泛应用于智能手机、平板电脑、GPS以及北斗系统、微基站、工业医疗军事无线通信等等,市场规模及其巨大。不过FBAR器件之前都需要从国外进口,而近期中兴与天津大学展开的产学研合作取得一定成功,FBAR技术上已经研制成功并实现小规模生产,是我国在此领域跻身于世界先进水平。
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