3.1 未來技術(shù)發(fā)展方向
目前,國外傳感器產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展趨勢是應(yīng)用微機(jī)械和微電子相結(jié)合的MEMS工藝、新材料、高精度補(bǔ)償技術(shù)和高可靠性設(shè)計(jì)技術(shù),使傳感器產(chǎn)品逐步向集成化、智能化、微型化、可移動(dòng)、多樣化方向發(fā)展。
(1)集成化:一種是同類型多個(gè)傳感器的集成,即同一功能的多個(gè)傳感元件用集成工藝在同一平面上排列,組成線性傳感器。另一種是多功能一體化,如幾種不同的敏感元器件制作在同一硅片上,制成集成化多功能傳感器,集成度高、體積小,容易實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償和校正,是當(dāng)前傳感器集成化發(fā)展的主要方向。
(2)智能化:智能傳感器這一概念是由國外引進(jìn)的,通常定義為:帶有微處理器,具有信息處理和通信功能的傳感器。處理功能包括:自標(biāo)定、自采集、自補(bǔ)償、自檢驗(yàn)、自處理、自存貯、自決策、自優(yōu)化等功能;通信功能包括雙向通信、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字輸出或符號(hào)輸出功能,即其輸出不再是單一的模擬信號(hào),而是經(jīng)過微處理器后的數(shù)字信號(hào)。
(3)微型化:隨著各應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展的需要,要求傳感器本身的體積越小越好。傳感器的微型化是指敏感元件的特征尺寸為mm→μm→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。其制備工藝涉及等。傳感器將MEMS技術(shù)、IC技術(shù)、激光技術(shù)、精密超細(xì)加工技術(shù)引入傳感器的生產(chǎn)制造,實(shí)現(xiàn)了規(guī)?;a(chǎn),并為傳感器微型化發(fā)展提供了重要的技術(shù)支撐。
(4)可移動(dòng):進(jìn)入21世紀(jì)后,由于MEMS技術(shù)、低功耗的模擬和數(shù)字電路技術(shù)、低功耗的無線射頻(RF)和無線傳感網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,克服了節(jié)點(diǎn)資源限制,并滿足了傳感器網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性、容錯(cuò)性等要求,使得開發(fā)小體積、低成本、低功耗的無線微傳感器成為可能。無線通信及組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,可使大量傳感器通過網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成智能化、協(xié)同工作的信息感知系統(tǒng),從而提高了傳感器的分布式、大面積信息探測能力,使傳感網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)成為可能。
(5)多樣化:新材料技術(shù)的突破加快了多種新型傳感器的涌現(xiàn)。新型敏感材料是傳感器的技術(shù)基礎(chǔ),材料技術(shù)研發(fā)是提升性能、降低成本和技術(shù)升級的重要手段。除了傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料、光導(dǎo)纖維等,有機(jī)敏感材料、陶瓷材料、超導(dǎo)、納米和生物材料等成為研發(fā)熱點(diǎn),生物傳感器、光纖傳感器、氣敏傳感器、數(shù)字傳感器等新型傳感器加快涌現(xiàn)。
3.2 行業(yè)發(fā)展措施建議
根據(jù)《智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動(dòng)指南 (2017-2019年)》的總體目標(biāo)要求,針對行業(yè)現(xiàn)存的自主核心技術(shù)薄弱、優(yōu)異產(chǎn)品缺乏、產(chǎn)品可靠性差、科技創(chuàng) 新及其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展緩慢等問題,提出傳感器及儀器儀表行業(yè)下一步重點(diǎn)發(fā)展措施建議如下:
(1)完善傳感器及儀器儀表公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè),推動(dòng)科技創(chuàng) 新和產(chǎn)業(yè)相結(jié)合。進(jìn)一步完善技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、檢測及公共服務(wù)能力,借鑒文物裝備、醫(yī)療儀器等專項(xiàng)組織模式,主配牽手、產(chǎn)需對接,助力產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展。
(2) 建設(shè)傳感器及儀器儀表創(chuàng) 新中心,助力行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。建設(shè)創(chuàng) 新中心,攻克可靠性、穩(wěn)定性、高精度、封測工藝、批量化校準(zhǔn)等共性技術(shù)難題,形成一批具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)和核心競爭力的關(guān)鍵技術(shù)成果,研發(fā)適用于消費(fèi)電子、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、生物醫(yī)療等行業(yè)的量大面廣智能傳感器以及面向航天航空、深海探測等特殊應(yīng)用的智能傳感器產(chǎn)品,培養(yǎng)一批復(fù)合型創(chuàng) 新人才骨干,設(shè)計(jì)與制造技術(shù)達(dá)到國際水平。2018年7月國家智能傳感器創(chuàng) 新中心在上海啟動(dòng),專注傳感器設(shè)計(jì)集成技術(shù)、先進(jìn)制造及封測工藝等技術(shù)創(chuàng) 新。
(3)培育傳感器及儀器儀表龍頭企業(yè),提升解決方案供給能力和水平。龍頭企業(yè)擁有強(qiáng)大的生產(chǎn)、市場和技術(shù)能力,在產(chǎn)業(yè)鏈中充當(dāng)著核心企業(yè)或系統(tǒng)集成商的角色,是產(chǎn)業(yè)生態(tài)成長的關(guān)鍵力量。以龍頭企業(yè)牽引,面向消費(fèi)電子、汽車電子、工業(yè)控制、健康醫(yī)療、文物保護(hù)、節(jié)能環(huán)保等重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域,開展智能傳感器及儀器儀表應(yīng)用示范。