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传感器转型关键阶段来临 本土市场需合理布局

发布日期:2016年03月18日    浏览次数:2465

   传感器技术及传感器产业的重要地位已日益凸显。目前,我国已经有1700余家从事传感器研制、生产和应用的企事业单位,但均以生产中低端产品为主,技术水平相对落后。我们需要在“十三五”期间合理布局,去实现“弯道超车”。

  传感器产业整体起步较晚,我国与国外的差距较小,而现在正是由传统向新型传感器转型的关键阶段,布局得当有可能实现“弯道超车”。

  物联网所需的大量传感器芯片只需完成简单的数据采集、存储和传输,这就要求芯片必须低功耗、低价格。借助现有的材料、封装技术,这些性能在45nm芯片上即可完美呈现。而我国在45nm左右制程和8英寸晶圆上有成熟的产业布局,随着物联网的发展,这些产能将得到最大程度的释放。

  所以说,一方面物联网的超大规模市场将大大拉动集成电路产业的发展;另一方面,物联网所需传感器的特性也有望改变集成电路发展路径,让现有制程的集成电路有了更多发挥空间,这对我国集成电路的发展是极大的机会。

  此外,传感器产业不仅蕴含着巨大的市场,更是与国家信息安全紧密相关。传感器作为外界信息的重要来源和物联网信息互联的基础,也成为易受攻击的环节之一。若有闪失,不仅可能导致数据泄露和网络入侵等问题,更有可能将虚假数据传入网络冲击后续所有应用。实现传感器的自主可控和安全可靠,是保障我国信息安全不可缺失的重要一环。

国家应出台具有延续性的产业政策

  专家指出,由于传感器产业横跨多个领域,长期以来分属不同的行业及部门管理,致使产业管理过于分散,缺乏统一协调机制,各行业主管部门所制定的传感器产业发展政策,因管理范围不同难免会有局限性。国家长期以来出台的产业发展政策,缺乏基于全产业链高度的战略规划,无法满足国内高速发展的产业需求。

  为此,郭源生建议,政府应对传感器行业重新定位并确立发展目标,结合行业特征进行顶层设计,制定产业化发展的中长期战略规划,出台具有延续性的产业发展政策,加强产业宏观引导,促进产业协同创新能力的提升。对行业进行合理的结构调整和产业布局,为行业持续发展创造条件。

  针对行业的具体发展措施,王喆垚表示,由于传感器种类多、差异大,因此难以通过一个代工厂的模式促进整个行业的进步。从国外传感器产业的发展来看,主要的几家企业都是从具体产品突破,包括设计、制造、封装、信号处理等,由一个企业把整个技术链吃透,然后围绕着基于类似技术的产品,再逐渐扩大产品种类和规模。尽管也有少数企业如美国的Invensense等,自己没有生产线,完全依靠代工成长为大型企业,但他们在结构设计和封装方面有原始性的创新,才能得以发展。

  王喆垚强调,如果在设计、制造和封装环节没有独特的创新技术,就必须把制造工艺、噪声抑制、封装和读出电路等主要技术环节充分掌握和突破,然后才可以依靠成本优势进行竞争;高附加值的产品则必须依靠原始性的创新,包括设计、制造和封装等一个或多个环节。

  研发投入也是传感器产业发展的一大痛点。传感器与传统IC的重大区别在于多种类和个性化,不同的器件之间没有完全标准的工艺,涉及不同的参量,导致每个系列的产品都要从前端研发重新投入,因此前期研发需要大量的资金与时间。同时,中高端的MEMS器件良品率约为70%~80%,需要通过大量数据来稳定一个工艺,长期的改进和磨合工艺也需要持续投入。

  对此,北京大学微纳电子学研究院主任廖怀林建议,应建立中立的、无依托单位的国家传感器研发中心,由国家基金、风险基金、企业投资进行完全市场化运作,重点解决企业研发能力弱、研发投入不足或者风险高、科研单位技术转移困难等问题。

  “相关项目可按照一定比例投入,如企业和研发中心110。企业可以获得项目产业化的优先权,研发中心在企业有盈利的情况下可以通过产业授权获得回报。”廖怀林提出,“项目既可以是由研发中心通过自己的技术委员会遴选的,也可以来自企业委托或者是由科研单位转入的成套技术。而且不妨让科研单位人员保留人事关系,带着技术到研发中心组织产业化开发。”

传感器产业整体起步较晚,我国与国外的差距较小,而现在正是由传统向新型传感器转型的关键阶段,布局得当有可能实现“弯道超车”。

  物联网所需的大量传感器芯片只需完成简单的数据采集、存储和传输,这就要求芯片必须低功耗、低价格。借助现有的材料、封装技术,这些性能在45nm芯片上即可完美呈现。而我国在45nm左右制程和8英寸晶圆上有成熟的产业布局,随着物联网的发展,这些产能将得到最大程度的释放。

  所以说,一方面物联网的超大规模市场将大大拉动集成电路产业的发展;另一方面,物联网所需传感器的特性也有望改变集成电路发展路径,让现有制程的集成电路有了更多发挥空间,这对我国集成电路的发展是极大的机会。

  此外,传感器产业不仅蕴含着巨大的市场,更是与国家信息安全紧密相关。传感器作为外界信息的重要来源和物联网信息互联的基础,也成为易受攻击的环节之一。若有闪失,不仅可能导致数据泄露和网络入侵等问题,更有可能将虚假数据传入网络冲击后续所有应用。实现传感器的自主可控和安全可靠,是保障我国信息安全不可缺失的重要一环。

国家应出台具有延续性的产业政策

  专家指出,由于传感器产业横跨多个领域,长期以来分属不同的行业及部门管理,致使产业管理过于分散,缺乏统一协调机制,各行业主管部门所制定的传感器产业发展政策,因管理范围不同难免会有局限性。国家长期以来出台的产业发展政策,缺乏基于全产业链高度的战略规划,无法满足国内高速发展的产业需求。

  为此,郭源生建议,政府应对传感器行业重新定位并确立发展目标,结合行业特征进行顶层设计,制定产业化发展的中长期战略规划,出台具有延续性的产业发展政策,加强产业宏观引导,促进产业协同创新能力的提升。对行业进行合理的结构调整和产业布局,为行业持续发展创造条件。

  针对行业的具体发展措施,王喆垚表示,由于传感器种类多、差异大,因此难以通过一个代工厂的模式促进整个行业的进步。从国外传感器产业的发展来看,主要的几家企业都是从具体产品突破,包括设计、制造、封装、信号处理等,由一个企业把整个技术链吃透,然后围绕着基于类似技术的产品,再逐渐扩大产品种类和规模。尽管也有少数企业如美国的Invensense等,自己没有生产线,完全依靠代工成长为大型企业,但他们在结构设计和封装方面有原始性的创新,才能得以发展。

  王喆垚强调,如果在设计、制造和封装环节没有独特的创新技术,就必须把制造工艺、噪声抑制、封装和读出电路等主要技术环节充分掌握和突破,然后才可以依靠成本优势进行竞争;高附加值的产品则必须依靠原始性的创新,包括设计、制造和封装等一个或多个环节。

  研发投入也是传感器产业发展的一大痛点。传感器与传统IC的重大区别在于多种类和个性化,不同的器件之间没有完全标准的工艺,涉及不同的参量,导致每个系列的产品都要从前端研发重新投入,因此前期研发需要大量的资金与时间。同时,中高端的MEMS器件良品率约为70%~80%,需要通过大量数据来稳定一个工艺,长期的改进和磨合工艺也需要持续投入。