傳感器作為現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱之一，是自動化監(jiān)測與智能控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，被譽為“萬物互聯(lián)之眼”。在工業(yè)4.0、物聯(lián)網(wǎng)、智能制造等新興技術(shù)蓬勃發(fā)展的當(dāng)下，傳感器技術(shù)的重要性愈發(fā)凸顯。然而，我國在傳感器領(lǐng)域仍面臨諸多技術(shù)瓶頸，亟待突破。
智能光纖傳感器：航空發(fā)動機(jī)監(jiān)測的“利器”
智能光纖傳感器主要用于航空發(fā)動機(jī)、重型燃?xì)廨啓C(jī)的狀態(tài)監(jiān)測，能對發(fā)動機(jī)工作過程中的壓力、溫度、振動、應(yīng)變、位移、尾氣成分等參數(shù)進(jìn)行實時測量，為發(fā)動機(jī)/燃?xì)廨啓C(jī)的工作狀態(tài)、健康狀態(tài)、故障分析提供數(shù)據(jù)支撐。國際上的工業(yè)巨頭如GE、西門子、普惠、羅爾斯羅伊斯等，都已將智能光纖傳感器用于自家發(fā)動機(jī)/燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品的狀態(tài)監(jiān)測。但我國在光纖智能傳感器領(lǐng)域的研究起步相對較晚，特別是在燃燒室超高溫環(huán)境的智能光纖傳感器方面，與國外的差距尤為明顯。這導(dǎo)致我國在高端航空發(fā)動機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的研發(fā)與生產(chǎn)中，不得不依賴進(jìn)口傳感器，不僅成本高昂，還面臨技術(shù)封鎖的風(fēng)險。
寬溫區(qū)硅壓力傳感器芯片：極端環(huán)境下的“守護(hù)者”
寬溫區(qū)硅壓力傳感器和芯片在傳感器領(lǐng)域占據(jù)著舉足輕重的地位，其使用溫度范圍在-55℃至225℃之間，且精度優(yōu)于25%FS。然而，我國在這一方向上的研究尚處于追趕階段，與世界先進(jìn)水平存在顯著差距。高可靠性MEMS高溫硅壓力傳感器是亟需突破的重點，同時低應(yīng)力無引線封裝、溫度補(bǔ)償以及高溫專用電路（ASIC）芯片等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，也是實現(xiàn)批量生產(chǎn)與重大技術(shù)裝備應(yīng)用的關(guān)鍵所在。在航空航天、石油化工、汽車制造等極端環(huán)境下，寬溫區(qū)硅壓力傳感器芯片的性能直接關(guān)系到設(shè)備的可靠性和安全性，其技術(shù)突破對于我國高端裝備制造業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。
MEMS陀螺芯片：消費電子與工業(yè)控制的“基石”
MEMS陀螺儀作為半導(dǎo)體行業(yè)的重要基礎(chǔ)元件，在消費電子、工業(yè)控制等多個領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。其技術(shù)門檻在傳感器領(lǐng)域中相對較高，吸引了眾多國內(nèi)外廠商的研發(fā)投入。然而，高端產(chǎn)品的研發(fā)工作仍主要集中于高校和科研機(jī)構(gòu)。歐美日等國家和地區(qū)的企業(yè)和科研單位在該領(lǐng)域已取得顯著進(jìn)展，但中國在MEMS陀螺芯片方面的起步較晚，發(fā)展速度相對較慢。目前，國內(nèi)具備自主設(shè)計和量產(chǎn)能力的企業(yè)寥寥無幾，產(chǎn)量和市場占有率均處于較低水平。據(jù)《中國傳感器（技術(shù)和產(chǎn)業(yè)）發(fā)展藍(lán)皮書》披露，國內(nèi)眾多消費電子廠商所使用的MEMS陀螺芯片主要依賴進(jìn)口，進(jìn)口率保守估計高達(dá)80%以上。這嚴(yán)重制約了我國消費電子和工業(yè)控制領(lǐng)域的發(fā)展，也使得我國在這些領(lǐng)域面臨技術(shù)卡脖子的風(fēng)險。
高性能磁傳感器：工業(yè)與汽車領(lǐng)域的“核心元件”
高性能磁傳感器技術(shù)壁壘高，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括工業(yè)自動化、醫(yī)療設(shè)備和汽車工業(yè)等，市場潛力巨大。以傳統(tǒng)燃油汽車為例，每輛汽車平均需配備30余個磁傳感器，涉及曲軸、電路、踏板等多個方面。而在智能自動駕駛汽車領(lǐng)域，磁傳感器的需求將更為迫切和細(xì)致。然而，當(dāng)前中國市場銷售的車輛中，磁傳感器市場幾乎被國外廠商壟斷，國內(nèi)嚴(yán)重依賴進(jìn)口。霍尼韋爾、村田、精量電子和羅姆等國際大廠占據(jù)了主導(dǎo)地位。同時，在精密制造、勘探、電力和儀器設(shè)備等工控領(lǐng)域所使用的高端磁傳感器，也大多被國際傳感器巨頭所把控，這對我國產(chǎn)業(yè)升級和自主化進(jìn)程構(gòu)成了重大威脅。國內(nèi)磁傳感器制造領(lǐng)域的研發(fā)基礎(chǔ)相對薄弱，設(shè)備、人才等資源匱乏，導(dǎo)致產(chǎn)品性能、良品率、成本及生產(chǎn)流程等方面均存在顯著不足。
紅外陣列傳感器：工業(yè)檢測與安防的“火眼金睛”
紅外陣列傳感器是一種在單一芯片上集成了80×60至240×180個敏感單元的紅外設(shè)備，能夠接收并檢測目標(biāo)物體所輻射的紅外能量。經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換，它能夠輸出與目標(biāo)物體溫度分布及紅外輻射強(qiáng)度相關(guān)的電信號。相較于日常廣泛應(yīng)用的單元紅外傳感器，紅外陣列式傳感器以其高精度、寬檢測范圍以及能夠輸出可視圖像信號的優(yōu)點，在工業(yè)檢測、家庭安防、智能家居、節(jié)能控制、醫(yī)療看護(hù)等多個領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，并有望逐步取代單元紅外傳感器成為市場主流。據(jù)知名市場研究機(jī)構(gòu)Yole的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，紅外陣列式傳感器的市場規(guī)模已超過10億美元，且年增長率高達(dá)50%以上。然而，當(dāng)前紅外陣列式傳感器的核心技術(shù)仍被ULIS、FLIR等歐美廠商所壟斷，國內(nèi)廠商在晶圓級封裝技術(shù)、信號處理專用芯片技術(shù)等方面仍需努力追趕。
集成式智能傳感器和微系統(tǒng)模組：物聯(lián)網(wǎng)時代的“智慧之眼”
隨著物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)和人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能傳感器和微系統(tǒng)模組的需求日益旺盛，全球科技巨頭紛紛搶灘布局。盡管我國在單體傳感器領(lǐng)域與歐美日等國家相比已明顯落后，但在集成式智能傳感器和微系統(tǒng)模組方面，我們與國際先進(jìn)水平站在了同一起跑線上。這無疑為我國提供了寶貴的追趕與超越的機(jī)會。我國應(yīng)充分利用SESUB（半導(dǎo)體基板埋入）和SiP（系統(tǒng)級封裝）等先進(jìn)工藝，推動集成式智能傳感器和微系統(tǒng)模組的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。同時，還需研發(fā)跨環(huán)境、聲學(xué)、慣性等多領(lǐng)域的集成式智能傳感器，并拓展其在手機(jī)、手表、手環(huán)、無線耳機(jī)、AR/VR、IoT、IPM（智能功率模塊）、TPMS胎壓監(jiān)測等消費類電子、汽車電子及智能家居等領(lǐng)域的應(yīng)用。
我國在傳感器領(lǐng)域面臨著諸多技術(shù)挑戰(zhàn)，但同時也蘊含著巨大的發(fā)展機(jī)遇。通過加大研發(fā)投入、加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作、培養(yǎng)高端人才等措施，我國有望在智能光纖傳感器、寬溫區(qū)硅壓力傳感器芯片、MEMS陀螺芯片、高性能磁傳感器、紅外陣列傳感器以及集成式智能傳感器和微系統(tǒng)模組等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得突破，實現(xiàn)傳感器產(chǎn)業(yè)的自主可控和高質(zhì)量發(fā)展，為我國高端裝備制造業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)、智能制造等領(lǐng)域的發(fā)展提供有力支撐。
