我國傳感器發(fā)展現(xiàn)狀如何?傳感器技術(shù)應(yīng)用有何進(jìn)展?

“十二五”規(guī)劃我國安防行業(yè)產(chǎn)值年均增長20%RFID標(biāo)簽未來5年年均增長21%左右物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已從政府政策扶持進(jìn)入市場導(dǎo)入期，傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)，處于產(chǎn)業(yè)鏈上游，在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展之初受益較深。

政策導(dǎo)向?qū)⒁I(lǐng)傳感器發(fā)展

國家正在陸續(xù)制定有利于傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策。另外，新興技術(shù)的不斷出現(xiàn)，也成為傳感器行業(yè)發(fā)展的利好因素。根據(jù)中國電子元件協(xié)會2011年7月發(fā)布的《中國電子元件“十二五”規(guī)劃》，“十二五”期間將投資5000億元，主要集中在新型電子元件的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域。

《規(guī)劃》明確列出未來5年重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)品和技術(shù)，包括滿足新一代電子整機(jī)發(fā)展需求的新型片式化、小型化、集成化、高可靠電子元件產(chǎn)品;滿足我國新型交通裝備制造業(yè)配套需求的高質(zhì)量、關(guān)鍵性電子元件;為節(jié)能環(huán)保設(shè)備配套的電子元件以及環(huán)保型電子元件;為新一代通信技術(shù)配套的電子元件;為新能源以及智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)配套的電子元件;新型電子元件材料以及設(shè)備。其中包括基于MEMS技術(shù)的傳感器、環(huán)境監(jiān)測設(shè)備用氣體傳感器、流量傳感器、濕度傳感器等。工業(yè)和信息化部于2012年2月發(fā)布的《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”規(guī)劃》中，在重點(diǎn)工程內(nèi)容中也提到發(fā)展微型和智能傳感器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等。

傳感器發(fā)展現(xiàn)狀分析

據(jù)分析，我國傳感器行業(yè)發(fā)展落后，國內(nèi)傳感器需求，尤其是高端需求嚴(yán)重依賴進(jìn)口，國產(chǎn)化缺口巨大，目前傳感器進(jìn)口占比80%，傳感器芯片進(jìn)口占比達(dá)90%。國產(chǎn)化需求迫切。國內(nèi)傳感器廠商占據(jù)中低端市場從發(fā)展態(tài)勢看，國內(nèi)傳感器廠商有三種情況：一是民營或合資企業(yè)的產(chǎn)品占據(jù)了中低端市場，傳統(tǒng)技術(shù)和裝備手段可以滿足絕大多數(shù)產(chǎn)品的制造要求，市場發(fā)展?fàn)顟B(tài)良好。除個(gè)別廠家在個(gè)別品種方面將國外生產(chǎn)的芯片拿到國內(nèi)封裝出相關(guān)產(chǎn)品、占據(jù)市場較大份額外，其他高端產(chǎn)品均是國外廠商在壟斷。

二是隨著物聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)的興起，傳感器產(chǎn)業(yè)成為世界各國在高新技術(shù)發(fā)展中爭奪的一個(gè)重要領(lǐng)域。近年來我國傳感器產(chǎn)業(yè)快速增長，應(yīng)用模式也日漸成熟。但由于產(chǎn)業(yè)檔次偏低、技術(shù)創(chuàng)新能力較差，國內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)低端過剩、中高端被國外壟斷的市場格局。傳感器技術(shù)發(fā)展滯后已掣肘國內(nèi)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的順利推進(jìn)。

目前從材料、器件、系統(tǒng)到網(wǎng)絡(luò)我國已形成較為完整的傳感器產(chǎn)業(yè)鏈。在網(wǎng)絡(luò)接口、傳感器與網(wǎng)絡(luò)通信融合、物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)等方面取得較大進(jìn)展。但產(chǎn)業(yè)檔次偏低、企業(yè)規(guī)模小、技術(shù)創(chuàng)新能力差，很多企業(yè)只是引進(jìn)國外元件進(jìn)行加工，同質(zhì)化嚴(yán)重。而生產(chǎn)裝備落后、工藝不穩(wěn)定等造成產(chǎn)品指標(biāo)分散、穩(wěn)定性差。模仿產(chǎn)品在敏捷度方面也不盡如人意。在相對研發(fā)突出的領(lǐng)域，卻忽略了工業(yè)化基礎(chǔ)性開發(fā)，商品化開發(fā)嚴(yán)重滯后。

資料顯示，目前我國傳感器產(chǎn)品約6000種左右，而國外已達(dá)20000多個(gè)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了國內(nèi)市場需求。中高端傳感器進(jìn)口占比達(dá)80%，傳感器芯片進(jìn)口更是達(dá)90%，國產(chǎn)化缺口巨大。其中數(shù)字化、智能化、微型化等高新技術(shù)產(chǎn)品嚴(yán)重短缺。國家重大裝備所需高端產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口。而涉及國家安全和重大工程所需的傳感器及智能化儀器儀表，國外對我國往往采取限制。

外資企業(yè)產(chǎn)品占據(jù)國內(nèi)高端市場絕大多數(shù)的市場份額，并將會在今后很長一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)把持高端市場，這種勢頭在短期內(nèi)不會得到根本轉(zhuǎn)變。三是國有企業(yè)發(fā)展處于平穩(wěn)增長狀態(tài)，總體上跟不上國外最新技術(shù)發(fā)展的步伐，除少數(shù)廠家外，總體差距有擴(kuò)大的趨勢。這是因?yàn)閭鞲衅骷夹g(shù)發(fā)展快，工藝和制造設(shè)備更新快，許多新設(shè)備國內(nèi)廠商無法制造等原因造成的。并且設(shè)備的單臺價(jià)格少則幾十萬美元，多則數(shù)百萬美元，絕大多數(shù)廠家靠自身積累很難購買新型設(shè)備，致使在許多新技術(shù)、新工藝方面無法跟上國外企業(yè)飛速發(fā)展的步伐。

傳感技術(shù)三代發(fā)展歷程

目前，中國傳感器產(chǎn)業(yè)正處于由傳統(tǒng)型向新型傳感器發(fā)展的關(guān)鍵階段，它體現(xiàn)了新型傳感器向微型化、多功能化、數(shù)字化、智能化、系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的總趨勢。傳感器技術(shù)歷經(jīng)了多年的發(fā)展，其技術(shù)的發(fā)展大體可分三代：

第一代是結(jié)構(gòu)型傳感器，它利用結(jié)構(gòu)參量變化來感受和轉(zhuǎn)化信號。

第二代是上70年代發(fā)展起來的固體型傳感器，這種傳感器由半導(dǎo)體、電介質(zhì)、磁性材料等固體元件構(gòu)成，是利用材料某些特性制成。如：利用熱電效應(yīng)、霍爾效應(yīng)、光敏效應(yīng)，分別制成熱電偶傳感器、霍爾傳感器、光敏傳感器。

第三代傳感器是以后剛剛發(fā)展起來的智能型傳感器，是微型計(jì)算機(jī)技術(shù)與檢測技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，使傳感器具有一定的人工智能。

技術(shù)：相同的傳感器不同的圖像結(jié)果

相同的傳感器對同一解碼芯片可以產(chǎn)生完全不同的圖像。每個(gè)安防企業(yè)都與自己選擇零部件的標(biāo)準(zhǔn)和原色，除了圖像傳感器外，也包括了壓縮芯片，圖像傳感器處理器(ISP)進(jìn)行圖像校正和電源控制。買到新的攝像機(jī)，從外觀上來看幾乎沒有什么區(qū)別，但是內(nèi)部的SoC解碼起著至關(guān)重要的作用。

不同家的攝像機(jī)可以選擇不同的解碼芯片，大多數(shù)高端品牌都會選擇信譽(yù)良好的SoC芯片。在國內(nèi)，不乏有一些企業(yè)為了控制成本而選擇二手或仿造芯片，當(dāng)然短時(shí)期之內(nèi)用戶無法用肉眼判定，時(shí)間一長產(chǎn)品質(zhì)量問題暴露無疑。

不同的攝像機(jī)在使用相同的傳感器下，解碼器和ISP產(chǎn)生的圖像效果也有所不同。即使相同的組件，攝像機(jī)的背光補(bǔ)償和寬動(dòng)態(tài)范圍性能也有所不同，這一特性，筆者在監(jiān)控?cái)z像機(jī)橫評中已經(jīng)為大家解讀。用同一部監(jiān)控?cái)z像機(jī)來說，寬動(dòng)態(tài)開啟和關(guān)閉后的圖像效果差異十分大。

有很多人認(rèn)為，ISP軟件開發(fā)工具包不夠開放，導(dǎo)致圖像效果參差不齊。其實(shí)，從另一個(gè)因素來說，或許是企業(yè)研發(fā)成本預(yù)算有限，互補(bǔ)編解碼器無法滿足圖像處理的效率。一些傳感器供應(yīng)商保留他們的實(shí)力，并沒有將傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)共享;對于設(shè)備制造商來說，他們應(yīng)該加強(qiáng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的實(shí)力，克服傳感器帶來的性能限制。

無論是監(jiān)控?cái)z像機(jī)還是家用照相機(jī)，傳感器霸主仍然是索尼公司。當(dāng)然，不同傳感器制造商的技術(shù)水平也會出現(xiàn)差異，也許同一個(gè)價(jià)格，不同廠家的傳感器效果也有很大的差異性。對于攝像機(jī)廠商來說無疑是個(gè)巨大的打擊。沒一個(gè)廠商都有自己的優(yōu)先選擇權(quán)，或好或壞誰也無法左右。客觀地說，攝像機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中都會出現(xiàn)一定的差異，而攝像機(jī)組件就是用來彌補(bǔ)差異，實(shí)現(xiàn)最佳監(jiān)控效果。