物联网的发展需要智能传感器


据麦姆斯咨询介绍,在万物互联时代,我国建成了全球最大的NB-IoT网络,形成了最为活跃的物联网应用市场。但与此同时,我国在物联网传感器方面有待突破。“目前我们最缺乏的是感知能力。”工业和信息化部原副部长、北京大学教授杨学山在2018中国物联网产业生态大会上曾表示,中国的物联网经历了七年多发展,无论是在技术还是应用领域,都取得了巨大的进步,但总体来看还存在不足。

在物联网各项基础技术中,感知技术是物联网的根底和核心,同时也是制约我国物联网发展的最大瓶颈。

物联网需要智能传感器

“IC与MEMS的集成与融合,是传感技术产业发展的必由之路,特别是高档传感器、智能传感器。” 中国仪器仪表行业协会传感器分会名誉理事长、沈阳仪表科学院原院长徐开先在接受《通信产业报》(网)采访中表示。

物联网的发展需要智能传感器

在全球信息技术跨界融合加速,万物互联的时代,智能传感器作为与外界环境交互的重要手段和感知信息的主要来源,被视为决定未来信息技术产业发展的核心与基础之一。

传感器技术历经了多年的发展,大体可分为三代:第一代是结构型传感器,利用结构参量变化来感受和转化信号; 第二代是20世纪70年代发展起来的固体型传感器,这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成; 第三代传感器是智能型传感器。

智能传感器具有信息采集、信息处理、信息交换、信息存储功能的多元件集成电路,是集传感芯片、通信芯片、微处理器、驱动程序、软件算法等于一体的系统级产品。

智能感知时代,智能传感器扮演越来越重要的角色,2016年全球智能传感器市场规模达到258亿美元,而中国智能传感器产值约14亿美元。

物联网、云计算、大数据、人工智能应用的兴起,推动传感技术由单点突破向系统化、体系化的协同创新转变,大平台、大生态主导核心技术走向态势明显,并成为发达国家和跨国企业布局的战略高地。

2017年,工信部发布了《智能传感器产业三年行动指南(2017-2019年)》,提出了要在智能终端、物联网、汽车电子等工业领域有所发展。据有关专家预计2019年中国的智能传感器产值将达到35亿美元,国产智能传感器所占比重将达到25%以上,比之前比重提高一倍。

目前智能传感器的应用领域主要有消费电子、汽车电子、工业电子和医疗电子四大领域。

在政策和市场驱动下,我国智能传感器产业生态趋于完备。设计、制造、封测等重点环节均有骨干企业布局。国内智能传感器技术研发已经初步开展,同时一些科研机构已建立起智能传感器中试服务平台,助推我国产业创新发展。与此同时,核心技术缺失、产品有效供给不足、技术创新能力不强、科研生产与应用不协同等问题仍然有待突破。

短板:高精度传感器

但由于起步较晚,我国智能传感器产业目前仍面临产品有效供给不足、技术创新能力不强、科研生产与应用不协同等问题,由此带来的产业安全、信息安全挑战不容忽视。

长期以来,在传感器的关键行业,关键技术,高附加值应用上,国际品牌还处于垄断地位。“由于传感器门类众多,技术门槛不一,我国在常规的传感器方面有所布局,但高精度的传感器是短板。”河南师范大学从事物联网研究的教授袁培燕向《通信产业报》(网)记者表示。

高档传感器产品几乎100%从国外进口,90%芯片从国外进口许多产品是“有品无芯”。工业自动化用高档变送器用传感器,如EJA仪表中核心部件传感器,年销售35万台左右,全部由国外或国外在国内的独资企业生产。

汽车传感器几乎被国外垄断,某些特种用途和特殊量程的传感器,如航天、航空、航海专用传感器,国内基本不能生产。高端智能装备领域光纤传感器技术及产品与国外相比尚有较大差距。

在气体传感器领域,国内企业的气体传感器技术整体研发水平大幅落后于发达国家,国内对气体传感器的研究主要体现在低端的半导体传感器和催化燃烧传感器方面。在高端的红外及电化学传感器的研究较少,没有成熟的应用技术,高端红外及电化学高端气体传感器及检测仪器仪表依赖进口。即使在低端的半导体和催化燃烧气体传感器方面,在产品的精度、稳定性和工艺方面相对于国外先进技术仍有较大差距。

温度传感器方面,对NTC热敏电阻器,国内企业实力严重不足,90%的市场份额被外资占领。极高温、耐辐射、耐高压的温度传感器尚不能批产。环境监测传感器领域空白多,产品少,细颗粒物没有能力监测。

脖子卡在哪?

谈及我国传感器落后的原因,多位专家均表示:技术、工艺以及材料等多种因素使然。创新能力弱;关键技术尚未突破;产业结构不合理,品种少、系列不全;企业能力弱。

“传感器涉及到研发、设计以及生产等环节。”博立信科技总裁吴云桥向《通信产业报》(网)表示,“我国在材料、制程以及工艺等关键技术领域缺乏积累,所以这是一个长期的过程。”

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