半导体

传感器:物联网成引擎 新技术催生新机遇

作者:李映来源:中国电子报发布时间:2010-07-13 09:25我要评论

作为政府从战略层面进行推进的产业,物联网如何从愿景走向现实应用并得到快速发展已成为业界关注的话题。正所谓“万丈高楼平地起”,作为构成物联网的基础单元,传感器在物联网信息采集层面能否如愿以偿完成它的“使命”,成为物联网成败的关键。并且未来MEMS、MOEMS(微光机电系统)将成为物联网的技术核心,使无线传感网、光网快速加入物联网的应用系统,为其提供更明确的应用方向和更丰富的市场机会,物联网也将成为传感器市场的新引擎。


  传感器成基础


物联网的产业供应链包括传感器和芯片供应商、应用设备提供商、网络运营及服务提供商、软件与应用开发商和系统集成商。作为“金字塔”的塔座,传感器将会是整个链条需求总量最大和最基础的环节。“传感器是物联网技术的支撑、应用的支撑和未来泛在网的支撑,传感器感知了物体的信息,RFID赋予它电子编码,传感网到物联网的演变是信息技术发展的阶段表征。”中国电子科技集团第3研究所副所长范茂军对《中国电子报》记者表示,“物联网主要需要图像、化学、位置、温度、压力等几大类传感器。”
  作为物联网最主要的技术基础之一,物联网对传感器提出了一些新的要求。京仪集团长城金点定位测控(北京)有限公司董事长胡旭成介绍,在产品方面,对传感器的要求是体积小、成本低、重量轻、功耗低;在技术方面,要求材料科学、机械设计与加工工艺、检测技术、光学技术、电子电路设计、可靠性工程等技术支撑;在传感器指标方面,对测量范围、精确度、分辨率、灵敏度等有严格的要求。
应用是带动物联网发展的“隐形的翅膀”。“传感器、RFID、GPS、视频识别、红外、激光、扫描等技术都可以成为物联网的信息采集技术。物流业是物联网很早就实实在在落地的行业之一,很多物流系统和网络采用了最新的传感器、RFID等高新技术。”中国物流技术学会副理事长王继祥表示,“目前在物流业应用较多的感知手段主要是RFID和GPS技术,今后随着物联网技术的发展,传感器、蓝牙、RFID等多种技术也将逐步集成应用于现代物流领域。”
据了解,全国已有上千家企业从事传感器的研制、生产和应用,其中从事MEMS研制生产的已有50多家。我国已建立了“传感技术国家重点实验室”、“微米/纳米国家重点实验室”等研究开发基地,MEMS、MOEMS等研究项目列入了国家高新技术发展重点。胡旭成介绍,目前传感器行业正在执行“十一五”计划,MEMS等5项新型传感器已列入研究开发的重点。


  标准期待完善


如今得标准者得天下。而物联网的标准体系非常复杂,涉及很多基础标准,如传感器网络技术标准、RFID标准、云计算标准、信息安全标准等以及一些应用标准。
在国际传感器及无线传感网络标准化方面,已出台了包括IEEE 1451.5智能传感器接口标准、IEEE 802.11无线局域网标准等在内的标准体系。我国在构建传感器标准体系方面也在加快推进,山东标准化研究所副院长钱恒说,在传感器标准方面我国已成立相关标准化组织全国信息技术标准化技术委员会传感器网络标准工作组,相关标准制定工作正稳步开展。目前已制定的传感器国家标准包括传感器图用图形符号、压力传感器性能试验方法、传感器通用术语、传感器命名法及代码等。钱恒介绍,我国已新立6项国家标准,包括总则、术语、通信和信息交互、接口、安全、标识;新立2项行业标准,包括机场传感器网络防入侵系统技术要求、面向大型建筑节能监控的传感器网络系统技术要求。
“标准是从技术到产业应用的必由之路。”钱恒表示,“因为物联网就是建立在信息设备和信息数据标准技术之上的高度标准化网络,因而我们应强调基础标准和应用标准的双重标准化。”


  新技术将成新动力


  由信息采集层和网络层构成的信息感知体系是物联网应用推进的主要领域,而在其中起到关键推动作用的是无线传感器网络(WSN)。作为物联网现阶段发展核心的无线传感器网络,具有成本低、范围大、灵活等特点,市场蓬勃发展。市场调研机构Harbor Research预测,无线传感设备的出货量在2010年将达到2亿个。但同时,无线传感器网络也面临着延长节点工作时间、增加通信距离、小型化、标准化等技术挑战和寻找应用场景等市场挑战。
  “无线传感网需要大量的新型传感器,不仅要求具有传统传感器的基本功能外,还必须具有低功耗和无线高传输等特点。”范茂军对《中国电子报》记者表示。
  而MOEMS可使传感技术有着更快的转换和传输速率,使得光网可快速加入以光传输为主导的物联网,光网会在未来10年内普遍地加入到物联网中。范茂军强调,在加入的过程中还需要克服几个主要问题:一是光信息的处理技术,二是光信息的快速转换技术,三是微型光信息的快速和反复擦除技术及芯片技术。目前国内外在MOEMS研发方面取得了一些新的进展,表现在光通信中的各种开关实现了光信号的通路转换以及在多种传感器中实现了光作为检测和转换的多种应用。
  “微纳米技术是未来微传感器的核心技术之一,而微传感器是物联网中应用最多的一种传感器。如果微纳米等新技术快速融合到传感器技术之中,这不仅将为传感器产品发展带来新材料、新工艺、新技术,还可给传感器在设计方面带来新的突破。”范茂军指出,”这也将成为物联网发展的新动力。”
目前,全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势,新技术的发展将重新定义未来的传感器市场。我国传感器厂商在传统传感器市场已“城门失守”,在MEMS、MOEMS等新技术领域,还需加强修炼,以在新一轮的竞争中能够成功上位。



 

专家观点


  中国电子科技集团第3研究所副所长范茂军
  国内传感器厂商占据中低端市场


  从发展态势看,国内传感器厂商有三种情况:一是国有企业发展处于平稳增长状态,总体上跟不上国外最新技术发展的步伐,除少数厂家外,总体差距有扩大的趋势。这是因为传感器技术发展快,工艺和制造设备更新快,许多新设备国内厂商无法制造等原因造成的。并且设备的单台价格少则几十万美元,多则数百万美元,绝大多数厂家靠自身积累很难购买新型设备,致使在许多新技术、新工艺方面无法跟上国外企业飞速发展的步伐。二是民营或合资企业的产品占据了中低端市场,传统技术和装备手段可以满足绝大多数产品的制造要求,市场发展状态良好。除个别厂家在个别品种方面将国外生产的芯片拿到国内封装出相关产品、占据市场较大份额外,其他高端产品均是国外厂商在垄断。三是外资企业的产品占据国内高端市场绝大多数的市场份额,并将会在今后很长一段时间内持续把持高端市场,这种势头在短期内不会得到根本转变。
  我国传感器业取得的新进展主要表现在:一是在数量方面,通过多年的积累,随着装备的改进,产能在近几年得到了突飞猛进的发展,几乎以每年近一倍的速度在增长;二是在品种方面,除少数品种外,目前国内能够生产多数品种的产品;三是在质量方面,国内厂商开发的多数产品性能能够满足工程需要,产品质量开始接近国外产品水平;四是在新产品方面,由于创新能力不足以及工艺技术和加工手段的差距,我国企业自主开发的新产品少。
面临的问题在于:原创技术少、新型加工手段缺少、工艺装备落后、持续发展的体系没有建立。


  京仪集团长城金点定位测控(北京)有限公司董事长胡旭成
  传感器业面临四大挑战


  传感器是构成物联网的基础单元,是物联网的耳目,是物联网获取相关信息的来源。传感器早已渗透到诸如工业生产、环境保护、医学诊断、生物工程等极其之泛的领域。我国传感器市场也呈现出逆势增长的态势。最近几年,中国的传感器年度销售平均增长达到了39%%。中国电子信息产业发展研究院有关部门预测,2010年我国传感器市场销售额将达到632亿元。
  在技术方面,我国传感核心技术缺乏,成为行业发展、甚至物联网产业进步的阻碍力量。在企业方面,我国传感器企业规模普遍较小,很难和世界级大型公司竞争。在政策方面,我国行业专业激励政策不明确,企业不易得到辅助。在市场方面,我国传感器业面临中高端依赖进口、低端价格战和同质化竞争的局面。


责任编辑:电子信息产业网
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