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国内外MEMS传感器技术发展现状与趋势以及国内进一步发展相关对策
williamaw | 2018-09-08 22:07:41    阅读:1186   发布文章

微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System)传感器是在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿技术方向,在“中国制造2025”和“工业4.0”中发挥着关键作用。作为科技创新战略研究项目“重点科技领域发展热点跟踪研究”(项目编号:ZLY2015072)研究成果之一,科技部高技术发展研究中心刘进长、天津理工大学刘振忠以及河北工业大学张建等人对MEMS传感器技术国内外发展现状与趋势进行了研究分析,并就我国进一步发展的重点和对策提出了建议。

 

1.国外发展现状和趋势

 

根据2000年至今全球的MEMS传感器专利数据,可以看到,自2000年后,MEMS传感器技术整体上进入成长期,但不同时间段的成长速度存在差异:2000-2006年,为缓慢成长期;2007-2010年为平稳发展期;2011年至今为快速发展期。随着MEMS传感器市场需求的不断增加,以及以中国为代表的新兴研发主体的开始加入,可以预测,MEMS传感器未来仍将保持快速发展的态势。

 

MEMS传感器为市场导向型技术,其发展速度、类型分布均与市场的需求有着紧密的联系。2011年至今,MEMS传感器快速增长的主要原因,是消费电子领域对MEMS传感器需求量的增加,同时,物联网、智能制造等的发展也起到了一定的推动作用。

 

专利权人数据分析表明,美国和德国由于分别拥有霍尼韦尔国际公司和罗伯特·博世有限公司,因此,在全球的MEMS传感器研发中一直处于重要的地位。MEMS传感器研发的主要地区集中在亚洲,具体到国家来看,目前正在由日本、韩国逐渐转移至中国。

 

罗伯特·博世(Robert Bosch)公司的Gerhard Lammel总结与预测到,MEMS传感器大规模应用的第一次浪潮是汽车工业,第二次浪潮是消费类产业(智能手机为主),而第三次浪潮将是物联网及服务。据美国Transparency Market Research市场研究咨询公司预测,物联网传感器的年增长率为24.5%,到2023年将达到347.89亿美元。

 

2. 国内发展现状和趋势

 

我国在MEMS传感器领域的研究起步较晚,但目前已成为不可或缺的力量,后发优势突显。国家“863计划”持续15年的支持,大大促进了MEMS传感器的设计、加工、测试、封装、装配等关键技术的进步,产生了一批具有自主知识产权的核心技术,凝聚并形成了我国MEMS/NEMS研究与开发的队伍,建立了一批MEMS/NEMS研发基地,在相对较短的时间内,形成了我国微纳米制造技术研究与开发体系,使我国MEMS/NEMS自主创新能力显著提高,产业技术竞争力得到提升。

 

10年来,我国从事MEMS/NEMS产品研发的公司已增加到200多家,大型集成电路生产骨干企业已经介入MEMS/NEMS技术研发,应用于消费类、汽车类等行业的MEMS/NEMS的代工生产模式已经实现,并形成了由设计、制造、封装、可靠性、测试等环节构成的完整研发体系和生产技术链。

 

2013年,在“十二五”“863计划中布置的“工业用高端微纳传感器与系统开发”项目含9个课题,目前已完成验收,在MEMS能量收集器方面形成了较好的积累。

 

3. 国内进一步发展重点与对策

 

从当前国际发展趋势,以及国内的发展状况来看,我国对MEMS全产业链、规模化设计和规模化生产方面的研究与投入均存在不足,使得MEMS产业在产业集成化设计与规模生产两方面的能力都非常薄弱。针对这些问题,刘进长等研究人员提出了进一步发展的重点及对策:

 

① 完善产业链

以科研院所、高校为载体,以工业类MEMS传感器、能量收集器的研究与发展为目标,建设可贯通产品设计、工艺制造、封装和测试产业链条的公共技术服务平台,形成资源共享、优势互补的公共服务体系,进而为实现持续的技术创新开辟新的途径。以公共服务平台为技术依托,以工业类MEMS传感器、能量收集器的应用与推广为目标,孵化并扶持多家示范企业,形成门类齐全、布局合理、结构优化的产业体系。

 

② 加强合作,攻克关键技术核心

集中多方资源,协同开展研究,努力攻克多种能量收集器智能传感器集成化设计、规模化制造工艺;规模化标准化测试技术;晶圆级封装、高密度封装等关键核心技术,开发多种能量收集器MEMS传感器,促进能量收集器的创新性应用。

 

③ 提升应用规模与水平

利用公共技术服务平台完成多个工业MEMS传感器、能量收集器向产品转化,并实现其在“中国制造2025”和“工业4.0”中的广泛应用,实现面向重点行业和重点领域的应用及其多种产品的产量显著增长。

 

④凝练重点,加强支持力度

针对我国智能微纳传感器、能量收集器的发展需求,面向“中国制造2025”和“工业4.0”,重点选择市场急需的MEMS传感器,开展封装技术、可靠性测试技术和单片集成多传感器及其无线传输系统等核心关键技术的研究,力争在世界工业领域传感器市场占领一席之地。

 

(据《科技中国》,2018年6月,第6期)

 

 


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