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问题与探讨:国产传感器的落后现状、原因及追赶方向

国产化底子薄 任重道远


  来源: 铁流 时间:2019-06-20 编辑:马致远
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跟CPU、GPU这类明星芯片相比,不少技术人员对传感器了解不多。但传感器却是一类非常重要的器件,2018年全球传感器市场规模已达2000亿美元,并每年以近20%的增速成长。

遗憾的是 ,庞大的市场却大多被国外巨头垄断,国内企业的市场份额非常有限,即便在国防军工领域,对境外厂商仍有依赖性。


仪器仪表工业部连根拔起 遗祸无穷

为了满足工业生产的需要,中国于上世纪60年代开始传感器的制造和研发,至90年代初,虽然在技术上与国外有一定差距,但也取得丰硕成果,传感器技术及行业均取得显著进步。

由于上世纪90年代的各种改革,仪器仪表工业部被连根拔起,国内的研发体系完全被破坏,精华人员大多进入外企,这导致国内在这方面实力非常薄弱。这直接导致在民用传感器市场,GE、西门子、博世、意法半导体、霍尼韦尔、ABB、日本横河等占据绝对优势,中国市场超过70%的市场被美国、德国、日本企业占领,国产传感器市场份额在10%左右,且大多是超低端市场。

即便是国防军工领域,很多传感器或多或少需要从国外进口,对外商具有一定依赖性。诚然,近年来得益于各种工程项目的牵引,军工仪器仪表进步很大,现在已经能生产相当一部分产品,进口清单每年都在以可观的速度缩短,但尚未完全实现国产化。可以说,就国防军工的卡脖子问题而言,CPUGPUDSP等芯片国产的都能顶上去,传感器才是真正的短板。


智能传感器(MEMS)成主流研究方向

近年来,随着集成电路产业的发展,用类集成电路的方式来实现传感器的功能成为发展的新趋势,也就是市场上常见的MEMS传感器,过去,一些传感器是由分立器件或其他特种器件来组成的,现在则用类集成电路的方式来实现,有点像以前把分立器件做到集成电路里去。这样做的好处是成本、稳定性、功耗都会控制的很好,这也是集成电路的魅力所在。

然而,就MEMS传感器而言,国内企业与外商的差距也是非常大。由于MEMS技术会和制造工艺结合得非常紧密,代工厂没有标准的工艺,IDM厂商会有天然优势,而对于Fabless IC设计公司来说就比较麻烦了。

IDM指的是独立完成设计、制造、封装测试和销售全过程的企业,典型代表就是Intel公司;Fabless IC设计公司指的是只从事IC设计,但没有代工厂的半导体公司,典型的例子就是ARM,国内海思、展讯也属于Fabless IC设计公司。


国产化底子薄 任重道远

MEMS传感器方面,能独立完成设计、制造、封装测试的IDM公司具有先天优势,IDM厂商可以对设计和生产工艺竞选调整磨合。而Fabless IC则不具备这种条件。从全球范围内来说,在MEMS公司中比较成功的Fabless厂商只有InvenSense。但InvenSense能够发展到今天,也和台积电是其投资者之一有密切的联系——由于台积电投资了InvenSense,就专门给了一条工艺线去调整特定工艺,在这个过程中也是失败了多次,而且当时台积电差一点就放弃了,最后好不容易走过来。

总的来说,在传感器上,国内企业和国外巨头差距很大,从资金投入、技术底子、经营模式上都有很多需要学习和追赶的地方。传感器国产化之路,任重道远。

关键词:传感器 工业互联网 智能设备    浏览量:3648

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