我國傳感器行業(yè)已經歷了50個春秋,20世紀80年代,改革開放的春風給傳感器行業(yè)帶來了生機與活力;90年代,在黨和國家關于“大力加強傳感器的開發(fā)和在國民經濟中普遍應用”的決策指引下,傳感器行業(yè)進入了新的發(fā)展時期,經過多年的發(fā)展我國傳感器行業(yè)形成了一定的優(yōu)勢,但是不足之處也比較明顯。優(yōu)勢有:已經形成了研究、生產和應用體系、人材隊伍和部分傳感技術的優(yōu)勢,是進一步發(fā)展的基礎;有一批先進的成果,如刀具/砂輪監(jiān)控儀系列成果,石油油井用高溫、高壓傳感檢測系統(tǒng)、高精度熱敏檢測傳感等等;有一個量大面廣的用戶市場;不足之處有:研究開發(fā)戰(zhàn)略在系統(tǒng)性上的不足,如:傳感器與傳感系統(tǒng)未能統(tǒng)一布置,形成兩套并列,相互脫節(jié)的攻關;對傳統(tǒng)傳感器的革新改進不足,微小型化步子慢,在國內與國際市場上形不成競爭力;加緊特殊環(huán)境和工程項目傳感技術的研究開發(fā);集成化、智能化和納米技術與國外差距大。
從總體發(fā)展看,傳統(tǒng)硅技術將一直延續(xù)到2047年,才趨達到芯片特征尺寸的極限和衰退。而當前微電子技術仍將依循“等縮比原理”和“摩爾定律”兩條基片規(guī)律,在盡力逼近傳統(tǒng)硅技術極限中,不斷擴展硅的跨學科橫向應用(如MEMS等)和突破“非穩(wěn)態(tài)物理器件”(量子、分子器件),這也是當前乃至未來20年傳感器技術的主要發(fā)展方向。
當前我國正在重點開發(fā)的MEMS(微電子與微機械的結合)、MOMES(MEMS與微光學的結合)、智能傳感器(MEMS與CPU、信息控制技術的結合)、生物化學傳感器(MEMS與生物技術、電化學的結合)等以及今后將大力開發(fā)的網(wǎng)絡化傳感器(MEMS網(wǎng)絡技術的結合)、納米傳感器(納米技術與傳感器技術的結合)均是多學科、多種新技術交叉融合的新一代傳感器。
不過,我國傳感器的技術水平仍落后于世界水平5~10年,規(guī)模化生產與國外有較大差距。
中國傳感器發(fā)展歷程階段回顧
“十一五”——2006年十屆全國人大四次會議表決通過了關于國民經濟和社會發(fā)展第十一個五年計劃綱要。自此拉開了“十一五”的大幕。“十一五”規(guī)劃綱要中著重強調了推進工業(yè)結構優(yōu)化升級,其中提升電子信息制造業(yè),培育生物產業(yè),推進航空航天產業(yè),發(fā)展新材料產業(yè)等計劃的提出,以及對傳統(tǒng)制造業(yè)和新能源開發(fā)等項目的實施無疑為中國傳感器的技術發(fā)展和市場空間的開拓提供了有力的支持。
前階段工信部下發(fā)了《信息產業(yè)科技發(fā)展“十一五”規(guī)劃和2020年中長期規(guī)劃綱要》中明確的指出新型元器件技術開發(fā)將重點圍繞敏感元件和傳感器等。并且對于傳感器產業(yè)化發(fā)展提供了規(guī)劃和政策支持。從“十一五”規(guī)劃綱要至今從中國傳感器市場雖然經歷了金融危機的沖擊,但是總體保持著強勢快速度發(fā)展格局,最新傳感器技術大多首先在國外發(fā)展起來,但是真正的應用卻往往首先在中國實現(xiàn),這正是源于中國龐大而多樣的傳感器市場特點。相信通過“十一五”重要的發(fā)展期中國傳感器技術將有進一步躍升,逐步縮短與世界先進傳感器技術國家間的差距。
“十五”其間,為了發(fā)展先進制造與振興機械工業(yè)的要求和國內外發(fā)展趨勢的分析,傳感技術攻關的目標是:提高傳統(tǒng)傳感技術等級、可靠性和可應用性水平,增強競爭力;積極創(chuàng)新系統(tǒng),開發(fā)新產品,縮小差距,支持和促進我國先進制造技術的發(fā)展,振興制造業(yè)。傳感器技術國家指定的科技攻關范圍較小,僅選擇了少數(shù)項目,集中在幾個單位內進行,MEMS等5項新型傳感器已列入研究開發(fā)的重點;國家計委決定從2002年開始組織實施的新型電子元器件產業(yè)化專項中有5項新型敏感元件與傳感器已經啟動;一些省、市新建立的“傳感器產業(yè)基地”、“MEMS科技股份有限公司”,呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢。我國開發(fā)新一代的高、精、尖傳感器已具備條件,如光纖、紅外、超聲波、生物、智能及模糊控制傳感器,采用MEMS技術制作微傳感器等,這些新產品逐步實現(xiàn)了CAD設計、全部實現(xiàn)可靠性設計,質量分析及質量信息管理均采用計算機化。
“九五”其間,通過科技攻關,傳感器技術領域水平得到較大的提高。主要以工業(yè)自動控制、機電一體化、科學測試儀器為服務領域,以市場需求為導向,以提高敏感元件及傳感器的技術水平、可靠性水平和產業(yè)孵化為目標,安排工程化研究、新產品、共性關鍵技術攻關三個層次內容。傳感器技術研究國家重點科技攻關項目取得了51個品種86個規(guī)格的新產品。初步建立了敏感元件與傳感器產業(yè)。產品已進入到億萬人民的家庭生活中,并已在國民經濟各部門和國防建設中得到一定應用。
在研發(fā)主力軍的建設方面,主要表現(xiàn)在:建立了“傳感技術國家重點實驗室”、“微米/納米國家重點實驗室”、“國家傳感技術工程中心”等研究開發(fā)基地。全國已有1688家企事業(yè)從事傳感器的研制、生產和應用,其中從事MEMS研制生產的已有50多家。
“八五”以來,在國家的支持下,我國的傳感器技術及其產業(yè)取得了長足進步。在學術交流方面,1989年10月由敏感元器件與傳感器分會發(fā)起主辦的“STC〞89首屆全國敏感元件與傳感器學術會議”已延續(xù)至今,每逢活動不但國內學者、企業(yè)家云集且有不少其它國家的人士參加。目前,其論值組織機構為:“全國敏感元件與傳感器學術團體聯(lián)合組織委員會”。在原電子工業(yè)部的努力及敏感元器件與傳感器分會的積極組織下,實施的“雙加工程”即:加快力度加快發(fā)展,的方針指導下,建立了我國敏感元器件與傳感器生產基地。
“安徽基地”,主要是建立力、光敏規(guī)模經濟。
“陜西基地”,主要是建立電壓敏、熱敏、汽車電子規(guī)模經濟。
“黑龍江基地”主要建立氣、濕敏規(guī)模經濟。
多年來,三大基地在發(fā)展過程中雖然興衰不一,它對我國敏感元件與傳感器行業(yè)的建設起到了一定的推動作用。
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