中电49所金建东：智能化微纳传感器应用展望
2015-12-19 11:22:01   来源：微迷   评论：0   点击：

近日，2015中国集成电路产业促进大会在厦门成功召开。大会由工业和信息化部电子信息司、厦门市人民政府指导，工业和信息化部软件与集成电路促进中心（CSIP）主办，厦门火炬高技术产业开发区管理委员会、厦门经济和信息化局、紫光集团有限公司协办。

下午物联网与智能硬件论坛上，中电49所芯片与微系统工程中心主任/研究员金建东参会并发表题为《智能化微纳传感器应用展望》的演讲，以下为演讲主体实录：

金建东：大家好，我的题目是智能化微纳传感器应用展望。首先介绍一下中国电所49所，是我国唯一的一家专门从事军用传感器设计开发、制造机传感技术服务运营的专业研究单位。具有从敏感芯片也包括敏感材料，到敏传感器以及传感器的组件以及运用系统的成套的研发能力，产品种类达到了1000余种，规格有几千种，其中非标准化产品、高端产品以及多功能的产品在国内都具有优势。

49所的业务布局一个是在松北所区，在北京中敏公司是我们进行产业系统集成化的供应商，也是区域对外合作的平台。信息产业部的传感器质量检测中心是国家的微纳传感及的微机系统都建设在49所，同时49所也建设了一些省部级的重点实验室和研发中心，同时还有合作流通站。49所经过多年的研发和工作，也形成了完整的系统传感器发展平台体系，以微纳传感器技术，薄膜传感器技术，原子量传感及技术几个方向为主，在传感器的智能化、一体化、小型化方面。

万亿级传感器的发展需求预测。到2022年新兴的传感器市场增长将达到万亿颗，与微系统技术融合，这样会显著提高传感器的生产能力，满足物联网发展的需求，万亿传感器必然会带来价格的挑战。这是得到GDP的预计，2023年全球GDP可能达到130万亿美元左右。这个是近期与智能微纳传感器发展相关的战略规划。

智能化微纳传感器正好体现了传感器的集成、小型、系统的特点，也是为了满足一些特定的小型化可靠性要求，一些传感器引入了敏感芯片与电路的混合集成技术，这些就是微纳传感器的一些发展趋势。1962年第一颗MEMS传感器发展出来以后，发展就是如火如荼的，没有特定的标准，开发的空间还是比较大的。集成电路技术也是我们智能化微纳传感器里面的关键技术，使得敏感芯片的感知信号得到充分的利用，另外MEMS传感器从分立到组合需要更多的算法。

MEMS微纳传感器技术，这个集成包括两个方面，一个是传感器多功能的集成。可以形成我们传感器的智能化的微系统，把传感器敏感单元还有电源单元、处理单元，ICU、设计软件也在终端实现。ASIC是MEMIS传感器中非常重要的一部分，可占其成长的三分之一。

一些新的制造技术也不断地引用到微纳传感器当中，数字制造和3D打印技术，要实现制造成本大幅度削减就需要用现有半导体制造技术将传感器芯片和信号处理IC进一步实现。这是一个低成本的安装的极小的薄型芯片的技术，这是2013年10月份发布的，尺寸在0.5毫米的芯片。这个是通过印刷技术实现的“10美分传感器”，这样可以使传感器的成本更加降低。

下面介绍一下传感器的应用现状。传感器运用的方面非常广泛，一个豪华的汽车里面要配备传感器的数量基本都是MEMS传感器，一般要用到200多只，在动力系统、安全啊等等都有。汽车的安全气囊中现在已经有了MEMS惯性器件，有望成为第三项汽车安全强制的设备。其中又分为安全驾驶和汽车检测系统，这样安全驾驶可以检查驾驶员的驾驶信息，比如是否喝酒了等等，汽车传统的检测系统除了油量、还有发动机旋转的等等。

因为我们前期的技术正在提升，下一步是把气的传感器提升到消费电子里，因为我们的技术发展是很快的。在消费电子里面，这是在手机的平板电脑里面，意法半导体三轴陀螺仪。可穿戴电子就是现在我们说的智能手表、手环、项链之类的信息，有GPS定位，是别人脸、信息采集等等的功能。

另一个智能传感器的运用领域最大的还是在生物医疗里面，2013年北京食品和药品管理局批准的智能药丸，人吞到胃里面，在皮肤上贴一个传输器。这是可植入的高血压设备，这是具有触觉的电子皮肤，把电子皮肤放在假牙上。生物医疗，MEMS可以制造各种微流控检测芯片，这是2016年达到产值大概是40亿美元。

传感器在家庭里面可以达到安防传感器，无线燃气报传感器，还有舒适度传感器。还有漏水传感器，微笑体温变化传感器，这也是可以运用在家居里面的，智能花园、食品检测。

这是2013年、2014年MEMS传感器里面，几个厂商收入的情况，大家可以看一下。（图表）微纳传感器的厂家列出了几个产品类型和运用领域。这是博世公司的传感器应用图。这是其他的一些大的公司包括GE公司之类的，我们国内的企业分布主要是在六个方向，主要是东北、西北、华北、西南、中南、还有华东地区。主要的一些企业的领域有些是做红外的，还有歌尔声学主要做声学相关。这个上海的丽恒光微电子科技公司，跟国外的大企业有点相似，他们做成了单片集成气压传感器，把电路跟芯片集成在一块的气压计或者导航使用，这基本上跟世界上的技术接轨了。

现在我国传感器的布局，已经拥有了基本齐全产品的门类，设计水平还有待提高，还存在一些需要解决的问题。高档的产品百分之百是从国外进口的，缺乏真正的像博世、GE、ST这样的大的企业，跟国际上的市场比产品还是比较少，技术还是相对落后，需要加强自助创新能力，掌握核心技术，增加新工艺的开发，还有原子、量子之类的这种新的技术。行业的共性研究缺位，产业链的协调发展十分必要。

物联网是已经成为驱动传感器产业发展的巨大需求，针对物联网产业的万亿传感器市场需求，我国“十三五”期间重点发展智能微纳传感器技术，要突破的关键技术，捉系突破先进敏感芯片和智能信号处理芯片等，核心芯片制造技术，先进的批量封装测试技术，新原理、新工艺、新材料微纳传感器开发，智能微纳传感器的发展，会带动集成电路、微能源、微结构封装、原材料、批量生产测试设备仪器等方面的发展，谢谢大家！