传感器：物联网的根底和核心

2009年我国提出“感知中国”，物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，开启了我国物联网发展的新纪元。历经七年，我国物联网形成了包括芯片、设备、软件、应用等相对完善的物联网产业链，从市场规模来看，2016年物联网市场规模高达9000亿。我国建成了全球最大的NB-IoT网络，形成了最为活跃的物联网应用市场。

物联网产业内部层次分明，感知层、网络层、平台层与应用层，各自形成独立市场，各有专业玩家，呈现出不同生态。

我国物联网各细分领域都处于高速发展阶段，但与此同时，我国在物联网传感器方面有待突破。“目前我们最缺乏的是感知能力。”工业和信息化部原副部长、北京大学教授杨学山在2018中国物联网产业生态大会上曾表示，中国的物联网经历了七年多发展，无论是在技术还是应用领域，都取得了巨大的进步，但总体来看还存在不足。

感知是瓶颈

在物联网各项基础技术中，感知技术是物联网的根底和核心，同时也是制约我国物联网发展的最大瓶颈。数据显示，我国传感器市场中约70%的份额被外资企业占据，我国本土企业市场份额较小，而主要集中在技能层次低的领域。

“由于传感器门类众多，技术门槛不一，我国在常规的传感器方面有所布局，但高精度的传感器是短板。”河南师范大学从事物联网研究的教授袁培燕向《通信产业报》(网)记者表示，集成电路的特征尺寸越小意味着该器件的集成度越高，性能越好，物联网系统中传感器的尺寸越小对于系统在布置时也意味着更加方便、性能更优。

作为智能化、小型化传感器的代表，MEMS利用传统的半导体工艺和材料，集微型传感器、微型执行器、微机械机构，以及信号处理和控制电路等于一体的微型器件或系统，是未来传感器的发展方向，也是物联网的核心。广泛应用于卫星、运载火箭、航空航天设备、飞机、汽车、机器人等领域。

如果我国不能掌握MEMS传感器的制造技术并主导其生产，无疑将阻碍本土物联网产业前进的步伐。

追根溯源：物联网大脑

感知能力的不足，追根溯源是芯片问题。作为物联网的“大脑”，芯片是物联网几乎所有环节都必不可少的关键部件之一。依据芯片功能的不同，物联网产业中所需芯片既包括集成在传感器、无线模组中， 实现特定功能的芯片，也包括嵌入在终端设备中，提供“大脑”功能的系统芯片——嵌入式微处理器，一般是MCU/SoC形式。

记者通过梳理发现，在物联网芯片厂商中，既有传统的国际半导体巨头，如ARM、英特尔、高通、飞思卡尔、德州仪器、意法半导体等。也有国内厂商包括：华为海思、展讯、北京君正等。

国外厂商在无线通信芯片、传感器芯片、嵌入式微控制设计等领域均占据一席之地，而国内厂商从特定细分领域入手，包括无线通信芯片、安全芯片等，在设计、制造、封测等也有涉足。但在传感器芯片领域几乎看不到国内企业的身影。

突破瓶颈 任重道远

“物联网芯片是比较复杂的一个产业，涉及到研发、设计以及生产等环节。”中国移动北京集成电路创新中心总经理肖青向《通信产业报》(网)记者表示，“我国在材料、制程以及工艺等关键技术领域缺乏积累，所以这是一个长期的过程。”

以MEMS为例，它用微加工技术将各种产品整合到基于硅的微电子芯片上，MEMS工艺与传统的IC工艺有许多相似之处，如光刻、薄膜沉积、掺杂、刻蚀、化学机械抛光工艺等，但有些复杂的微结构难以用IC工艺实现，必须采用微加工技术制造。包括硅的体微加工技术、表面微加工技术和特殊微加工技术。除此之外，MEMS制造还广泛地使用多种特殊加工方法，法包括键合、LIGA、电镀、软光刻、微模铸、微立体光刻与微电火花加工等。

同通用芯片一样，传感芯片的生产制作过程尤为复杂。而且，在芯片生产加工中需要的材料中国产材料的使用率不足15%，高端制程和先进封装领域，半导体材料的国产化率更低，且部分产品面临严重的专利技术封锁。

物联网基础技术的薄弱，需要长期投入和重视，基础技术的进步最大的动力来自于科技的突破。袁培燕表示。中国目前的科研体系包括经费体系、科研考核体系都需要改革。

自主创新是必须要走的路，此外引进吸收和国际合作必不可少。“芯片产业是一个高度分工协作的产业。一部手机里面就有几十颗芯片，全部靠自主来解决并不现实。”肖青表示。

此外，物联网产业的发展需要生态的建设。矽力杰市场总监王永斌表示，物联网的规模应用需要平台的搭建，巨头企业的加入，以及5G网络的成熟。