政策樹立方向 傳感器技術發展未來何從

時間:2016-02-15 10:42  來源:東莞市斯泰普機電有限公司  點擊:

  政策導向將引領傳感器發展

  國家正在陸續制定有利于傳感器產業發展的政策。另外,步進電機新興技術的不斷出現,也成為傳感器行業發展的利好因素。根據中國電子元件協會2011年7月發布的《中國電子元件“十二五”規劃》,“十二五”期間將投資5000億元,主要集中在新型電子元件的研發和產業化領域。

  《規劃》明確列出未來5年重點發展的產品和技術,包括滿足新一代電子整機發展需求的新型片式化、小型化、集成化、高可靠電子元件產品;滿足我國新型交通裝備制造業配套需求的高質量、關鍵性電子元件;為節能環保設備配套的電子元件以及環保型電子元件;為新一代通信技術配套的電子元件;為新能源以及智能電網產業配套的電子元件;新型電子元件材料以及設備。其中包括基于MEMS技術的傳感器、環境監測設備用氣體傳感器、流量傳感器、濕度傳感器等。工業和信息化部于2012年2月發布的《物聯網“十二五”規劃》中,在重點工程內容中也提到發展微型和智能傳感器、無線傳感器網絡等。

  傳感器發展現狀分析

  據分析,我國傳感器行業發展落后,國內傳感器需求,尤其是高端需求嚴重依賴進口,國產化缺口巨大,目前傳感器進口占比80%,傳感器芯片進口占比達90%。國產化需求迫切。國內傳感器廠商占據中低端市場從發展態勢看,國內傳感器廠商有三種情況:一是民營或合資企業的產品占據了中低端市場,傳統技術和裝備手段可以滿足絕大多數產品的制造要求,市場發展狀態良好。除個別廠家在個別品種方面將國外生產的芯片拿到國內封裝出相關產品、占據市場較大份額外,其他高端產品均是國外廠商在壟斷。

  二是隨著物聯網等新興產業的興起,傳感器產業成為世界各國在高新技術發展中爭奪的一個重要領域。近年來我國傳感器產業快速增長,應用模式也日漸成熟。但由于產業檔次偏低、技術創新能力較差,國內傳感器產業呈現低端過剩、中高端被國外壟斷的市場格局。傳感器技術發展滯后已掣肘國內戰略性新興產業的順利推進。

  目前從材料、器件、系統到網絡我國已形成較為完整的傳感器產業鏈。在網絡接口、傳感器與網絡通信融合、物聯網體系架構等方面取得較大進展。但產業檔次偏低、企業規模小、技術創新能力差,很多企業只是引進國外元件進行加工,同質化嚴重。而生產裝備落后、工藝不穩定等造成產品指標分散、穩定性差。模仿產品在敏捷度方面也不盡如人意。在相對研發突出的領域,卻忽略了工業化基礎性開發,商品化開發嚴重滯后。

  資料顯示,目前我國傳感器產品約6000種左右,而國外已達20000多個,遠遠滿足不了國內市場需求。中高端傳感器進口占比達80%,傳感器芯片進口更是達90%,國產化缺口巨大。其中數字化、智能化、微型化等高新技術產品嚴重短缺。國家重大裝備所需高端產品主要依賴進口。而涉及國家安全和重大工程所需的傳感器及智能化儀器儀表,國外對我國往往采取限制。

  外資企業產品占據國內高端市場絕大多數的市場份額,并將會在今后很長一段時間內持續把持高端市場,這種勢頭在短期內不會得到根本轉變。三是國有企業發展處于平穩增長狀態,總體上跟不上國外最新技術發展的步伐,除少數廠家外,總體差距有擴大的趨勢。這是因為傳感器技術發展快,工藝和制造設備更新快,許多新設備國內廠商無法制造等原因造成的。并且設備的單臺價格少則幾十萬美元,多則數百萬美元,絕大多數廠家靠自身積累很難購買新型設備,致使在許多新技術、新工藝方面無法跟上國外企業飛速發展的步伐。

  傳感技術三代發展歷程

  目前,中國傳感器產業正處于由傳統型向新型傳感器發展的關鍵階段,它體現了新型傳感器向微型化、多功能化、數字化、智能化、系統化和網絡化發展的總趨勢。傳感器技術歷經了多年的發展,其技術的發展大體可分三代:

  第一代是結構型傳感器,它利用結構參量變化來感受和轉化信號。

  第二代是上70年代發展起來的固體型傳感器,這種傳感器由半導體、電介質、磁性材料等固體元件構成,是利用材料某些特性制成。如:利用熱電效應、霍爾效應、光敏效應,分別制成熱電偶傳感器、霍爾傳感器、光敏傳感器。

  第三代傳感器是以后剛剛發展起來的智能型傳感器,是微型計算機技術與檢測技術相結合的產物,使傳感器具有一定的人工智能。

  技術:相同的傳感器不同的圖像結果

  相同的傳感器對同一解碼芯片可以產生完全不同的圖像。每個安防企業都與自己選擇零部件的標準和原色,除了圖像傳感器外,也包括了壓縮芯片,圖像傳感器處理器(ISP)進行圖像校正和電源控制。買到新的攝像機,從外觀上來看幾乎沒有什么區別,但是內部的SoC解碼起著至關重要的作用。

  不同家的攝像機可以選擇不同的解碼芯片,大多數高端品牌都會選擇信譽良好的SoC芯片。在國內,不乏有一些企業為了控制成本而選擇二手或仿造芯片,當然短時期之內用戶無法用肉眼判定,時間一長產品質量問題暴露無疑。

  不同的攝像機在使用相同的傳感器下,解碼器和ISP產生的圖像效果也有所不同。即使相同的組件,攝像機的背光補償和寬動態范圍性能也有所不同,這一特性,筆者在監控攝像機橫評中已經為大家解讀。用同一部監控攝像機來說,寬動態開啟和關閉后的圖像效果差異十分大。

  有很多人認為,ISP軟件開發工具包不夠開放,導致圖像效果參差不齊。其實,從另一個因素來說,或許是企業研發成本預算有限,互補編解碼器無法滿足圖像處理的效率。一些傳感器供應商保留他們的實力,并沒有將傳感器技術實現共享;對于設備制造商來說,他們應該加強研發團隊的實力,克服傳感器帶來的性能限制。

  無論是監控攝像機還是家用照相機,傳感器霸主仍然是索尼公司。當然,不同傳感器制造商的技術水平也會出現差異,也許同一個價格,不同廠家的傳感器效果也有很大的差異性。對于攝像機廠商來說無疑是個巨大的打擊。沒一個廠商都有自己的優先選擇權,或好或壞誰也無法左右?陀^地說,攝像機在實際應用中都會出現一定的差異,而攝像機組件就是用來彌補差異,實現最佳監控效果。


來源 http://www.art2smart.com/



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