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中國工程院院士:已經(jīng)明朗,MEMS技術是傳感器重要的發(fā)展方向和趨勢!


  來源: 微納電子與智能制造 時間:2023-07-21 編輯:白芷
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總之 ,面向國家安全和醫(yī)療健康領域的重大需求,經(jīng)過多年持續(xù)的努力,我們取得一系列具有國際先進水平的科研成果,部分技術處于國際領先地位, 其中多項核心技術尚屬國際首創(chuàng)。


《微納電子與智能制造》:傳感器技術與計算機技術、通信技術作為現(xiàn)代信息技術的三大支柱,也是計算機技術與通信技術的基礎 ,核心傳感器的元器件更是工業(yè)基石 ,請您簡要介紹一下近些年智能傳感器與 MEMS 技術研究和發(fā)展的重要歷程及產(chǎn)業(yè)發(fā)展動態(tài)。


尤政院士:簡單來說 ,傳感器的重要性體現(xiàn)在:它是信息獲取的源頭 、物理世界與數(shù)字世界的接口。傳感器可以把環(huán)境中的物理、化學量等被測信息轉化為電信號 ,而 MEMS 技術則可將傳感器中機械結構與電路系統(tǒng)通過規(guī)?;圃旃に嚰稍谛酒?,因而 MEMS 技術是傳感器的使能技術。


在 “MEMS”一詞出現(xiàn)之前 ,深硅刻蝕、諧振器、電容檢測等 MEMS 技術就早已應用于微傳感器中;隨著 20 世紀 90 年代以來的 MEMS 技術快速發(fā)展期 ,基于 MEMS 技術的各種微傳感器大發(fā)異彩 ,已經(jīng)成為傳感器技術領域的重要發(fā)展方向與發(fā)展趨勢。


進入新世紀 ,特別是近 10 年以來 ,微電子 、MEMS、光電子技術的不斷突破 ,人工智能 、無線通訊等科技的興起 ,智能微系統(tǒng)技術又成為了智能傳感器的關鍵核 心技術 ,推動傳感器在社會生產(chǎn)生活中發(fā)揮越來越重要的作用。


從技術發(fā)展的角度來講 ,早期的智能傳感器大都是指傳統(tǒng)傳感器加入處理器 ,帶有數(shù)據(jù)處理功能的傳感器;發(fā)展到現(xiàn)在,隨著 MEMS 技術、通訊技術、 計算機技術,特別是微系統(tǒng)技術、人工智能等前沿技 術的交叉融合,基于微系統(tǒng)技術的智能傳感器,不僅具有傳感、處理、通訊等功能,還能實現(xiàn)自供電、自組網(wǎng)、自校準、自學習等智能化的功能、性能。


基于微系統(tǒng)技術的智能傳感器將在各個領域發(fā)揮重要作用,除了航空航天、高端裝備等事關國防安全、重大工程的國家戰(zhàn)略領域之外,在醫(yī)療健康、汽車 電子、消費電子、物聯(lián)網(wǎng)等事關社會經(jīng)濟發(fā)展及民生領域等也都離不開智能傳感器。


《微納電子與智能制造》:目前中國智能微系統(tǒng)與 MEMS 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中 ,核心關鍵的傳感元器件的發(fā)展還存在發(fā)展瓶頸,然而機會與挑戰(zhàn)并存,請您介紹一下中國在該領域的發(fā)展面臨怎樣的瓶頸和挑戰(zhàn),有哪些發(fā)展機遇,該如何進行突破?


尤政院士:傳感器作為“工業(yè)基石”,是各類產(chǎn)業(yè)賴以生存和發(fā)展的基礎,作為“性能關鍵”,將直接決定重大裝備和整機產(chǎn)品的性能、質量,那么基于微系統(tǒng)技術與 MEMS 技術的智能傳感器也必將成為構筑未來智能社會基礎設施、工業(yè)基礎支撐體系、各類裝備產(chǎn)品的關鍵。


然而由于我國目前微系統(tǒng)與智能傳 感器領域的核心關鍵技術發(fā)展滯后 ,中高端傳感器受制于人 ,已經(jīng)成為“卡脖子”障礙。


我國自主生產(chǎn)的傳感器已完全可以滿足低端市場的需求 ,然而在中高端市場上,超過60%的市場份額被國外愛默生、 西門子、博世、意法半導體、霍尼韋爾等外國巨頭占據(jù),特別是高端產(chǎn)品幾乎全靠進口,80%的傳感器芯片依賴國外。


目前,我國主要面臨以下挑戰(zhàn)與瓶頸問題:


(1)在研究主體方面,國內主要集中在高等院校與研究所,而國外還包括眾多有實力的公司和企業(yè);

(2)在研發(fā)投入方面,國內微系統(tǒng)與智能傳感器制造的專門設施較少,研發(fā)投入也較少,而國外基本都具備比較完善的開放生產(chǎn)線(平臺),同時投入大量研發(fā)經(jīng)費;

(3)在傳感器芯片方面,由于工藝成熟度與傳感器專用試驗設施的不足,國內差距明顯,特別是中高端芯片;

(4)在制造與集成工藝方面,尚無微系統(tǒng)制造與集成的國產(chǎn)化關鍵設備,與國外仍有較大差距;

(5)在產(chǎn)業(yè)化方面,國外多家公司已具備批生產(chǎn)能力,而國內總體處于集成、封裝及工程化的初級階段。


至于對策 ,除了針對上述差距與問題落實有針對性的措施之外 ,還要圍繞智能微系統(tǒng)這一顛覆性關鍵技術 ,把握技術發(fā)展趨勢 ,搶占未來技術制高點,催生大批升級換代甚至變革行業(yè)的新產(chǎn)品,為相關傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展提供新機遇。


在設計、制造、 測試等共性基礎技術方面進行重點發(fā)力,在感知、處理、通訊、執(zhí)行、供能等重要關鍵技術方面進行重點突破 ,同時在感知智能微系統(tǒng)、空間智能微系統(tǒng)、生化分析微系統(tǒng)、新概念智能微系統(tǒng)等前沿方向布局示范。


關鍵詞:MEMS技術 傳感器 半導體    瀏覽量:11006

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