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“五化”趋势助全球传感器冲刺800亿美元市场

时间:2019-07-05 06:25 来源:未知 作者:admin 阅读:
  


  传感器融合了质料科学、纳米手艺、微电子等领域的前沿手艺,是新一代信息手艺、高端制造装备、新能源汽车等战略新兴工业的先导和基础,也是智能交通、智能楼宇、智慧医疗、智慧基础设施等物联网应用的要害手艺,具有手艺含量高、经济效益好、辐射和动员力强等特点。

  “五化”成为传感器手艺生长的主要趋势
  
  近年来,传感器手艺新原理、新质料和新手艺的研究越发深入、普遍,新品种、新结构、新应用不停涌现。其中,“五化”成为其生长的主要趋势。

  一是智能化,两种生长轨迹齐头并进。一个偏向是多种传感功效与数据处置惩罚、存储、双向通讯等的集成,可所有或部门实现信号探测、变换处置惩罚、逻辑判断、功效盘算、双向通讯,以及内部自检、自校、自赔偿、自诊断等功效,具有低成本、高精度的信息收罗、可数据存储和通讯、编程自动化和功效多样化等特点。如美国凌力尔特(Linear Technology)公司的智能传感器安装了ARM架构的32位处置惩罚器。另一个偏向是软传感手艺,即智能传感器与人工智能相联合,现在已泛起种种基于模糊推理、人工神经网络、专家系统等人工智能手艺的高度智能传感器,并已经在智能家居等方面获得使用。如NEC开发出了对大量的传感器监控实行简化的新要领“稳定量剖析手艺”,并已于今年面向基础设施系统投入使用。

  二是可移动化,无线传感网手艺应用加速。无线传感网手艺的要害是战胜节点资源限制(能源供应、盘算及通讯能力、存储空间等),并知足传感器网络扩展性、容错性等要求。该手艺被美国麻省理工学院(MIT)的《手艺谈论》杂志评为对人类未来生涯发生深远影响的十大新兴手艺之首。现在研发重点主要在路由协议的设计、定位手艺、时间同步手艺、数据融合手艺、嵌入式操作系统手艺、网络宁静手艺、能量收罗手艺等方面。迄今,一些蓬勃国家及都会在智能家居、精准农业、林业监测、军事、智能修建、智能交通等领域对手艺举行了应用。如,从MIT自力出来的Voltree Power LLC公司受美国农业部的委托,在加利福尼亚州的山林等处设置温度传感器,构建了传感器网络,旨在检测森林火情,淘汰火灾损失。

  三是微型化,MEMS传感器研发异军突起。随着集成微电子机械加工手艺的日趋成熟,MEMS传感器将半导体加工工艺(如氧化、光刻、扩散、沉积和蚀刻等)引入传感器的生产制造,实现了规模化生产,并为传感器微型化生长提供了主要的手艺支持。近年来,日本、美国、欧盟等在半导体器件、微系统及微观结构、速率丈量、微系统加工要领/装备、麦克风/扬声器、水平/测距/陀螺仪、光刻制版工艺和质料性子的测定/剖析等手艺领域取得了主要希望。现在,MEMS传感器手艺研发主要在以下几个偏向:(1)微型化的同时降低功耗;(2)提高精度;(3)实现MEMS传感器的集成化及智慧化;(4)开发与光学、生物学等手艺领域交织融合的新型传感器,如MOMES传感器(与微光学联合)、生物化学传感器(与生物手艺、电化学联合)以及纳米传感器(与纳米手艺联合)。

  四是集成化,多功效一体化传感器受到普遍关注。传感器集成化包罗两类:一种是同类型多个传感器的集成,即统一功效的多个传感元件用集成工艺在统一平面上排列,组成线性传感器(如CCD图像传感器)。另一种是多功效一体化,如几种差别的敏感元器件制作在统一硅片上,制成集成化多功效传感器,集成度高、体积小,容易实现赔偿和校正,是当前传感器集成化生长的主要偏向。如意法半导体提出把组合了多个传感器的模块作为传感器中枢来提高产物功效;东芝公司已开发出晶圆级此外组合传感器,并于今年3月公布能够同时检测脉搏、心电、体温及身体运动等4种生命体征信息,并将数据无线发送至智能手机或平板电脑等的传感器模块“Silmee”。

  五是多样化,新质料手艺的突破加速了多种新型传感器的涌现。新型敏感质料是传感器的手艺基础,质料手艺研发是提升性能、降低成本和手艺升级的主要手段。除了传统的半导体质料、光导纤维等,有机敏感质料、陶瓷质料、超导、纳米和生物质料等成为研发烧点,生物传感器、光纤传感器、气敏传感器、数字传感器等新型传感器加速涌现。如光纤传感器是使用光纤自己的敏感功效或使用光纤传输光波的传感器,有敏捷度高、抗电磁滋扰能力强、耐侵蚀、绝缘性好、体积小、耗电少等特点,现在已应用的光纤传感器可丈量的物理量达70多种,生长远景辽阔;气敏传感器能将被测气体浓度转换为与其成一定关系的电量输出,具有稳固性好、重复性好、动态特征好、响应迅速、使用维护利便等特点,应用领域很是普遍。另据BCC Research公司指出,生物传感器和化学传感器有望成为增加最快的传感器细分领域,预计2014至2019年的年均复合增加率可达9.7%。

  未来值得关注的四大领域

  随着质料科学、纳米手艺、微电子等领域前沿手艺的突破以及经济社会生长的需求,四大领域可能成为传感器手艺未来生长的重点。

  一是可穿着式应用。据美国ABI观察公司展望,2017年可穿着式传感器的数目将会到达1.6亿。以谷歌眼镜为代表的可穿着装备是最受关注的硬件创新。谷歌眼镜内置多达10余种的传感器,包罗陀螺仪传感器、加速率传感器、磁力传感器、线性加速传感器等,实现了一些传统终端无法实现的功效,如使用者仅需眨一眨眼睛就可完成照相。当前,可穿着装备的应用领域正从外置的手表、眼镜、鞋子等向更辽阔的领域扩展,如电子肌肤等。日前,东京大学已开发出一种可以贴在肌肤上的柔性可穿着式传感器。该传感器为薄膜状,单元面积重量只有3g/m2,是通俗纸张的1/27左右,厚度也只有2微米。

  二是无人驾驶。美国IHS公司指出,推进无人驾驶生长的传感器手艺应用正在加速突破。在该领域,谷歌公司的无人驾驶车辆项目开发取得了主要结果,通过车内安装的照相机、雷达传感器和激光测距仪,以每秒20次的距离,天生汽车周边区域的实时路况信息,并使用人工智能软件举行剖析,展望相关路况未来动向,同时联合谷歌舆图来举行门路导航。谷歌无人驾驶汽车已经在内华达、佛罗里达和加利福尼亚州获得上路行使权。奥迪、疾驰、宝马和福特等全球汽车巨头均已睁开无人驾驶手艺研发,有的车型已靠近量产。

  三是医护和康健监测。海内外众多医疗研究机构,包罗国际著名的医疗行业巨头在传感器手艺应用于医疗领域方面已取得主要希望。如罗姆公司现在正在开发一种使用近红外光(NIR)的图像传感器,其原理是照射近红外光LED后,使用专用摄像元件拍摄反射光,通过改变近红外光的波长获取图像,然后通过图像处置惩罚使血管等越发鲜明地出现出来。一些研究机构在能够嵌入或吞入体内的质料制造传感器方面已取得希望。如美国佐治亚理工学院正在开发具备压力传感器和无线通讯电路等的体内嵌入式传感器,该器件由导电金属和绝缘薄膜组成,能够凭据组成的共振电路的频率转变检测出压力的转变,施展完作用之后就会消融于体液中。

  四是工业控制。2012年,GE公司在《工业互联网:突破智慧与机械的界线》陈诉中提出,通过智能传感器将人机毗连,并联合软件和大数据剖析,可以突破物理和质料科学的限制,并将改变天下的运行方式。陈诉同时指出,美国通过部署工业互联网,各行业可实现1%的效率提升,15年内能源行业将节约1%的燃料(约660亿美元)。2013年1月,GE在纽约一家电池生产企业共安装了1万多个传感器,用于监测生产时的温度、能源消耗和气压等数据,而工厂的治理职员可以通过iPad获取这些数据,从而对生产举行监视。此外,荷兰壳牌、富士电机等跨国公司也都在该领域接纳了行动。
“五化”趋势助全球传感器冲刺800亿美元市场

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