．智慧傳感器技術應用及中國該產業市場分析

MEMS Technology

【3S Market】台灣要發展物聯網，不能只悶著頭幹，也要注意競爭者的動向，特別是對於對岸中國，可能是競爭者，又是基礎零組件供應者，我們不能忽視！！！

來源：摘自长江电子

智慧傳感器（intelligent sensor）是具有資訊處理功能的傳感器。智慧傳感器帶有微處理機，具有採集、處理、交換資訊的能力，是傳感器整合化與微處理機相結合的產物。

一般智慧機器人的感覺系統，由多個傳感器集合而成，採集的資訊需要電腦進行處理，而使用智慧傳感器就可將資訊分散處理，從而降低成本。

與一般傳感器相比，智慧傳感器具有以下三個優點：通過軟體技術，可實現高精度的資訊採集，而且成本低；具有一定的編程自動化能力；功能多樣化。

傳感技術作為一種與現代科學密切相關的新興學科，也得到迅速的發展，並且在工業自動化測量和檢測技術、航天技術軍事工程、醫療診斷等學科，被越來越廣泛地利用，同時對各學科發展還有促進作用。

隨著MEMS、雷射技術、高科技材料等的技術進步，傳感器的研發呈現多樣化的趨勢，有的利用生物材料模擬人類皮膚，創新傳感器的觸覺；有的利用MEMS技術，研發微型智慧化傳感器，從而有利於複雜系統的整合；有的利用高精度的雷射技術，創造雷射雷達，從而利於系統即時感知，周邊障礙物與環境等等。

概括而言，智慧傳感器的主要功能是：

（1）具有自校零、自標定、自校正功能；

（2）具有自動補償功能；

（3）能夠自動採集數據，並對數據進行預處理；

（4）能夠自動進行檢驗、自選量程、自尋故障；

（5）具有數據存儲、記憶與資訊處理功能；

（6）具有雙向通訊、標準化數位輸出，或者符號輸出功能；

（7）具有判斷、決策處理功能。

智慧傳感器不斷發展，物聯網引發新需求

智慧傳感器這一概念通常定義為「帶有微處理器，具有資訊處理功能的傳感器」。

80年代，將信號處理電路（濾波、放大、調零）與傳感器設計在一起，輸出4～20mA電流或0～5V電壓，這樣的傳感器為當時意義的智慧傳感器。我們稱之為「第一代智慧傳感器」。

80年代末到90年代中後期，將單片微處理器嵌入傳感器中，實現溫補、修正、校准，同時由A／D變換器，將類比信號轉換為數位信號。這種類型的傳感器不但有硬體，還可通過軟體對信號進行簡單處理，輸出為數位信號。我們稱之為「第二代智慧傳感器」。

「現場總線」概念提出後，對傳感器的設計提出了新要求，要求實現全數為、開放式的雙向通信，測量和控制資訊的交換，在底層上，主要是通過現場總線來完成，數據交換主要是通過Intranet等網路來實現，傳感器設計上，軟體佔主要地位，通過軟體，將傳感器內部各個敏感單元，或與外部的智慧傳感器單元聯繫在一起。我們稱之為「第三代智慧傳感器」。

進入21世紀後，由於MEMS技術、低能耗的類比和數位電路技術、低能耗的無線射頻（RF）技術、傳感器技術的發展，使得開發小體積、低成本、低功耗的微傳感器成為可能。

這種微傳感器一般裝備有：一個用於感知外界環境，實體量的敏感組件（如壓力、溫度、濕度、光、聲、磁等），一個用於處理敏感組件，採集資訊的計算模組，一個用於通信的無線電收發模組，一個為微傳感器的各種操作，提供能量的電源模組。我們稱之為「第四代智慧傳感器」或「智慧網路化傳感器」。

物聯網（IoT）是把任何物品與網際網路連接起來，進行資訊交換和通訊，以實現智慧化辨識、定位、跟蹤、監控和管理的一種網路。簡而言之，物聯網就是「物物相連的互聯網」。

傳感器作為物聯網三大層次，結構之一的感知層的重要組成部分，將現實世界中的實體量、化學量、生物量等，轉化成可供處理的數位信號，是實現物聯網的基礎和前提，同時MEMS（微機電）技術作為支撐技術，在物聯網的發展中起著至關重要的作用。

隨著行動互聯市場趨於飽和，物聯網（IoT）逐漸成為全球經濟增長，和科技發展的新增點。IDC發佈報告指出，2020年全球物聯網市場市值將增至1.7萬億美元。

根據IoT的數據，2020年約有500億台設備接入物聯網，是現在的2.5倍。物聯網的基本要求是物物相連，每一個需要辨識和管理的物體上，都需要安裝與之對應的傳感器。

因此，傳感器的升級換代成為物聯網，能否快速發展的關鍵。隨著物聯網技術的進步，不僅僅要求傳感器具備基礎的資訊收集處理功能，高度智慧化也成為衡量，其性能高低的基本依據。

三大因素推動發展，傳感器領域併購持續湧現

市場、技術和政策三大因素，將驅動傳感器產業快速發展。資料顯示，對岸的中國已有傳感器產品種類1.2萬餘個，年總產量超過260多億只。預計到2033年，僅MEMS傳感器產業鏈，就將超過1萬億美元規模。

市場驅動：包括汽車、高鐵、消費電子等，都將為傳感器帶來巨大市場。以汽車為例，普通轎車所用傳感器數量超過100只/車，高級轎車所用傳感器超過200只/車，按照對岸中國「到2020年新能源汽車保有量達到500萬輛」他們的國家規劃，新能源汽車將為傳感器，帶來快速增長的巨大市場。

此外，高鐵的快速發展也將為傳感器帶來巨大市場。按照他們的國家規劃，到2030高鐵營運達4.5萬公里（2015年為1.9萬公里），當前中國高鐵裝有數量龐大的傳感器，來完成車輛、軌道線路、自然環境等的監測，隨著中國中車「軌道交通安全保障技術項目」的研發，未來傳感器數量可能將增加30％至50％。

技術拉動：隨著電子、材料、物理、化學等多方面發展，特別是MEMS製程技術的成熟和應用，滿足市場需求的多功能、微型化、數位化、系統化、網路化、智慧化傳感器不斷湧現，形成傳感器發展新動能。

傳感器的研發呈現多樣化的趨勢，有的利用生物材料模擬人類皮膚，創新傳感器的觸覺；有的利用MEMS技術研發微型智慧化傳感器，從而有利於複雜系統的整合；有的利用高精度的雷射技術，創造雷射雷達，從而利於系統即時感知，周邊障礙物與環境等等。

政策推動：對岸中國「十三五」規劃中，已將先進傳感器列為策略發展重點；接下來，對岸中國工信部「智能傳感器產業三年行動指南（2017－2019年）」即將頒布，該行動指南明確產業發展目標和方向，就是傳感器的智慧化，並制訂了產業發展路線圖，確定了MEMS製程和整合電路技術，相結合的產業發展路徑，以及以市場應用為主導的政策扶持原則。