傳感器，不是KOC那種的新造詞，而是一個非常傳統的常用詞匯，大家在新華詞典中就可以輕松找到。英文稱Sensor或是Transducer。“傳感器”在新韋式大詞典中定義為：“從一個系統接受功率，通常以另一種形式將功率送到第二個系統中的器件”。根據這個定義，傳感器的作用是將一種能量轉換成另一種能量形式，所以不少學者也用“換能器-Transducer”來稱謂“傳感器-Sensor”。

簡單來說，傳感器就是一種檢測裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成，可以測量信息，也可以讓用戶感知到信息。通過變換方式，讓傳感器中的數據或價值信息轉換成電信號或其他所需形式的輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。

傳感器與通信、計算機被稱為現代信息技術的三大支柱和物聯網基礎，其應用涉及國民經濟及國防科研的各個領域，是國民經濟基礎性、戰略性產業之一。當前倍受國際關注的物聯網、大數據、云計算技術，乃至智慧城市中的各種技術實現，對于傳感器技術的需求也是巨大。

科技，讓人類的能力圈不斷擴大。如果說，機械延伸了人類的體力，計算機延伸了人類的智力，那么，無處不在的傳感器，大大延伸了人類的感知力。

一、傳感器技術發展經歷的三個歷史階段

第1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。例如：電阻應變式傳感器，它是利用金屬材料發生彈性形變時電阻的變化來轉化電信號的。

第2代傳感器是70年代開始發展起來的固體傳感器，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的。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、光敏傳感器等。

70年代后期，隨著集成技術、分子合成技術、微電子技術及計算機技術的發展，出現集成傳感器。集成傳感器包括2種類型：傳感器本身的集成化和傳感器與后續電路的集成化。例如：電荷耦合器件（CCD），集成溫度傳感器AD590，集成霍爾傳感器UG3501等。這類傳感器主要具有成本低、可靠性高、性能好、接口靈活等特點。集成傳感器發展非常迅速，現已占傳感器市場的2/3左右，它正向著低價格、多功能和系列化方向發展。

第3代傳感器是80年代剛剛發展起來的智能傳感器。所謂智能傳感器是指其對外界信息具有一定檢測、自診斷、數據處理以及自適應能力，是微型計算機技術與檢測技術相結合的產物。80年代智能化測量主要以微處理器為核心，把傳感器信號調節電路、微計算機、存貯器及接口集成到一塊芯片上，使傳感器具有一定的人工智能。90年代智能化測量技術有了進一步的提高，在傳感器一級水平實現智能化，使其具有自診斷功能、記憶功能、多參量測量功能以及聯網通信功能等。

二、國內外發展歷程與現狀

20世紀70年代初，西方發達國家大力發展計算機與通訊技術，忽視了傳感器技術發展，造成了“大腦”發達，而“五官”遲鈍的窘境，傳感器產業相對慘淡。80年代初，美、日、德、法、英等國家相繼確立加速傳感器技術發展的方針，視為涉及科技進步、經濟發展和國家安全的關鍵技術，紛紛列入長遠發展規劃和重點計劃之中。并采取嚴格的保密規定對技術封鎖和控制，禁止技術出口，尤其是針對中國。

日本1979年在《對今后十年值得注意的技術》中將傳感器列為首位;美國國防部1985年公布的二十項軍事關鍵技術中，被列為第十四項;《星球大戰》計劃、歐洲《尤里卡》計劃、前蘇聯《軍事航天》計劃，英、法、德等國家高技術領域發展規劃中均將傳感器列為重點發展技術，并將其科研成果和制造工藝與裝備列入國家核心技術。

美國認為，計算機技術是核心，敏感技術、光電子技術是關鍵和重點，新材料、微電子技術是支撐和基礎。通信與計算機結合，以及多元化、新技術的融合代表著美國信息技術發展方向。

福布斯認為，當前，甚至今后幾十年內，影響和改變著世界經濟格局和人們生活方式的10大科技產品，傳感器列為10大科技產品之首。

美國國家科學發展基金會認為，本世紀的重大變革就是：通過網絡，把物質世界聯接起來，并賦予它一個電子神經系統，使它具有能夠感知信息的生命，而能夠擔當這一重任的核心就是傳感器”。每年度財政預算約有69億美元，用于傳感器基礎技術與應用研究，稱其為“SensorRevolution”（即：傳感器革命）。

早在20世紀80年代，美國就宣稱世界已經進入了傳感器時代。早在20世紀80年代初，美國就成立了國家技術小組（BGT），幫助政府組織和領導大公司、國有企業和機構的傳感器技術的發展。在保護美國武器系統質量優勢的關鍵技術中，有八項是被動傳感器。2000年，美國空軍列舉了15項有助于提高21世紀空軍能力的關鍵技術，其中傳感器技術排名第二。

美國的發展模式遵循先軍工后民用、先改進后普及的發展道路，其特點是顯著的：

重視傳感器功能材料的研究;

重視傳感器技術的發展。美國霍尼韋爾公司的固態傳感器開發中心每年投資5000萬美元在設備上，目前擁有計算機輔助設計、單晶生長、加工、圖形發生器、分步重復攝影、自動噴漆。最先進的成套設備和生產設備。每三年左右更新n條線路，例如膠和光刻、等離子體蝕刻、濺射、擴散、外延、蒸發、離子注入化學氣相沉積、掃描電子顯微鏡、封裝和屏蔽動態測試。只有這樣，才能保證技術的領先水平。

重視工藝研究：傳感器的原理不難，也不保密，最機密的是工藝（制造）。許多評價傳感器不是一般的工業產品，而是完美的工藝杰作。在美國，大約有1300家生產和開發傳感器的制造商，以及100多個研究所和學院。

目前國際上缺乏制定國際標準的準則與規范，尚未制定出權威性的傳感器標準類型。只能劃分為簡單的物理傳感器、化學傳感器和生物傳感器等大的類別。

例如，物理傳感器有：聲、力、光、磁、溫、濕、電、射線等等;化學傳感器有：各種氣敏、酸堿PH值、離子化、極化、化學吸附、電化學反應等現象等等;生物傳感器有：酶電極和介體生物電等等。在產品用途和形成過程中的因果關系互相咬合，既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學類，難以嚴格劃分。

用傳感器分類和命名方式，主要有以下幾種類型：

按轉換原理可分為物理傳感器、化學傳感器和生物傳感器。

按傳感器的檢測信息來分可分為聲敏、光敏、熱敏、力敏、磁敏、氣敏、濕敏、壓敏、離子敏和射線敏等傳感器。

按照供電方式可分為有源或無源傳感器。

按其輸出信號可分為模擬量輸出、數字數字量輸出和開關量傳感器。

按傳感器使用的材料可分為：半導體材料;晶體材料;陶瓷材料;有機復合材料;金屬材料;高分子材料;超導材料;光纖材料;納米材料等傳感器。

按能量轉換可分為能量轉換型傳感器和能量控制型傳感器。

按照其制造工藝，可分為機械加工工藝;復合與集成工藝;薄膜、厚膜工藝;陶瓷燒結工藝;MEMS工藝;電化學工藝等傳感器。

全球產品化的傳感器種類約有2.6萬余種，我國已經擁有約1.4萬多種，大多為常規類型和品種;7000多種可產品化，而在醫療、科研、微生物、化學分析等特殊品種上仍有短缺和空白，存在著較大的技術創新空間。

三、共性基礎工藝與三大技術創新趨勢

眾所周知，由于敏感機理、敏感材料不同，加之工業現場環境、使用場景，以及被檢測介質與個性化參數、結構等復雜性要求等特點，長期以來傳感器一直處于多品種小批量生產狀態，結合工藝技術的分散性、復雜性影響和設備裝置價格昂貴等因素制約，業界稱其生產過程為制造“工業工藝品”。各國工程技術人員圍繞著工藝技術協同、融合，在產品規范化、性能歸一化、功能集成化、結構標準化，以及工藝設備和工裝夾具的產業化方面展開了長期的技術開發與創新，形成了一大批不同特色和特點的技術成果。

在美國硅谷傳感器領域，圍繞著以MEMS工藝技術為基礎，根據不同行業和功能的需求，展開的不同封裝結構的各種傳感器產品創新，已經持續了近25年，形成的千奇百怪、五花八門的各種類型傳感器產品，應用領域不斷擴展，得到了各行業的廣泛認同與接受。

正如硅谷MEMS工藝技術創始人丹尼斯先生所說：“20多年來，硅谷傳感器產品一直都是圍繞著以硅基材料為主體的MEMS芯片和不同行業領域的市場應用需求，開展不同結構形式的封裝的產品競爭與創新”。因此，MEMS工藝技術是各種類型傳感器的共性基礎工藝技術，被業界稱之為傳感器創新源泉。2011年，美國行業認為MEMS工藝已經成熟，可以廣泛推廣應用，確立并形成了傳感器產業圍繞MEMS工藝技術和應用兩大方向創新與突破：

一是敏感機理創新與工藝突破。提高了MEMS工藝技術在材料與工藝結構等基礎理論與應用水平，比如在晶體與非晶體、各種半導體材料應用;在硅-硅鍵合工藝、硅薄膜工藝、金屬薄膜工藝等多個領域的工藝技術創新，大大提高了產品生產的微型化、低成本、復合型、集成度等產業化基礎水平。

二是智能化水平提高和應用創新。在多功能集成化、模塊化構架、嵌入式能力、網絡化接口等形成了創新與突破。極大地改善了產用難以對接的矛盾，搭建了生產制造與市場應用橋梁與技術通道，突破了行業在生產和應用長期形成的技術壁壘和發展瓶頸。同時也提高了各行業的產品自主選擇和應用設計能力，大大刺激了應用需求，拓展了市場空間。

從美國傳感器產業發展來看，呈現幾個特點：

一是在共性基礎技術上下功夫，并注重新技術、新工藝創新應用，不斷提升品質。

二是強調傳感器網絡化、智能化節點技術、能量捕捉技術及協同創新。

三是核心技術都有政府管控、扶持、資助與推動的影子。

四是重點推廣應用領域的引領與帶動作明顯。如軍事工業、裝備制造、物流、生態環境監控（森林防控）、移動醫療、智能家居等。

四、產業化生態體系與環境建設

借助共性基礎技術和工藝，建立生產可柔性化、工藝規范化、產品標準化的生產體系，尋找產品的配套市場，徹底改變技術和市場的孤島化、碎片化問題是傳感器產業化的關鍵之處。根據MEMS工藝技術和產品市場應用特點，溫敏、聲敏、力敏、光敏、氣敏、磁敏、頻率等7大類型產品符合產業化技術特點和市場規模化需求，可實現產業化規模生產。

另外，以硅麥克風為代表的聲敏傳感器已經在國內外形成了十大主流特色品牌產品和商家（其中有瑞聲、歌爾國內兩家企業），實現了產業化規模生產;溫、濕度傳感器美國、德國、瑞士、日本、中國等國家都有規模化生產能力，在未來發展中溫濕度將復合在其他物理量傳感器之中，比如，力敏、磁敏可同時檢測溫濕度參數;頻率含RF射頻、毫米波等共性工藝技術接近、而參數、功能、應用差異較大的產品，可在同一廠家實現產業化。特別是在手機、智能交通、生物感知等應用領域具有爆發式增長，具有較大的誘惑力。射頻器件95%仍是歐美廠商主導，甚至沒有一家亞洲廠商進入。為了打破行業壟斷現象，這將成為未來技術創新與競爭的焦點。

與國外相比，我國傳感器產業發展緩慢主要是認識上的差距所致！對傳感器帶有偏見和片面的認識，缺乏國家戰略認識高度。由于傳感器分屬不同行業和部門，存在多頭管理，在發展上難于取得共識，管理亂象，政策支持缺乏力度導致產業分散，產品不能成為系列化;1200多家企業中95%以上屬于小微企業，一方面缺乏足夠的人力、物力、工藝技術條件等資源配置，產業化基礎薄弱;另一方面市場準入門檻過高，缺乏相應的應用開發和技術創新能力，產品整體技術水平和參數性能指標，特別是可靠性、穩定性指標與國外同類產品相比要低1～2個數量級，無法滿足市場對企業資質和配套能力的要求。第三是缺乏龍頭企業引領和行業帶動，缺乏國際化品牌、市場影響力、競爭優勢和基礎研究能力，導致行業內專業化企業數不足3%;核心芯片大都依賴進口，中高檔產品幾乎100%進口。整體工藝技術水平落后國外先進國家10～15年。

針對國內外產業現狀對比和行業特點及存在問題，結合傳感器技術工藝特征，業內期待在經濟、技術優勢和發達地區，聚集國內外數十家以上的傳感器專業性公司和科研院所，組成具有產品技術工藝特色和產業化規模優勢，以及國際市場影響力的產業集群或基地，形成年銷售額1000億元人民幣（150億美元）以上，并以年增長大于20%速度增長的國際化傳感器特色產業園區。形成以敏感元器件為核心，智能化、網絡化、模塊化等集成應用為創新主體，物聯網、智慧城市為應用目標的產業鏈構架（產業生態），同時具備政、產、學、研、用、服六維一體生態環境，實現產業化集群式發展，形成我國傳感器“雙生態”產業鏈，具有產業特色明顯和區位優勢突出的國際傳感器產業園——即“傳感谷”。

今天，德國、日本、美國、俄羅斯等老工業國家仍活躍于國際市場，在這些國家，傳感器應用廣泛，許多廠家已實現大規模生產，一些企業的年生產能力可達數千萬甚至上億。相比之下，中國的傳感器應用還比較狹窄，更多的還停留在航空航天和工業測控領域。根據相關數據，中國最大的傳感器公司的年產值只有55000。此外，高精密、精密的傳感器和新型傳感器的市場是幾乎被外國品牌或合資企業壟斷。

但現在我們國家的傳感器正面臨著歷史上最好的時期。有巨大的市場需求和國家政策支持。一方面，國內許多企業都在努力開發自己的新技術，企業的管理模式也得到了很大的改進。另一方面，來自國際AMA的德國傳感器協會也參與支持。傳感器的質量、價格和功能將是國內企業未來改進的重點領域。將來，國內傳感器將經歷從工業過程測試到功能轉換的過程。國內企業將更有效的學習自己的長處和短處，以便盡快與國外企業站在同一起跑線上，朝著小型化、網絡化和規格化邁進。傳感器現代化。我們期待著未來的中國傳感器取得巨大成果，而我國的傳感器企業還有很長的路要走。

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