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        影響壓力傳感器敏感元件行業發展的主要因素分析

        發布時間:2019-8-19??????發布人:湖南澤天??????點擊:

        到21世紀以來,微電子技術、大規模集成電路技術、計算機技術達到成熟期,光電子技術進入發展的中期,超導電子等新技術將進入發展的初期,均為研制新一代傳感器提供了發展的條件??梢灶A測:①MENT技術將高速發展,成為新一代微傳感器、微系統的核心技術,是21世紀傳感器技術領域中帶有革命性變化的高新技術。②新型敏感材料將加速開發,微電子、光電子、生物化學、信息處理學科、技術相互滲透和綜合利用,可望研制住一批先進傳感器。③二次傳感器和傳感器系統的比例大幅度增漲,集成化、智能化傳感器和傳感器系統成為傳感器發展的主要方向。④將出現網絡化傳感器。靈敏元件與傳感器發展的總趨勢是集成化、多功能化、智能化和系統化。目前市場需求呈現多樣化,對壓力傳感器芯片產品要求不斷提升,對行業的整體發展帶來了較大的積極性。影響壓力傳感器芯片(壓力敏感元件)行業發展的主要因素有國家政策導向、相關行業發展、行業技術發展、社會需求變化等,國家政策和社會需求是壓力傳感器芯片發展的主要驅動力。

        一、國家政策導向

        隨著壓力傳感器芯片行業的快速發展,一些發展問題也相互產生,如行業無序競爭,產品質量難以保證,為了保證行業穩定發展,有關部門出臺了一些相關政策,在一定程度上制止了不利因素的發展。壓力傳感器芯片行業“十二五”規劃跨越2011年至2015年,將以行業戰略宣言的形式,為這個崛起中的東方國度的壓力傳感器芯片行業未來五年的邁步立指針。未來的“十二五”將是“中國制造”實現產業轉型和跨越提升的關鍵時期,中國壓力傳感器芯片企業更需要未雨綢繆,科學制定企業未來五年的發展戰略和實施規劃。

        壓力傳感器芯片行業“十二五”整體規劃,“十二五”時期,行業發展要堅持以下原則:

        自主創新。立足于原始創新、集成創新和引進消化吸收再創新,把自主創新作為高技術產業發展的戰略基點,完善技術創新體系,強化企業技術創新主體地位,培育自主知識產權核心技術和自主品牌,著力提升產業自主發展能力。

        著力應用。立足于經濟社會發展的需要,開發關鍵技術,研制重大裝備,強化推廣應用,推進經濟社會信息化,改進生產和管理方式,降低資源能源消耗,減少環境污染,促進產業結構調整和技術進步。

        產業集聚。立足于資源的優化配置,把產業集聚作為行業發展的戰略途徑,加快產業向優勢區域和主要中心城市的集聚,發揮輻射帶動作用,進一步延伸完善產業鏈,形成具有較強競爭力的產業集群。

        規模發展。立足于加快培育新的產業增長點,把自主創新成果的產業化作為行業發展的戰略突破口,完善產業化環境,發展創業風險投資,培育具有較強競爭力的高技術企業群和知名品牌,開拓新興市場,推動科技成果轉化為現實生產力,實現產業持續快速增長。

        國際合作。立足于充分利用全球資源,把擴大國際合作作為行業發展的戰略選擇,引導外資投向,加強技術合作,發展重點產業,開拓海外市場,推進跨國經營,培育國際化產業配套體系,更高層次、更大范圍地參與國際分工。

        壓力傳感器芯片行業“十二五”規劃預測

        根據對行業政策的研究和解讀,未來五年的目標則是完成中國壓力傳感器芯片產業競爭力從制造競爭力向貿易競爭力的轉變。在國外市場上,自主品牌必須進入傳統市場,這樣才能形成國際競爭力,并改變低價形象。

        二、相關行業發展

        傳感器是人類探知自然界的觸覺,為人們認識和控制相應的對象提供條件和依據。在信息社會中,人們為了推動社會生產力的發展,需要用傳感器來檢測許多非電量信息,傳感器是流程自動控制系統和信息系統的關鍵技術之器件,其技術水平將直接影響到自動化系統和信息系統的水平。目前世界上的傳感器的種類約有2萬多種,當前傳感器的發展主要體現在以下幾個方面:

        傳感器的體積越來越小,微傳感器技術發展迅速。隨著半導體集成技術和微加工技術的發展,微型傳感器得到了迅速發展。微型傳感器具有尺寸微小、功耗小、啟動快、成本低、測量精度和靈敏度高、易于實現數字化和智能化等優點,且制作精確、重復性好、易于集成化,因此將廣泛應用于工程、生物和航空等領域。

        此外,微傳感器還可以實現把傳感器和測量電路集成在一起,用于惡劣環境下得測量。例如:電容式壓力傳感器就是這樣一種新型傳感器。這種微傳感器把測量電路、參考電容和測量電容制作在一起,并且在零壓時,參考電容和測量電容的值完全一樣,置于同一壓力場中,使參考電容的電容值不隨壓力的變化而變化。

        三、行業技術發展

        利用新的物理現象、化學反應、生物效應作為傳感器原理。日本夏普公司利用超導技術研制成功高溫超導磁性傳感器,是傳感器技術的重大突破,其靈敏度僅次于超導量子干涉器件。而它的制造工藝遠比超導量子干涉器件簡單,可用于磁成像技術:抗體和抗原在電極表面相遇復合時會引起電極電位的變化,利用這一現象可以制成免疫傳感器。用這種抗體制成的免疫傳感器可以對生物體內是否有這種抗原進行檢查。美國加州大學已經研制出這種傳感器。

        利用新材料。傳感器材料是傳感器技術的基礎,一些新型傳感器隨著材料科學的發展而涌現。高分子聚合物能隨周圍環境的相對濕度的大小而成比例的吸收或釋放水分子。高分子的介電常數小,水分子能提高聚合物的介電常數。將高分子電介質做成電容器測定電容量的變化,即可得出相對濕度。利用這個原理制成等離子聚合法聚苯乙烯薄膜溫度傳感器。陶瓷電容式壓力傳感器是一種無中介液的干式壓力傳感器。它采用了先進的陶瓷技術和薄膜電子技術,年漂移量小于0.1%F.S,溫漂小于0.5%/10K,性能穩定,抗過載性強。光導纖維的應用是傳感材料的重大突破。溫度、壓力、電場、磁場等環境條件變化都會引起光纖傳輸的光波強度、相位、頻率、偏振態等變化。測量光波量的變化就可以知道導致這些變化的溫度、壓力、電場、磁場等物理量的大小,利用這個原理就可以研制出光導纖維傳感器。哈爾濱工業大學研制成功了“新型本征半導電高分子壓力溫度雙參傳感器”。所使用的自由基高聚物是一種壓敏系數極高的高分子材料,通過表面處理調整平面工藝的攙雜工藝參數,實現了在一定參數范圍內,力敏芯片溫度靈敏漂移控制在50/00之內。

        利用新的加工技術。半導體中的一些加工技術,如:氧化、光刻、沉積、平面電子工藝、各相導性腐蝕及蒸鍍、濺射薄膜等,都已經引進傳感器制造中來,產生了各種新型傳感器。如利用半導體技術制造出硅微傳感器:利用薄膜工藝制造出快速響應的氣敏、濕敏傳感器:利用濺射薄膜工藝制造壓力傳感器等。日本橫河公司利用各向導性腐蝕技術進行高精度三維加工,制成全硅諧振式壓力傳感器。美國SMI公司開發的硅微壓力傳感器,它經過多次蝕刻將惠斯登電橋制于硅膜片上,當硅膜片上方受力時,產生變形,電阻產生壓電效應而失去平衡,輸出與壓力成比例的電信號。這樣的硅微傳感器是當今傳感器發展的前沿技術。

        傳感器的這些發展為傳感器向智能化方向發展奠定了基礎,這也正是傳感器發展的總體趨勢。首先,集成傳感器的優勢是傳統傳感器無法達到的,它不僅僅是一個簡單的傳感器,其將輔助電路中的元件與傳感元件集成在一塊芯片上,使之具有校準、補償、自診斷和網絡通訊的功能。而智能化傳感器一種帶微處理器的傳感器,是微型計算機和傳感器技術相結合的產物,它兼有檢測、判斷和信息處理等功能,與傳統的傳感器相比有很多優點:具有判斷和信息處理功能,能對測量值進行修正、誤差補償,因而提高測量精度:能實現多傳感器多參數測量:有自診斷和自校準功能,提高可靠性:測量數據可存取,使用方便:有數據通訊接口,能與微型計算機直接通訊。

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