專家表示，新基建的加快建設(shè)以及新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展為MEMS智能傳感器帶來巨大的機遇。
近日，素有“珠城”之美譽的蚌埠因為一場大會的舉辦而熠熠生輝、大放異彩。4月23日，以“凝‘芯’聚力、創(chuàng)‘智’未來”為主題的第四屆中國MEMS智能傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會暨企業(yè)家論壇在蚌埠舉行。
MEMS智能傳感器迎來發(fā)展“春天”
當(dāng)前，隨著新一輪國際革命和產(chǎn)業(yè)變革的蓬勃興起，MEMS傳感器正在被廣泛應(yīng)用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛、生物醫(yī)療、5G等眾多領(lǐng)域，發(fā)展前景廣闊無限。中國工程院院士、清華大學(xué)副校長尤政在視頻演講中談道，集成電路產(chǎn)業(yè)是支撐我國經(jīng)濟社會發(fā)展和保障國家安全的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，發(fā)展?jié)摿薮螅灾鲃?chuàng)新需求迫切。國家高度重視集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，以MEMS為核心的智能傳感器技術(shù)是現(xiàn)代科技前沿技術(shù)，也是新一代信息技術(shù)的支柱之一。
尤政表示，目前，我國MEMS產(chǎn)業(yè)正在走上發(fā)展快車道，擁有一批勇于創(chuàng)新和實踐的技術(shù)專家和創(chuàng)新精英，涌現(xiàn)出了一批有擔(dān)當(dāng)、有作為的明星企業(yè)。但是，我們也要清醒地認識到目前我國與發(fā)達國家的差異?，F(xiàn)階段，我國中低端傳感器自動化水平較低，高端傳感器市場大部分還依賴進口，缺少自主創(chuàng)新的核心技術(shù)與產(chǎn)品，關(guān)鍵設(shè)備、核心原材料的“卡脖子”問題依然嚴峻。隨著信息技術(shù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、智能裝備、5G通信等領(lǐng)域發(fā)展需求的日益迫切，MEMS智能傳感器產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展就成了當(dāng)前的重要任務(wù)。
賽迪顧問股份有限公司副總經(jīng)理李珂表示，MEMS產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在正處于“春天”：市場和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化；MEMS傳感器技術(shù)趨于成熟，處于大規(guī)模商用量產(chǎn)階段；從金融、資本角度看，MEMS產(chǎn)業(yè)就好像其中流淌著的“血液”。
李珂認為，MEMS產(chǎn)業(yè)有幾個重要發(fā)展趨勢。首先，未來十年是中國MEMS產(chǎn)業(yè)的黃金十年，但仍面臨國內(nèi)外復(fù)雜局勢和市場帶來的挑戰(zhàn)。其次，代工制造是中國MEMS產(chǎn)業(yè)重要特點，MEMS工藝將逐步標準化、兼容化。再次，先進封裝是MEMS產(chǎn)業(yè)重要環(huán)節(jié)，MEMS封裝是決定MEMS器件性能的重要環(huán)節(jié)。最后，新材料和傳感集成是MEMS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展新機遇?！按蠓岣吖杌鵐EMS產(chǎn)品性能、降低成本是未來MEMS產(chǎn)業(yè)的巨大市場機會。”他說，“將多種單一功能傳感器組合成多功能合一的傳感器模組，再通過集成微控制器、微處理器等芯片的傳感器集成技術(shù)，也是MEMS產(chǎn)業(yè)新的市場機會?！?
MEMS智能傳感器正在逐步取代傳統(tǒng)傳感器，在新一代信息技術(shù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、智能裝備、5G通信、智慧工程等領(lǐng)域發(fā)揮著基礎(chǔ)性支撐作用。在此背景下，中國蚌埠傳感谷項目應(yīng)運而生。
作為安徽省的老工業(yè)基地，蚌埠市制造業(yè)門類齊全，是歷史上全國三大傳感器基地之一，擁有一批積累了大量研發(fā)和生產(chǎn)基礎(chǔ)的傳統(tǒng)傳感器企業(yè)。這些企業(yè)占領(lǐng)了較大的市場份額，也培養(yǎng)了大量人才。
根據(jù)蚌埠市傳感谷負責(zé)人高輝介紹，中國蚌埠傳感谷是重點謀劃布局蚌埠市新一代信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展而進行的重大產(chǎn)業(yè)布局。中國蚌埠傳感谷計劃用五年左右的時間，總投資約100億元，吸引國內(nèi)外傳感器及物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的200余家優(yōu)勢企業(yè)在蚌埠形成產(chǎn)業(yè)聚集，成為集產(chǎn)業(yè)及領(lǐng)域研發(fā)、設(shè)計、制造、分裝、測試環(huán)節(jié)于一體的國內(nèi)一流傳感器產(chǎn)業(yè)園。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)或是未來最大應(yīng)用領(lǐng)域
“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可能是MEMS未來應(yīng)用最龐大、最重要的領(lǐng)域?！痹谌f物互聯(lián)的世界，MEMS技術(shù)有更廣闊的應(yīng)用舞臺。中國工程院院士楊善林認為，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是其中最重要、最大的應(yīng)用領(lǐng)域之一。
在談及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)之前，先要提到互聯(lián)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展可分為三個階段。楊善林在演講中舉了兩個例子，具體說明了基于互聯(lián)網(wǎng)的全新服務(wù)模式。第一個例子是基于“全球腦”的無人駕駛汽車。多個互聯(lián)網(wǎng)汽車構(gòu)成了互聯(lián)網(wǎng)汽車網(wǎng)絡(luò)，每一輛互聯(lián)網(wǎng)汽車都通過自身的無人駕駛規(guī)劃和控制經(jīng)驗來獲取相關(guān)駕駛數(shù)據(jù)，并將其上傳到企業(yè)數(shù)據(jù)中心，形成互聯(lián)網(wǎng)汽車的自主學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，從而改進無人駕駛和智能交通技術(shù)水平?！盎ヂ?lián)網(wǎng)是制造汽車的關(guān)鍵零部件，沒有這個互聯(lián)網(wǎng)，汽車就沒有那么智能?！睏钌屏终f。
第二個例子是智慧醫(yī)療服務(wù)?，F(xiàn)階段，很多人的手上戴著各種各樣的智能手環(huán)，可以隨時隨地測量血壓、脈搏等生理參數(shù)，如果把這些生理參數(shù)傳到互聯(lián)網(wǎng)上，就可以隨時隨地對身體健康狀況進行判斷、分析。楊善林認為，未來，這可能成為一種基于互聯(lián)網(wǎng)的全新醫(yī)療服務(wù)模式。
有人說，物聯(lián)網(wǎng)是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等的信息載體，它的本質(zhì)是形成互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。但通過這兩個例子可以看出，物聯(lián)網(wǎng)是制造汽車的關(guān)鍵零部件，是身體維持健康的重要組成部分，其本質(zhì)是資源。楊善林表示，互聯(lián)網(wǎng)與“機器”和“電力”等類似，現(xiàn)在可以把互聯(lián)網(wǎng)定義為一種對人類經(jīng)濟社會發(fā)展產(chǎn)生深遠影響的人造資源?！斑@種資源全面融入到經(jīng)濟社會系統(tǒng)運行的全過程，廣泛滲透到生產(chǎn)生活的各個方面，促進線上、線下資源的融合與重構(gòu)，推動了生產(chǎn)和生活方式的變革?！睏钌屏终f道。
楊善林在演講中表示，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也在經(jīng)歷與互聯(lián)網(wǎng)相似的三個發(fā)展階段，即從技術(shù)系統(tǒng)到應(yīng)用平臺，再到融入產(chǎn)品資源。
楊善林指出，網(wǎng)絡(luò)感知技術(shù)、制造智能技術(shù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準體系、人機協(xié)同技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有四大發(fā)展路徑。
第一個發(fā)展路徑是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)的構(gòu)建。推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，關(guān)鍵要立足工業(yè)本質(zhì)，緊扣智能特征，以制造業(yè)需求為先驅(qū)，首先攻克數(shù)據(jù)感知、標識解析、互聯(lián)通信、云端服務(wù)、信息模型、數(shù)據(jù)服務(wù)模型等關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)。
第二個發(fā)展路徑是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式的創(chuàng)新。要聚焦企業(yè)、區(qū)域、行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的需要，圍繞車間、企業(yè)、產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，開展多場景、全鏈條、多層次的應(yīng)用模式探索。
第三個發(fā)展路徑是基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)構(gòu)建。要圍繞集團企業(yè)、跨企業(yè)的協(xié)作平臺化、產(chǎn)業(yè)生態(tài)化需求，創(chuàng)新全產(chǎn)業(yè)鏈及全價值鏈。
第四個發(fā)展路徑是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的國際化發(fā)展。圍繞工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系，需要展開全球化聯(lián)合協(xié)作攻關(guān)。
楊善林總結(jié)道，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展初期，要在標準體系、情感感知、通信互聯(lián)、制造智能、人機協(xié)同、基礎(chǔ)技術(shù)等方面取得理論與技術(shù)突破，要建立支撐系統(tǒng)制造模式創(chuàng)新和商業(yè)模式創(chuàng)新以及企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的平臺。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)必將是融為一體的，發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)必須走國際化道路。
MEMS與相關(guān)領(lǐng)域加速交叉融合
南京大學(xué)物理學(xué)院副教授王漱明的演講主要聚焦微納光學(xué)超構(gòu)表面這一領(lǐng)域。在王漱明看來，超構(gòu)透鏡不僅可以應(yīng)用于量子領(lǐng)域，也有望加速與MEMS調(diào)控體系的交叉和融合。
“量子是我們國家發(fā)展的重要戰(zhàn)略性學(xué)科，我們在這方面也有一些積累，在無人機上有很好的集成量子成果。使用超構(gòu)透鏡陣列也可以實現(xiàn)量子方面新的突破。比如高維路徑糾纏源，通過超構(gòu)透鏡和非鏈性過程結(jié)合，（能夠）實現(xiàn)高量子糾纏，有10×10的100維態(tài)勢糾纏。”他表示，超構(gòu)透鏡陣列非常有用，但超構(gòu)透鏡陣列做完了以后就不能再進行動態(tài)調(diào)整了。在此情況下，超構(gòu)透鏡與MEMS調(diào)控體系的融合是一大解決之道。“超構(gòu)透鏡和MEMS結(jié)合，能夠做可調(diào)焦距成像。希望和各位同仁們多交流，看是否能讓MEMS與更多超構(gòu)體系和動態(tài)可調(diào)體系有交叉的功能?！蓖跏髡f。
正如MEMS技術(shù)有望與超構(gòu)透鏡領(lǐng)域進行更深層次的融合，目前，MEMS與智能制造、智能生活領(lǐng)域同樣正在創(chuàng)造出更多“交叉點”。中國儀器儀表學(xué)會微納器件與系統(tǒng)技術(shù)分會理事長孫立寧在演講中談道，未來產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是多學(xué)科交叉的結(jié)果，產(chǎn)業(yè)很難僅僅依靠某個單項技術(shù)來實現(xiàn)發(fā)展。
現(xiàn)階段，傳感器正在向千行百業(yè)加速滲透、融合。孫立寧表示，過去的工廠是人開機床，未來和現(xiàn)在的工廠則是由機器人進行軟件掃控等。在生產(chǎn)過程中，要想對產(chǎn)品的質(zhì)量、裝備的狀態(tài)進行驗證，就必須有傳感器，只有這樣才能產(chǎn)生數(shù)據(jù)?；诖?，孫立寧認為，傳感器是裝備智能化、生產(chǎn)智能化的重要手段。
在工業(yè)領(lǐng)域，目前的工業(yè)機器人和機床并不具備外部感知能力。未來，機器需要變得更加智能，在加工過程中還要具備對產(chǎn)品質(zhì)量進行分析和自動決策的能力，甚至要自學(xué)制造?！斑@是典型的智能制造裝備。”孫立寧表示，傳感器在其中起到的作用非常重要，是裝備智能化、生產(chǎn)智能化的重要手段。
孫立寧建議，應(yīng)從制造與生活這兩個方面發(fā)展微納感知。他認為，微納器件與系統(tǒng)是智能制造與智慧生活的核心技術(shù)，MEMS正在向微型化、集成化、多功能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，“機器人+微納+信息”和人工智能的交叉融合將改變?nèi)祟惿a(chǎn)和生活方式?；诖?，他提議，應(yīng)加強基礎(chǔ)與創(chuàng)新研究，解決共性關(guān)鍵技術(shù)。還要建立產(chǎn)業(yè)制造平臺，做到機制創(chuàng)新和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，打造人才培養(yǎng)與多種創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)模式相結(jié)合的產(chǎn)業(yè)化平臺，最終形成協(xié)同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)鏈和創(chuàng)新鏈。
論壇上，中國工程院院士楊樹興將MEMS技術(shù)發(fā)展和慣性技術(shù)的加速融合作為切入點，闡述了發(fā)展MEMS慣性傳感器的重要意義。楊樹興認為，國內(nèi)MEMS慣性傳感器在理論研究、基礎(chǔ)工藝及工程樣機性能上有所突破，但在某些高端領(lǐng)域，陀螺儀在性能穩(wěn)定性、成品率、可靠性、成本等方面與國外仍有較大差距，亟待進一步提升。
值得一提的是，中國兵器工業(yè)集團特聘首席專家高文也在演講中提到了高精度陀螺儀。他表示，雖然MEMS陀螺儀尚處于研究階段，還沒有產(chǎn)品，但發(fā)展前景已經(jīng)顯現(xiàn)。高文認為，中心軸對稱陀螺將成為新一代MEMS陀螺的發(fā)展趨勢；MEMS角速率積分陀螺將達到導(dǎo)航級精度，有可能爭奪中低端光纖陀螺產(chǎn)品市場；我國在MEMS角速率積分陀螺（不包括石英半球陀螺）的研究成果已經(jīng)走進國際前列。
