物聯(lián)網,有望推動我國傳感器產業(yè)彎道超車

麥克盧漢的《理解媒介——論人的延伸》一書中，核心闡述了“媒介即訊息”的觀點，但是其更深層次的理論可以歸結為：一切工具與技術都是人的延伸。人類為了讓自己的能力不斷強大，從古至今，發(fā)明了一系列工具，小到鉆木取火的石頭，大到宇宙飛船。到了近現(xiàn)代，在傳感器、通信和計算機技術為代表的信息科技技術的基礎上，人類的延伸又達到了前所未有的高度。物聯(lián)網興起后，推動整個人類社會進入了智能化時代，傳感技術的重要性更是可見一斑。

張珽（中科院納米所研究員，博導）

南開大學環(huán)境科學系獲得了學士和碩士學位，而后在美國加州大學（University of California，Riverside）化工和環(huán)境工程系化學工程專業(yè)獲得博士學位，博士畢業(yè)后在美國加州Nanomix高科技公司工作，任納米技術科學家；

主要從事基于納米材料納米傳感器電子器件的制造、表征，功能化，集成化，及其在環(huán)境、工業(yè)污染控制以及醫(yī)療診斷中的應用；

加入中科院以后，主要帶領團隊專注于微納智能傳感器及智能系統(tǒng)，以及智能制造和微納制造工藝的研發(fā)，及相關傳感器的應用研究；其在放生電子皮膚方面的研究處于國際領先地位，并已形成成果轉化；

同時，其另一研究成果——只有一角硬幣十分之一大小的MEMS空氣質量傳感器也已完成成果轉化，并已經過了兩年多的市場驗證。

傳感器——人類感官的延伸

“傳感器相當于物聯(lián)網的眼睛、耳朵，它是智能時代的基礎，”張珽如是說，不過他同時認為物聯(lián)網的興起與發(fā)展“為傳感器產業(yè)帶來了春天，”兩者之間的發(fā)展是相輔相成的?！按蟾旁?013年的時候，美國半導體領域的一些核心人士專門針對智能時代的傳感器產業(yè)進行了一些探討，當時他們提出了一個萬億傳感器市場的概念：再過10年左右的時間，全球范圍內在用的傳感器數量將達到一萬億只。目前來講，2015年全球傳感器產業(yè)的市場規(guī)模達到了1700多億美金，中國應該是1300億人民幣左右。同時在全球經濟低迷的情況下，傳感器市場依然保持著每年百分之十幾的增長率，”張珽說這種需求的推動力源于物聯(lián)網引起的各行各業(yè)的變革，比如可穿戴、智能硬件、人機交互，以及一些傳統(tǒng)行業(yè)的優(yōu)化升級等。

張珽同時表示，如果萬億傳感器市場的預期成真，在給傳感器產業(yè)帶來機遇的同時，也將帶來巨大挑戰(zhàn)，“面對如此大的需求量，傳感器的制備技術和工業(yè)水平等方面都需要革新。”

正如張珽所說，傳感器的發(fā)展很大程度上是由應用層的需求驅動的，同時新材料、新原理、新工藝，以及新的測試方法和制造方法的出現(xiàn)，可能會促進傳感器產業(yè)的跨越式發(fā)展。比如MEMS工藝的出現(xiàn)，讓傳感器可以像芯片那樣進行生產制造，可以在更小的體積上制造微型化、低能耗、高精度的傳感器陣列，促進多傳感器融合和智能化，從而造就了傳感器產業(yè)的一次較大跨越。

“目前一些新材料、新工藝都開始不斷地涌現(xiàn)出來。首先在材料方面，比如說石墨烯、納米線等納米材料，都開始在很多層面的傳感器上起到引領作用。其次在工藝方面，原來在陶瓷上做一些傳感器，可能體件比較大，能耗比較高。現(xiàn)在利用硅工藝，借助集成電路領域的先進制造技術，可以生產出非常小尺寸的微納傳感器，同時還能達到很低的能耗，并且性能還有很大地提升。此外，印刷技術的發(fā)展，尤其是3D打印、納米打印等新興技術，可以大大降低傳感器的投入成本，”張珽認為這些方面的同時進步，勢必會引起傳感器產業(yè)的質變，“再比如說納米材料，我們拿它做傳感器的敏感層，你可以想像一下，如果所有納米粒子都按照你想像地順序來排列，那么在微觀尺度的條件下，能夠組成高密度的傳感器，這個時候它帶來的改變就不止一點了。”

物聯(lián)網，有望推動我國傳感器產業(yè)彎道超車

“傳感器作為現(xiàn)代信息產業(yè)的重要神經觸角，是新技術革命和信息社會的重要技術基礎，廣泛應用于各行各業(yè)。目前世界發(fā)達國家都大力布局傳感技術產業(yè)，中國的傳感器市場發(fā)展很快，比如我國1300億人民幣的傳感器市場，總共有5000多家從事傳感器研發(fā)與生產的企業(yè)，但本土高端傳感器技術與世界發(fā)達國家水平相比仍存在明顯差距，很多核心技術都掌握在國外企業(yè)的手里，因此還有較大的提升空間。”對此現(xiàn)狀，張珽并不悲觀，因為隨著國家對傳感器產業(yè)的重視，隨著物聯(lián)網產業(yè)的快速發(fā)展，以及更多掌握傳感器核心技術的海歸科學家回國創(chuàng)業(yè)，我國的傳感器產業(yè)必將飛躍。

中國傳感器產業(yè)增長情況表

世界傳感器產業(yè)的發(fā)展史，可以追溯到17世紀初期溫度計的發(fā)明及應用，不過真正意義上的傳感器出現(xiàn)于19世紀初期，德國物理學家賽貝發(fā)明了將溫度變成電信號的傳感器，即后來的熱電偶傳感器，傳感器真正發(fā)展起來在20世紀初期。中國傳感器產業(yè)的萌芽階段應該在20世紀的七八十年代，開始發(fā)展在九十年代末。

可以看出，中國傳感器產業(yè)的整個發(fā)展歷程至少比國際上晚了半個世紀。但是近些年來，也取得了巨大的進步，隨著技術的積累，以及伴隨物聯(lián)網而來的大量需求驅動，這種進步的速度將越來越快?；谥袊就羵鞲衅髌髽I(yè)小而多的現(xiàn)狀，張珽認為“應該進行整合”，以加強國際競爭力。傳感器的物聯(lián)網應用和個性化醫(yī)療管理與服務將是下一代傳感信息產業(yè)的重要驅動力，發(fā)展柔性化和微型化MEMS的新型微納傳感器技術，并在此基礎上探索微納傳感器對人體健康、環(huán)境的動態(tài)實時檢測具有重要意義，是傳感器技術、納米技術交叉研究的前沿，并有望為我國物聯(lián)網、健康醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測等相關產業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展提供有力的支撐。