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智能化传感器的技术趋势走向何方
浏览:     时间:2018-05-08

  一、 智能化发展成大势所趋

  信息技术时代,随着科学技术的发展,各个产业都离不开“智能”二字,从智能工业、智能农业、智能交通,到智能物流、智能安防等不同领域。各个领域对智能的需求,究其本质是对信息需求的不断增强。传感器成为当前急需发展的重要电子器件之一,尤其是可以对信息进行采集、处理、分析、传输的智能传感器,也叫无线传感器的需求迫切。在信息消费中,信息来源的准确、及时、覆盖密度大面积广是基础,而传感器是作为其中最为重要的介质之一。传统的传感器可以满足这一需求,但是,以往的传感器却无法对信息进行分析处理,这对要求性能集约的电子元件来说是致命的,所以智能传感器应运而生。

  智能传感器通过工艺技术手段将传感器与微处理器两者紧密结合,将传感器的敏感元件及其信号调理电路与微处理器集成在一块芯片上,这可称作具有初步智能的传感器。智能传感器将ASIC电路、微处理器、通信接口、软件协议等与敏感芯片相结合,使得敏感芯片的感知信息得到最充分的利用。集成化、微型化、多功能化、智能化、网络化是传感器的发展趋势,但集成化和微型化是这种趋势的基础,只有集成化、微型化技术才能实现低成本、低功耗、高性能、多功能、智能化和网络化。

  智能传感器目前是国际上传感器研究的热点和前沿,国内传感器产业向微型化、集成化发展的主要瓶颈是我国IC与MEMS技术产业链配套能力不足,不论是在技术素质、生产能力还是在生产规模方面与国际先进技术相比差距都比较大。大力开展智能传感器研究是我国应采取的跨越式的发展思路,是占领未来信息技术制高点的战略的关键措施,也是顺应传感器发展趋势的需要。

  

  二、  多维度推进技术创新

  (一)研发重点 

  目前,国内传感器技术发展与创新的重点在材料、结构和性能改进3个方面:敏感材料从液态向半固态、固态方向发展;结构向小型化、集成化、模块化、智能化方向发展;性能向检测量程宽、检测精度高、抗干扰能力强、性能稳定、寿命长久方向发展。随着物联网技术的发展,对传统传感技术又提出了新的要求,产品正逐渐向MEMS技术、无线数据传输技术、红外技术、新材料技术、纳米技术、陶瓷技术、薄膜(含SOI,Silicon-On-Insulator,绝缘衬底上的硅)技术、光纤技术、激光技术、复合传感器技术、多学科交叉融合的方向发展。

  (二)技术发展趋势 

  1.  新型传感器的开发

  新型传感器主要包括采用新原理、填补传感器空白、仿生传感器等诸多方面。传感器的工作机理是基于各种效应和定律,由此启发人们进一步探索具有新效应的敏感功能材料,并以此研制出具有新原理的新型物性型传感器件,这是发展高性能、多功能、低成本和小型化传感器的重要途径。 

  2.  新材料的应用

  传感器材料是传感器技术的重要基础,由于材料科学的进步,人们在制造时可任意控制其成分,从而设计制造出用于各种传感器的功能材料。用复杂材料来制造性能更加良好的传感器是今后的发展方向之一。例如,根据以硅为基体的许多半导体材料易于微型化、集成化、多功能化、智能化,以及半导体光热探测器具有灵敏度高、精度高、非接触性等特点,发展红外传感器、激光传感器、光纤传感器等现代传感器。传感器技术的不断发展也促进了更新型材料的开发,如纳米材料等。未来随着科学技术的不断进步,将有更多的新型材料诞生。 

  

  3.  新工艺的采用

  在发展新型传感器中,离不开新工艺的采用。新工艺的含义范围很广,这里主要指与发展新型传感器联系特别密切的微细加工技术。该技术是近年来随着集成电路工艺发展起来的,目前已越来越多地用于传感器领域,例如溅射、蒸镀、等离子体刻蚀、化学气体淀积(CVD)、外延、扩散、腐蚀、光刻等。

  三、  结语

  智能化传感器研发创新离不开时代背景,基于应用需求导向的研发创新,只有走产业链协同创新之路,方能在市场竞争中致胜。


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