2017年5月18~20日，中国智慧家庭博览会（CSHE2017）联合深圳（国际）集成电路技术创新与应用展（CICE2017）于深圳会展中心召开。期间，“第三届MEMS传感器创新技术应用对接会暨中国半导体行业协会MEMS分会市场年会”于19日举行，麦姆斯咨询总经理王懿分享了专业的行业观点——智能传感器的机遇和挑战。
麦姆斯咨询总经理王懿分享智能传感器的机遇和挑战
智能传感器兴起，国产陷低端且难“自给自足”
身处智能感知时代，传感器也要求具备智能化的功能。所谓“智能”传感器，是指传感器+微处理器+执行器，利用MEMS和IC技术使传感器更加微型化、集成化和低成本化。智能传感器包括硬件和软件两部分，软件（如自校准、融合算法等）蕴含于微处理器。
在智能传感器的零部件分工方面，传感器从环境中收集信息，微处理器处理和记忆信息，并传给执行器，执行器将信息再作用于外界环境，形成完整的闭环系统。
一种智能传感器架构
那么，智能传感器最大的价值在哪呢？王懿称，智能传感器的价值在于把传感器检测的信号和处理器的信号处理功能（算法）有机结合在一起，使其具有人工智能的作用。
当前，智能传感器的种类主要包括运动类、压力（气压、液压）类、声学类、光学类和环境监测类。目前，国际领先的MEMS企业，如博世、意法半导体、德州仪器等，都在对智能传感器的零部件——MEMS执行器进行深入的布局。
明确了定义及分类后，我们再来看智能传感器在全球和中国的市场规模。“目前，中国占全球智能传感器产值的比例尚较小，”王懿给出了一些数据，“2015年全球智能传感器产值约250亿美元，中国智能传感器产值约10亿美元，而中国智能传感器市场需约为82亿美元，由此可见，中国自产自用的智能传感器市场份额（自给率）仅约12%，高达88%要靠进口，且国产传感器多用于低端领域，价格低廉。除此，设计传感器的设计工具和制造装备基本都靠进口。”
此外，王懿给出一组MEMS传感器产值分布数据显示，整个MEMS产值在全球的区域分布的排序依次是美国（46%）、欧洲（29%）、日本（20%），以及中国的大陆和台湾（中国共占据5%）。从这个分布来看，中国MEMS产业在全球的分量依然非常微小。
2015年全球排名前30位的MEMS厂商
从全球企业排名来看，少数几家中国企业也排在靠后的位置。具体来看，排名靠前的几大企业都有自己的核心应用领域，比如排名第一的博世，其业务领域比较广泛，汽车是大头，消费电子也发展不错。排名第二的是意法半导体，其主要在消费领域布局，因为消费电子的利润比较低，最近也发布了一些汽车级的MEMS产品，试图进入利润稍微丰厚的汽车和工业领域。排名第三的是德州仪器，主要重心放在投影的MEMS微镜阵列。而第四、第六是Avago和Qorvo,主要做射频MEMS，增速很快。
中国领先的智能传感器公司
相对而言，中国MEMS产业的自给率和技术水平都还较低，改变中国的智能传感器现状迫在眉睫。为此，工信部发布了《智能传感器产业三年行动指南（2017-2019年）》，该指南的目的，是要抓住传感器产业的热门应用领域，如智能终端、物联网、汽车电子等，以提升中高端产品的供给能力，推动我国智能传感器的发展步伐，希望到2019年我国智能传感器有突破，涌现出一批创新能力较强的国际先进企业，技术水平稳步提升，产品结构不断优化，供给能力有效提高。
首先，中国的传感器产业规模要迅速壮大，其次创新能力显著增强，第三生态系统要基本完善。行动指南的四大任务是要补齐制造环节的短版，推进智能传感器向中高端升级。面向消费电子、汽车电子、工业控制、健康医疗等重点行业领域，开放智能传感器应用示范，建设智能传感器创新中心，进一步完善技术研发、标准和知识普及。
王懿表达对中国智能传感器的发展观点
“经过政府的推动或产业的自发创新，我们希望到2019年，中国的智能传感器产值能达到37亿美元，自给率能达到27%，相比2015年的12%要翻一倍。出货量希望达到121亿，占全球市场的38.7%。”王懿强调说。
利润下滑有对策，重在工艺与材料的基础创新
MEMS产品价格下滑趋势显著，每年下降率约为13%，2013年平均每颗MEMS产品的单价跌到了1美金，而现在有些MEMS传感器价格只有0.12美金。换言之，四五年前还能卖1美金的产品，现在只能卖到原来1/10的价格。
价格的迅速下跌使得MEMS陷入困境，加上友商杀价，净利润难以支撑企业长远发展。这个产业非常艰难，但王懿认为依然非常有前景，且可以找到一些突破口。
以博世为例来分析，其业绩丰厚的原因在于，来自汽车的营收占到其MEMS总营收的50%-60%，同时博世是一家IDM企业，MEMS产出量非常大。由于汽车电子更新换代的速度并不快，博世近些年开始布局一些消费电子领域，试图通过消费电子的快速更新迭代来提升其MEMS工艺和技术能力，再反哺汽车类传感器，以高附加值产品来提升利润空间。
中国有哪些经验可以借鉴呢？“首先是改进工艺，可以通过CMOS MEMS工艺，在短时间内保证产品的低成本，以提升竞争力；其次是提升传感器本身的价值，智能传感器把软件算法集成进来的目的，就是要提升传感器的附加值，向产业链下游延伸；再次是把更多传感器做集成，共享一个封装的外壳，以减小空间并节省成本。”王懿说。
在王懿看来，中国智能传感器产业要想缩短同国际的差距，从根本上来说还是要创新，创新才是产品提升价值的根据之源。而创新有几种方式，一是微创型，指在设计或工艺上进行改进；二是颠覆性创新，指从基本感测原理上突破，做一些像谐振式的新原理的传感器；三是从材料上创新，目前压电材料的采用，就创造出了新型的智能传感器，如压电式MEMS麦克风、压电式MEMS扬声器等。
万物互联大发展，把握智能传感产业新机遇
整体而言，随着万物互联时代的到来，智能终端对传感器的数量、质量要求不断升级，除了智能手机等消费类电子领域用的MEMS麦克风和CMOS图像传感器，越来越多的智能传感器在AR/VR、汽车、智能家居领域都将有非常好的发展前景。特别是智能联网汽车，未来会需要大量的视觉传感器，如激光雷达、短程和远程雷达、摄像头（图像传感器），以及超声波传感器等，这是一个有目共睹的潜力市场。而智能家居对传感器的需求大致有三类：空气与温湿度检测、节能和安防，这也将给传感器带来新的增长机遇。
智能家居的机遇
相信这些新兴领域的崛起，会给智能传感器产业注入新的生命力。而中国智能传感器市场也将通过工艺和技术的升级、新材料的使用、集成化智能传感器的大规模商用取得新突破，在全球市场中的份额稳步提升，成为一颗耀眼的“东方明珠”！
延伸阅读：
《声学MEMS和音频解决方案-2017版》
《手机射频前端模块和组件-2017版》
《3D成像和传感-2017版》
《红外LED和激光器技术、应用和产业趋势》
《生物识别传感器-2016版》
