物联网时代传感器低成本化发展的思考
4传感器技术的低成本化发展思考
传感器产业规模并非与信息技术的另两个支撑技术(计算机和通讯技术产业发展速度)并驾齐驱，甚至不相称。即使在MEMS传感技术成熟后，也没有达到半导体器件鼎盛时期的速度，实际上也远没有出现“井喷”的预期。
2011年，传感器的全球市场销售额约700亿美元，被寄予厚望的MEMS传感器尽管在MEMS市场独占鳌头，也未到100亿美元，贡献不到1／5，而半导体器件全球市场的销售额为3 000亿美元。除如手机等少量消费电子和汽车终端应用领域外，传感器基本还是国防、工业流程、能源勘／采、计量等“富贵”领域和命脉经济行业的专用品，在其他各类领域和行业，新的普及率也没有期待值高。
既然用传感器总比不用好，为什么在许多领域普及度不如预期广泛呢?面对如此海量的需求前景，为什么产业规模增长未出现激增?有的领域没有成熟到使用新技术，是结构性调整迫切性不突出吗?价格降幅大，消减用量增长显现?是相关因素?其实这些都是次要原因，主要原因是使用成本高。有的领域用不起，传感器是奢侈品(如对家电产业、农业等)；有的行业觉得用传感器得不偿失，利润附加值不抵增加的使用成本，另外就是麻烦，也增加了售后服务成本。这类似于节能灯泡的推广应用，其5～8倍的普通灯泡价格，大大限制了平民百姓广泛的认同度。
在信息化、网络化时代，人／物互联网要泛布全球和人类各个角落，传感器应降低身价，由奢侈品转型为通用品、消费品、日用品、耐用品。
事实上，通过降低成本来提高性价比，换取用量激增的成功案例还是比较多的。美国AD公司的单轴加速度传感器价格过去为5美元，现在的三轴加速度传感器则为1美元左右，现在汽车、智能手机和游戏机已广泛大量采用，尤其是后两者，现在的用量已接近10亿只。图3所示是过去几年隔离液封压力传感器敏感器件在国内的价格降势图。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/159538.htm
传感器的综合成本分内、外成本，即传感器厂商的制造成本与直接用户的使用成本。制造成本追求传感器制造过程及结果的量产率、成品率、一致性，追求最大限度的单位材料、能源、人力的产出率；使用成本则是厂商以用户的成本为中心，这已经不是做单纯的传感器制造商，而是在卖产品的同时，还要以产品形式向用户提供传感器服务(如选型、安装、维护等)。
传感器的制造过程是使用、占用、消耗资源最大的流程，主要包括敏感芯片／元件加工、封装／组装、检测／试验。
敏感芯片／元件加工是低成本化最早、成熟度最高、最有量产规模效益的环节，该环节现在越来越多的种类已经成功移植半导体IC制造工艺，从而形成了独立的微机械加工技术——MEMS工艺，这主要体现在：
(1)单体微型化：边长与面积关系，材料利用率成几何增速；
(2)基片大尺度化和单批基片数量增多，产出量和材料、能源、人力利用率成几何增速；
(3)扁平化在非平面结构已有突破，如薄膜线圈；
(4)设备仪器工艺控制能力出众超群，成品率、一致性、可靠性、寿命成数量级增长。
意法半导体(STM)是目前世界上最大的MEMS传感器制造厂商，2011年的产值为6亿多美元，8英寸线日产陀螺、加速度、压力、微麦的敏感芯片超过300万只，SMI公司6英寸片上压力敏感芯片24 000只，每只芯片切割后的边长尺寸为0．65 mm。
中科院微系统所发明的一种名为“微创手术”专利，每只绝压敏感芯片切割后的边长尺寸小于0．5 mm，形似“芯粒”。这种工艺专利是顶面加工，无需支撑衬底材料，更易兼容IC工艺，单片平均价格在10美分以下。
传感器制造的后道工序封装／组装、检测／试验占到整个传感器制造成本的70％以上。封装／组装是材料、能源、人力利用率最低制造流程，减小单件耗材量、缩短单件耗时率，多采用专用高速自动化设备，少用人工，改善工艺兼容性是这个环节降低成本的必然要求。
传感器的使用成本对市场依附极大，涵盖了产品的选型成本、供货周期、用户产能能力、商业信誉、使用成本、维护成本等方面，但可以通过提供打包、交钥匙的服务方案，具有核心芯片、主导产品的自主可控能力，主导产品实施适度库存生产、强化新产品设计能力，缩短设计周期，提高设计正确率以及高性价比产业技术来得到解决。
5 结语
在国家大力推动工业化与信息化两化融合的大背景下，物联网将是工业乃至更多行业信息化过程中一个比较现实的突破口。一旦物联网大规模普及，无数的物品需要加装更加小巧和智能的传感器，用于动物、植物、机器等物品的传感器与电子标签及配套的接口装置数量将大大超过目前的手机数量。仅就消费电子传感器而言，目前平均市场价格为1美元，10年后将降到0．5美元，7万亿支需求将展示超万亿美元的市场机遇。因此，中国传感器产业要为能分切全球市场大“蛋糕”准备好“切刀”，为站在靠前位置做好准备。
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