物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的傳感器和材料創(chuàng)新分析

摘要：處于物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代背景下，我國計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速更迭，被廣泛應(yīng)用于當(dāng)今社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。若想保證物聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，傳感器在這過程中發(fā)揮著不可小覷的作用。故此，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展若想順應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的潮流，則應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)傳感器與材料創(chuàng)新的深入研究，挖掘傳感器的功能應(yīng)用價(jià)值，進(jìn)而提升物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行效率，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社的長遠(yuǎn)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代? 傳感器? 材料創(chuàng)新

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，也是“信息化”時(shí)代的重要發(fā)展階段。物聯(lián)網(wǎng)主要利用局部網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)把傳感器、控制器、機(jī)器、人員和物等通過新的方式聯(lián)在一起，形成人與物、物與物相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息化、遠(yuǎn)程管理控制和智能化的網(wǎng)絡(luò)。為了進(jìn)一步促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的發(fā)展，相關(guān)部門應(yīng)該對(duì)傳感器加大研究力度。本文針對(duì)傳感器與材料創(chuàng)新進(jìn)行深入分析，希望可以保證物聯(lián)網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展。

一、分析傳感器的發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代傳感器的發(fā)展

半導(dǎo)體，作為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的技術(shù)支柱，關(guān)系著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。半導(dǎo)體硬件的生產(chǎn)，多數(shù)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中，其中傳感器占據(jù)絕大部分。事實(shí)上，雖然傳感器體積相對(duì)較小，但是卻具有較大的應(yīng)用價(jià)值，例如汽車高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)、智能手機(jī)與智能終端中，傳感器都發(fā)揮著重要的作用。隨著智能手機(jī)的普及化應(yīng)用，傳感器需求不斷上升，從某種程度上說，傳感器與材料的創(chuàng)新促進(jìn)了智能化時(shí)代的長遠(yuǎn)發(fā)展，并實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)智能化。

（二）我國傳感器研發(fā)平臺(tái)的發(fā)展情況

現(xiàn)階段，我國傳感器研發(fā)制度仍然存在一定的不足，不僅傳感器設(shè)計(jì)公司規(guī)模較小，數(shù)量少，并且缺少大型研發(fā)平臺(tái)，阻礙傳感器的研發(fā)與發(fā)展。故此，為了拓展傳感器的研發(fā)規(guī)?；a(chǎn)量化，則應(yīng)該完善傳感器平臺(tái)建設(shè)。為充分滿足物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的需求，加大傳感器設(shè)計(jì)研究力度，創(chuàng)新傳感器材料，為物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的發(fā)展提供必要的技術(shù)支持。

（三）傳感器材料的分析

若想完善傳感器的設(shè)計(jì)，則應(yīng)該從傳感器的制作材料入手。其中絕緣層上硅作為一種傳感器襯底，結(jié)構(gòu)簡單，不僅能夠滿足傳感器市場的發(fā)展需求，并且在射頻上發(fā)揮著重要的作用，可以應(yīng)用于手機(jī)射頻前端制作上。處于物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代背景下，絕緣層上硅的需求量不斷增加，促進(jìn)了傳感器的有效研發(fā)，使得傳感器材料得到了不斷創(chuàng)新。

二、物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代背景下分析傳感器與材料創(chuàng)新的重要作用

在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中，半導(dǎo)體作為必不可少的重要領(lǐng)域，能夠有效支撐物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。眾所周知，傳感器在社會(huì)多個(gè)行業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。自上世紀(jì)中葉，半導(dǎo)體成為汽車領(lǐng)域中的重要應(yīng)用元件，應(yīng)用的數(shù)量相對(duì)較多。然而，不得不承認(rèn)的是，我國作為發(fā)展中國家，企業(yè)行業(yè)的發(fā)展腳步仍然較慢，相對(duì)于西方發(fā)達(dá)國家而言，對(duì)于傳感器的應(yīng)用數(shù)量較少。現(xiàn)階段，社會(huì)發(fā)展步入現(xiàn)代化進(jìn)程中，汽車高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)中應(yīng)用到多種類型的傳感器，有效保證了汽車的運(yùn)行質(zhì)量，延長了汽車的使用壽命，并進(jìn)一步提升了汽車的應(yīng)用價(jià)值。與此同時(shí)，智能手機(jī)的更迭換代，對(duì)于傳感器的需求量也不斷增加。在萬物互聯(lián)互通，網(wǎng)絡(luò)高度發(fā)達(dá)的社會(huì)背景下，加快創(chuàng)新傳感器與材料勢在必行。

當(dāng)前，時(shí)代進(jìn)步比任何時(shí)候都快，我國已經(jīng)迅速進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息化技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于微電子機(jī)械系統(tǒng)傳統(tǒng)器的應(yīng)用數(shù)量與應(yīng)用質(zhì)量等都提出新要求。為了擺脫傳感器過分依賴進(jìn)口的困境，我國相關(guān)行業(yè)已經(jīng)加快對(duì)于傳感器技術(shù)的研究，進(jìn)而不斷生產(chǎn)出更多優(yōu)質(zhì)且新型的傳感器。縱觀當(dāng)下微電子機(jī)械系統(tǒng)傳感器的發(fā)展市場，我們不難看到，中國制造的手機(jī)廠商占據(jù)市場份額逐漸提高，智能手機(jī)的智能化水平顯著提升，因此倒逼傳感器與材料的不斷創(chuàng)新，進(jìn)而促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)智能化發(fā)展，由此形成良性循環(huán)。

三、物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代傳感器和材料創(chuàng)新的路徑

（一）傳感器的創(chuàng)新發(fā)展

對(duì)于傳感器的研究，我國某高級(jí)傳感器研究院經(jīng)過數(shù)十年的探索以后，現(xiàn)階段已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，并陸續(xù)上市了兩家公司。這幾年，我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展速度較快，因此激發(fā)了一些傳統(tǒng)企業(yè)的思考，傳統(tǒng)企業(yè)若想在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代中得以長遠(yuǎn)發(fā)展，則應(yīng)該積極轉(zhuǎn)型升級(jí)，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能化經(jīng)營與管理。過去一些傳統(tǒng)品牌如博世，深受廣大消費(fèi)者的追捧，其中博世汽車領(lǐng)域中應(yīng)用的傳感器不僅質(zhì)量好，并且性價(jià)比較高，為了充分挖掘這一傳感器的應(yīng)用價(jià)值，在全面分析電子產(chǎn)品消費(fèi)發(fā)展空間以后，應(yīng)該將這一傳感器合理應(yīng)用于電子消費(fèi)領(lǐng)域。傳感器研發(fā)企業(yè)應(yīng)該充分吸收過去汽車傳感器的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，提升物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代傳感器的競爭力。

（二）半導(dǎo)體的創(chuàng)新

此外，對(duì)于半導(dǎo)體來說，當(dāng)半導(dǎo)體發(fā)展到20納米以后，將面臨著兩種不同的發(fā)展路徑。其一，運(yùn)用絕緣層上硅二維結(jié)構(gòu);其二，運(yùn)用三維FinFET?，F(xiàn)階段，一些網(wǎng)絡(luò)公司在制造傳感器中仍然習(xí)慣性采取三維晶體管結(jié)構(gòu)，雖然發(fā)展市場較為廣闊，但是我國面臨著兩種選擇，如果堅(jiān)持走第二條路徑，便屬于跟隨他人的研發(fā)成功，超越機(jī)會(huì)較小，因此我國應(yīng)選擇堅(jiān)持走第一條路徑，只有創(chuàng)新半導(dǎo)體體硅，才可以實(shí)現(xiàn)彎道超車。因此，處于物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代背景下，為了進(jìn)一步促進(jìn)傳感器的研究與材料創(chuàng)新，則應(yīng)該考慮半導(dǎo)體的應(yīng)用價(jià)值，拓展研究思路，既要發(fā)展傳感器領(lǐng)域，還應(yīng)該完善傳感器系統(tǒng)，借鑒國際半導(dǎo)體企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，并合理優(yōu)化傳感器資源，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代傳感器材料的優(yōu)化發(fā)展與創(chuàng)新。

（三）傳感器材料的創(chuàng)新

在微電子機(jī)械系統(tǒng)傳感器運(yùn)行中，可以說絕緣層上硅是一種質(zhì)量較好、應(yīng)用價(jià)值較高的襯底材料，可以將其應(yīng)用于手機(jī)射頻前端，發(fā)揮輻射電磁頻率的作用。過去的射頻元器件主要采用砷化鎵，這是穩(wěn)定性較高的材料，并且不易氧化。現(xiàn)階段，在智能手機(jī)的生產(chǎn)工藝中，已經(jīng)由絕緣襯底上的硅取代了砷化鎵材料，這便是硅基集成電路材料的有效創(chuàng)新。在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)程中，這種半導(dǎo)體的材料需求量較大。半導(dǎo)體技術(shù)的創(chuàng)新與進(jìn)步，使得傳感器材料面臨著不斷革新的命運(yùn)。在20納米工藝技術(shù)不斷創(chuàng)新過程中，半導(dǎo)體材料需要在兩種抉擇中進(jìn)行選擇：其一三維的鰭式場效應(yīng)晶體管，或者絕緣襯底上的硅二維結(jié)構(gòu)。在權(quán)衡利弊之后，我國當(dāng)前仍然采取鰭式場效應(yīng)晶體管。事實(shí)上，若是降低平面互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體制造成本，便可以運(yùn)用22納米工藝技術(shù)或者28納米工藝技術(shù)。由此一來，便能夠有效降低絕緣襯底上硅的功耗，促進(jìn)其在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用發(fā)展。

四、結(jié)語

綜上所述，隨著物聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，使得相關(guān)部門對(duì)于傳感器的研究更加重視。作為一種可穿戴設(shè)備，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下的傳感器應(yīng)用范圍越發(fā)廣泛，市場發(fā)展前景極其廣闊。故此，為了進(jìn)一步深化物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展與變革，應(yīng)該加強(qiáng)傳感器和材料的有效創(chuàng)新，借助于半導(dǎo)體器件提升傳感器的質(zhì)量，進(jìn)而促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)智能化時(shí)代的長遠(yuǎn)發(fā)展。

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作者簡介

馮曉蘭，漢族，江蘇無錫人，本科，中級(jí)講師，研究方向：傳感器物聯(lián)網(wǎng)。