物聯網時代傳感器低成本化發展的思考

傳感器的綜合成本分內、外成本，即傳感器廠商的制造成本與直接用戶的使用成本。制造成本追求傳感器制造過程及結果的量產率、成品率、一致性，追求最大限度的單位材料、能源、人力的產出率；使用成本則是廠商以用戶的成本為中心，這已經不是做單純的傳感器制造商，而是在賣產品的同時，還要以產品形式向用戶提供傳感器服務(如選型、安裝、維護等)。
傳感器的制造過程是使用、占用、消耗資源最大的流程，主要包括敏感芯片／元件加工、封裝／組裝、檢測／試驗。
敏感芯片／元件加工是低成本化最早、成熟度最高、最有量產規模效益的環節，該環節現在越來越多的種類已經成功移植半導體IC制造工藝，從而形成了獨立的微機械加工技術——MEMS工藝，這主要體現在：
(1)單體微型化：邊長與面積關系，材料利用率成幾何增速；
(2)基片大尺度化和單批基片數量增多，產出量和材料、能源、人力利用率成幾何增速；
(3)扁平化在非平面結構已有突破，如薄膜線圈；
(4)設備儀器工藝控制能力出眾超群，成品率、一致性、可靠性、壽命成數量級增長。
意法半導體(STM)是目前世界上最大的MEMS傳感器制造廠商，2011年的產值為6億多美元，8英寸線日產陀螺、加速度、壓力、微麥的敏感芯片超過300萬只，SMI公司6英寸片上壓力敏感芯片24 000只，每只芯片切割后的邊長尺寸為0．65 mm。
中科院微系統所發明的一種名為“微創手術”專利，每只絕壓敏感芯片切割后的邊長尺寸小于0．5 mm，形似“芯粒”。這種工藝專利是頂面加工，無需支撐襯底材料，更易兼容IC工藝，單片平均價格在10美分以下。
傳感器制造的后道工序封裝／組裝、檢測／試驗占到整個傳感器制造成本的70％以上。封裝／組裝是材料、能源、人力利用率最低制造流程，減小單件耗材量、縮短單件耗時率，多采用專用高速自動化設備，少用人工，改善工藝兼容性是這個環節降低成本的必然要求。
傳感器的使用成本對市場依附極大，涵蓋了產品的選型成本、供貨周期、用戶產能能力、商業信譽、使用成本、維護成本等方面，但可以通過提供打包、交鑰匙的服務方案，具有核心芯片、主導產品的自主可控能力，主導產品實施適度庫存生產、強化新產品設計能力，縮短設計周期，提高設計正確率以及高性價比產業技術來得到解決。

5 結語
在國家大力推動工業化與信息化兩化融合的大背景下，物聯網將是工業乃至更多行業信息化過程中一個比較現實的突破口。一旦物聯網大規模普及，無數的物品需要加裝更加小巧和智能的傳感器，用于動物、植物、機器等物品的傳感器與電子標簽及配套的接口裝置數量將大大超過目前的手機數量。僅就消費電子傳感器而言，目前平均市場價格為1美元，10年后將降到0．5美元，7萬億支需求將展示超萬億美元的市場機遇。因此，中國傳感器產業要為能分切全球市場大“蛋糕”準備好“切刀”，為站在靠前位置做好準備。