傳感器作為現代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱之一，是自動(dòng)化監測與智能控制系統的關(guān)鍵部件，被譽(yù)為“萬(wàn)物互聯(lián)之眼”。在工業(yè)4.0、物聯(lián)網(wǎng)、智能制造等新興技術(shù)蓬勃發(fā)展的當下，傳感器技術(shù)的重要性愈發(fā)凸顯。然而，我國在傳感器領(lǐng)域仍面臨諸多技術(shù)瓶頸，亟待突破。
智能光纖傳感器：航空發(fā)動(dòng)機監測的“利器”
智能光纖傳感器主要用于航空發(fā)動(dòng)機、重型燃氣輪機的狀態(tài)監測，能對發(fā)動(dòng)機工作過(guò)程中的壓力、溫度、振動(dòng)、應變、位移、尾氣成分等參數進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，為發(fā)動(dòng)機/燃氣輪機的工作狀態(tài)、健康狀態(tài)、故障分析提供數據支撐。國際上的工業(yè)巨頭如GE、西門(mén)子、普惠、羅爾斯羅伊斯等，都已將智能光纖傳感器用于自家發(fā)動(dòng)機/燃氣輪機產(chǎn)品的狀態(tài)監測。但我國在光纖智能傳感器領(lǐng)域的研究起步相對較晚，特別是在燃燒室超高溫環(huán)境的智能光纖傳感器方面，與國外的差距尤為明顯。這導致我國在高端航空發(fā)動(dòng)機和燃氣輪機的研發(fā)與生產(chǎn)中，不得不依賴(lài)進(jìn)口傳感器，不僅成本高昂，還面臨技術(shù)封鎖的風(fēng)險。
寬溫區硅壓力傳感器芯片：極端環(huán)境下的“守護者”
寬溫區硅壓力傳感器和芯片在傳感器領(lǐng)域占據著(zhù)舉足輕重的地位，其使用溫度范圍在-55℃至225℃之間，且精度優(yōu)于25%FS。然而，我國在這一方向上的研究尚處于追趕階段，與世界先進(jìn)水平存在顯著(zhù)差距。高可靠性MEMS高溫硅壓力傳感器是亟需突破的重點(diǎn)，同時(shí)低應力無(wú)引線(xiàn)封裝、溫度補償以及高溫專(zhuān)用電路（ASIC）芯片等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，也是實(shí)現批量生產(chǎn)與重大技術(shù)裝備應用的關(guān)鍵所在。在航空航天、石油化工、汽車(chē)制造等極端環(huán)境下，寬溫區硅壓力傳感器芯片的性能直接關(guān)系到設備的可靠性和安全性，其技術(shù)突破對于我國高端裝備制造業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。
MEMS陀螺芯片：消費電子與工業(yè)控制的“基石”
MEMS陀螺儀作為半導體行業(yè)的重要基礎元件，在消費電子、工業(yè)控制等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。其技術(shù)門(mén)檻在傳感器領(lǐng)域中相對較高，吸引了眾多國內外廠(chǎng)商的研發(fā)投入。然而，高端產(chǎn)品的研發(fā)工作仍主要集中于高校和科研機構。歐美日等國家和地區的企業(yè)和科研單位在該領(lǐng)域已取得顯著(zhù)進(jìn)展，但中國在MEMS陀螺芯片方面的起步較晚，發(fā)展速度相對較慢。目前，國內具備自主設計和量產(chǎn)能力的企業(yè)寥寥無(wú)幾，產(chǎn)量和市場(chǎng)占有率均處于較低水平。據《中國傳感器（技術(shù)和產(chǎn)業(yè)）發(fā)展藍皮書(shū)》披露，國內眾多消費電子廠(chǎng)商所使用的MEMS陀螺芯片主要依賴(lài)進(jìn)口，進(jìn)口率保守估計高達80%以上。這嚴重制約了我國消費電子和工業(yè)控制領(lǐng)域的發(fā)展，也使得我國在這些領(lǐng)域面臨技術(shù)卡脖子的風(fēng)險。
高性能磁傳感器：工業(yè)與汽車(chē)領(lǐng)域的“核心元件”
高性能磁傳感器技術(shù)壁壘高，應用領(lǐng)域廣泛，包括工業(yè)自動(dòng)化、醫療設備和汽車(chē)工業(yè)等，市場(chǎng)潛力巨大。以傳統燃油汽車(chē)為例，每輛汽車(chē)平均需配備30余個(gè)磁傳感器，涉及曲軸、電路、踏板等多個(gè)方面。而在智能自動(dòng)駕駛汽車(chē)領(lǐng)域，磁傳感器的需求將更為迫切和細致。然而，當前中國市場(chǎng)銷(xiāo)售的車(chē)輛中，磁傳感器市場(chǎng)幾乎被國外廠(chǎng)商壟斷，國內嚴重依賴(lài)進(jìn)口?；裟犴f爾、村田、精量電子和羅姆等國際大廠(chǎng)占據了主導地位。同時(shí)，在精密制造、勘探、電力和儀器設備等工控領(lǐng)域所使用的高端磁傳感器，也大多被國際傳感器巨頭所把控，這對我國產(chǎn)業(yè)升級和自主化進(jìn)程構成了重大威脅。國內磁傳感器制造領(lǐng)域的研發(fā)基礎相對薄弱，設備、人才等資源匱乏，導致產(chǎn)品性能、良品率、成本及生產(chǎn)流程等方面均存在顯著(zhù)不足。
紅外陣列傳感器：工業(yè)檢測與安防的“火眼金睛”
紅外陣列傳感器是一種在單一芯片上集成了80×60至240×180個(gè)敏感單元的紅外設備，能夠接收并檢測目標物體所輻射的紅外能量。經(jīng)過(guò)光電轉換，它能夠輸出與目標物體溫度分布及紅外輻射強度相關(guān)的電信號。相較于日常廣泛應用的單元紅外傳感器，紅外陣列式傳感器以其高精度、寬檢測范圍以及能夠輸出可視圖像信號的優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)檢測、家庭安防、智能家居、節能控制、醫療看護等多個(gè)領(lǐng)域展現出廣闊的應用前景，并有望逐步取代單元紅外傳感器成為市場(chǎng)主流。據知名市場(chǎng)研究機構Yole的統計數據顯示，紅外陣列式傳感器的市場(chǎng)規模已超過(guò)10億美元，且年增長(cháng)率高達50%以上。然而，當前紅外陣列式傳感器的核心技術(shù)仍被ULIS、FLIR等歐美廠(chǎng)商所壟斷，國內廠(chǎng)商在晶圓級封裝技術(shù)、信號處理專(zhuān)用芯片技術(shù)等方面仍需努力追趕。
集成式智能傳感器和微系統模組：物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的“智慧之眼”
隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)和人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能傳感器和微系統模組的需求日益旺盛，全球科技巨頭紛紛搶灘布局。盡管我國在單體傳感器領(lǐng)域與歐美日等國家相比已明顯落后，但在集成式智能傳感器和微系統模組方面，我們與國際先進(jìn)水平站在了同一起跑線(xiàn)上。這無(wú)疑為我國提供了寶貴的追趕與超越的機會(huì )。我國應充分利用SESUB（半導體基板埋入）和SiP（系統級封裝）等先進(jìn)工藝，推動(dòng)集成式智能傳感器和微系統模組的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。同時(shí)，還需研發(fā)跨環(huán)境、聲學(xué)、慣性等多領(lǐng)域的集成式智能傳感器，并拓展其在手機、手表、手環(huán)、無(wú)線(xiàn)耳機、AR/VR、IoT、IPM（智能功率模塊）、TPMS胎壓監測等消費類(lèi)電子、汽車(chē)電子及智能家居等領(lǐng)域的應用。
我國在傳感器領(lǐng)域面臨著(zhù)諸多技術(shù)挑戰，但同時(shí)也蘊含著(zhù)巨大的發(fā)展機遇。通過(guò)加大研發(fā)投入、加強產(chǎn)學(xué)研合作、培養高端人才等措施，我國有望在智能光纖傳感器、寬溫區硅壓力傳感器芯片、MEMS陀螺芯片、高性能磁傳感器、紅外陣列傳感器以及集成式智能傳感器和微系統模組等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得突破，實(shí)現傳感器產(chǎn)業(yè)的自主可控和高質(zhì)量發(fā)展，為我國高端裝備制造業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)、智能制造等領(lǐng)域的發(fā)展提供有力支撐。
