郑州大学：2024智能传感器产业现状报告（72页）.pdf

1、智能传感器产业现状郑州大学2024年6月13日将回答以下问题：什么是智能传感器，和集成电路（IC）有什么区别 微机电系统（MEMS）和智能传感器的关系 智能传感器在国民经济中的地位 智能传感芯片“卡脖子”究竟被卡在什么地方 国内智能传感产业现状 我省智能传感器现状与困境 我省智能传感产业发展的建议 未来智能传感产业发展有哪些趋势Contents目录01智能传感器简介02产业现状03产业发展启示04展望与总结1.1 传感器1.1 传感器与微系统 传感器是感知采集各类物理信息（声、光、力、热、磁等）并转换为电信号，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求的功能。MEMS（Micro-E

2、lectro-Mechanical System）即微机电系统，指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置，将微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、甚至接口、通信和电源等集为一体的微型器件或系统。电信号1.1 传感器与微系统微系统由传感器、处理器、执行器组成传感器：类似于“眼睛”；处理器：类似于“大脑”;执行器：类似于“手”1.1 传感器与微系统世界第一台微马达（1982年，美国伯克利）微型飞机（1985年，德国访华礼物）微型汽车（2005年，日本，4.8mm长，车速10mm/s）黑寡妇无人机（1998年，美国，15cm，时速50公里/小时）光敏传感器陀螺仪传感器温度传感器1.2 智能传感器8

3、智能传感器是指具有信息采集、信息处理、信息交换、信息存储功能的多元件集成电路，是集成传感芯片、通信芯片、微处理器、驱动程序、软件算法等于一体的系统级产品，由电源单元、传感器子系统、数据处理子系统、人机接口、通信接口和输出子系统构成。微型化集成化高精度自适应高可靠1.2 智能传感器智能传感器特征：自校准、自标定和自补偿功能；具有自动进行数据采集、逻辑判断和数据处理的功能；自调整、自适应功能；数据存储、信号识别和信息处理功能；双向通信、标准数字化输出或者符号输出功能；算法判断、决策处理的功能。更高精度信息采集，更多样智能功能，更低成本与能耗10多学科交叉，多技术融合，制造工艺与系统复杂，应用领域广

4、泛材料材料1.2 智能传感器1.3 传感器制造：传统工艺薄膜传感器薄膜传感器的制造涉及了纳米等先进技术，薄膜传感器的制作方法是在介质衬底也就是基板上，用敏感材料形成一层薄膜。薄膜传感器在制作时也可以复合一些电路系统，这需要使用到混合工艺。厚膜传感器厚膜传感器和薄膜传感器相对应，也是在基片上形成膜来进行制造，区别是厚膜传感器是在陶瓷制造的基片上，用敏感材料的浆料进行涂覆。厚膜传感器的制造材料多是氧化铝，涂层形成后进行热处理，这样厚膜即可成型。陶瓷传感器陶瓷传感器即新工艺的应用也是传统材料的应用，陶瓷传感器所使用的陶瓷材料是精细陶瓷也被称为高科技陶瓷，陶瓷传感器的制造主要是依靠标准的陶瓷工艺或变种

5、的溶胶工艺，完成适当的预备性操作之后，将成形的元件在高温中进行烧结。1.3 传感器制造：MEMS工艺表面加工技术表面加工技术体加工技术体加工技术键合技术键合技术图形转移技术图形转移技术干（湿）法刻蚀技术干（湿）法刻蚀技术薄膜技术薄膜技术。MEMS传感器与传统的传感器相比主要有以下优势：微型化、兼容IC生产工艺、集成化、智能化、低功耗、成本更低！1.3 传感器制造：MEMS工艺核心工艺：光刻、刻蚀、离子注入、PVD、CVD等MEMS和IC的区别联系14IC（集成电路）MEMS（微机电系统）电信号的处理以及决策功能，类似于人的大脑实现信号感知、处理、执行等全功能，处理对象不仅是电信号，还包括光、声

6、、热、温湿度等物理信号，类似于人的眼睛和手作用电子线路构成，由于其大都由MOS管+互联线实现，材料和工艺相对MEMS较为单一，实现形式复杂，不仅有电子线路，还包括机械系统，甚至气体和液体等，材料和工艺体系更为繁杂。实现目前最先进为台积电7nm（5nm正在调试），主流为14nm工艺，前通用型MEMS平台先进工艺可达到130nm，主流为350nm。线宽在100亿到1000亿10亿到30亿投资规模摩尔定律：集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍以应用为推动力，不同的应用工艺差别巨大。相对于线宽，针对不同的应用开发工艺更为重要。发展规律智能电子系统一般由传感