物聯(lián)網產業(yè)內部層次分明,感知層、網絡層、平臺層與應用層,各自形成獨立市場,各有專業(yè)玩家,呈現出不同生態(tài)。
我國物聯(lián)網各細分領域都處于高速發(fā)展階段,但與此同時,我國在物聯(lián)網傳感器方面有待突破。“目前我們最缺乏的是感知能力。”工業(yè)和信息化部原副部長、北京大學教授楊學山在2018中國物聯(lián)網產業(yè)生態(tài)大會上曾表示,中國的物聯(lián)網經歷了七年多發(fā)展,無論是在技術還是應用領域,都取得了巨大的進步,但總體來看還存在不足。
感知是瓶頸
在物聯(lián)網各項基礎技術中,感知技術是物聯(lián)網的根底和核心,同時也是制約我國物聯(lián)網發(fā)展的最大瓶頸。數據顯示,我國傳感器市場中約70%的份額被外資企業(yè)占據,我國本土企業(yè)市場份額較小,而主要集中在技能層次低的領域。
“由于傳感器門類眾多,技術門檻不一,我國在常規(guī)的傳感器方面有所布局,但高精度的傳感器是短板。”河南師范大學從事物聯(lián)網研究的教授袁培燕向《通信產業(yè)報》(網)記者表示,集成電路的特征尺寸越小意味著該器件的集成度越高,性能越好,物聯(lián)網系統(tǒng)中傳感器的尺寸越小對于系統(tǒng)在布置時也意味著更加方便、性能更優(yōu)。
作為智能化、小型化傳感器的代表,MEMS利用傳統(tǒng)的半導體工藝和材料,集微型傳感器、微型執(zhí)行器、微機械機構,以及信號處理和控制電路等于一體的微型器件或系統(tǒng),是未來傳感器的發(fā)展方向,也是物聯(lián)網的核心。廣泛應用于衛(wèi)星、運載火箭、航空航天設備、飛機、汽車、機器人等領域。
如果我國不能掌握MEMS傳感器的制造技術并主導其生產,無疑將阻礙本土物聯(lián)網產業(yè)前進的步伐。
追根溯源:物聯(lián)網大腦
感知能力的不足,追根溯源是芯片問題。作為物聯(lián)網的“大腦”,芯片是物聯(lián)網幾乎所有環(huán)節(jié)都必不可少的關鍵部件之一。依據芯片功能的不同,物聯(lián)網產業(yè)中所需芯片既包括集成在傳感器、無線模組中,實現特定功能的芯片,也包括嵌入在終端設備中,提供“大腦”功能的系統(tǒng)芯片——嵌入式微處理器,一般是MCU/SoC形式。
記者通過梳理發(fā)現,在物聯(lián)網芯片廠商中,既有傳統(tǒng)的國際半導體巨頭,如ARM、英特爾、高通、飛思卡爾、德州儀器、意法半導體等。也有國內廠商包括:華為海思、展訊、北京君正等。
國外廠商在無線通信芯片、傳感器芯片、嵌入式微控制設計等領域均占據一席之地,而國內廠商從特定細分領域入手,包括無線通信芯片、安全芯片等,在設計、制造、封測等也有涉足。但在傳感器芯片領域幾乎看不到國內企業(yè)的身影。
突破瓶頸 任重道遠
“物聯(lián)網芯片是比較復雜的一個產業(yè),涉及到研發(fā)、設計以及生產等環(huán)節(jié)。”中國移動北京集成電路創(chuàng)新中心總經理肖青向《通信產業(yè)報》(網)記者表示,“我國在材料、制程以及工藝等關鍵技術領域缺乏積累,所以這是一個長期的過程。”
以MEMS為例,它用微加工技術將各種產品整合到基于硅的微電子芯片上,MEMS工藝與傳統(tǒng)的IC工藝有許多相似之處,如光刻、薄膜沉積、摻雜、刻蝕、化學機械拋光工藝等,但有些復雜的微結構難以用IC工藝實現,必須采用微加工技術制造。包括硅的體微加工技術、表面微加工技術和特殊微加工技術。除此之外,MEMS制造還廣泛地使用多種特殊加工方法,法包括鍵合、LIGA、電鍍、軟光刻、微模鑄、微立體光刻與微電火花加工等。
同通用芯片一樣,傳感芯片的生產制作過程尤為復雜。而且,在芯片生產加工中需要的材料中國產材料的使用率不足15%,高端制程和先進封裝領域,半導體材料的國產化率更低,且部分產品面臨嚴重的專利技術封鎖。
物聯(lián)網基礎技術的薄弱,需要長期投入和重視,基礎技術的進步最大的動力來自于科技的突破。袁培燕表示。中國目前的科研體系包括經費體系、科研考核體系都需要改革。
自主創(chuàng)新是必須要走的路,此外引進吸收和國際合作必不可少。“芯片產業(yè)是一個高度分工協(xié)作的產業(yè)。一部手機里面就有幾十顆芯片,全部靠自主來解決并不現實。”肖青表示。
此外,物聯(lián)網產業(yè)的發(fā)展需要生態(tài)的建設。矽力杰市場總監(jiān)王永斌表示,物聯(lián)網的規(guī)模應用需要平臺的搭建,巨頭企業(yè)的加入,以及5G網絡的成熟。